高层建筑钢结构安装施工的垂直度管理

【摘要】对于高层建筑钢结构安装施工的垂直度控制管理，在施工当中各方的标准没有得到统一。在本文中，以《钢结构工程施工质量验收规范》为基础，通过分析研究钢结构安装施工中的垂直度安装方式，提出了在钢结构垂直安装过程中的控制方法以及有关注意事宜。

【关键词】高层建筑；钢结构安装；垂直度控制

针对高层建筑钢结构安装施工的垂直控制，在《钢结构工程施工质量验收规范中》明确标注了单节柱垂直度、主体结构整体垂直度以及整体平面弯曲这三种，其中主体结构整体垂直度以及整体平面弯曲这两类作为强制性规定，在施工当中要求严格执行。整体平面弯曲作为可以反映主体结构的整体垂直度的一个重要指标，是用来控制安装层中每个柱列的顶部位置，保证这个位置的位移连线不会出现鼓肚或者缩肚情况。如果在一个柱列中的柱顶位置的位移方向不同，那么就不会形成一个整体的平面弯曲，会形成一个不规则的局部弯曲。在这篇文章中，我们主要对单节柱的垂直度以及主体结构的整体垂直度问题进行了研究和讨论。

1钢结构的优势

在高层建筑的施工当中使用钢结构有很多好处，主要表现在一下这几个方面。一，钢结构的重量相比其它材料要轻，在运输和安装的时候都比较方便；二，钢结构的抗震性能比较好；三，钢材的韧性和塑性较好，在施工中使用钢材，不会因为一时的超载出现断裂这种情况；四，钢结构的种类较多，选择局限小；五，钢结构的连接通常都是使用螺栓，这样不仅方便钢结构的运输，而且方便施工；六，使用钢结构噪音小、不会产生很多粉尘、产生的垃圾量也比较小，而且钢材料具有回收价值；七，钢结构造价低，使用钢结构可以有效的节省施工成本；八，我国的钢结构制造业比较发达，做出来的钢结构质量很高。

2 柱垂直度的控制方法

2.1以垂直度为基准的安装校正法

（1）柱的轴线控制

轴线控制要遵循以下三个原则：一，根据安装层上柱头的三个侧面的中心线与定位轴线的偏差来确定柱头的扭转变形和轴心位移。《钢结构工程施工质量验收规范中》中明确规定，单节柱的垂直度，要根据柱顶轴心的偏移来判断，而柱的扭转变形不会对轴心的偏移产生什么影响。二，如果安装层上面的柱头偏移定位距离过大，那么就需要调节柱底，调节之后误差不能超过规定值3.0mm。三，如果调节以后的错口值超过规定，那么在上节柱安装的时候就要再次调节。

轴线控制的办法，一，在每节等待安装柱的上下端的侧面放置中心线。二，安装层柱头的侧面上放置定位轴线。

（2）单节柱的垂直度控制

单节柱垂直度安装中规定，每节待安装的柱，在安装之前必须达到垂直，也就是在使用两台经纬仪对准柱体上下端相邻两个侧面的中心线，中心线完全重合即满足要求。虽然安装的柱体在安装前都是垂直的，可是经过安装、焊接还有柱头间焊接以后，柱头还是会出现偏移和扭转，不过扭转主要是因为在制作的时候存在误差，以及在运输过程中产生应力导致的。如果从整体垂直度方面考虑须调整单节柱的垂直度时，在单节柱安装时可适当地调整其垂偏，即在允许轴心偏差范围内调整单节柱的垂直度。

2.2以柱顶定位轴线为基准的安装校正法

使用这种方法安装柱的时候，需要使用两台全站仪对柱顶相邻侧面上的控制点（控制点一般设置在柱顶的中心线上）的坐标来测量，直到将控制点的坐标和设计坐标重合；柱底和下一节柱的柱头要对齐；柱子的垂直度，没有要求进行控制。

在安装的过程中没有对单节柱的垂直度进行控制，那么在安装完成以后一定要根据《钢结构工程施工质量验收规范》的相关规定来检验一下，垂直度是不是满足规范要求，另外还要对安装层上各柱头轴心的偏移定位轴线的数据进行检测。

1）在安装单节柱的时候，要做到柱顶的轴心坐标与设计坐标重合，柱顶轴线根据没有偏差来考虑，柱的垂直度就要根据柱底轴心的偏移设计坐标来确定。如果柱底部和下面柱的柱头是完全对齐的，那么柱底的坐标和安装层的柱头坐标就一直，柱底轴心的偏移可以根据公式（1）和公式（2）来计算，其中垂直度偏差是x、y。

2）如果柱底和柱头没有对齐，那么柱底轴心的偏移就要根据下面的公式来计算。

x≈（a+b）/2 （1）

y≈c一（a+b）/2 （2）

x1≈x一（a1一T1） （3）

y1≈y一（cl一T2） （4）

在上述式子中，x1、y1是新安装的柱的柱底轴心在z和y方向的偏移定位轴线的距离；x、y是安装层上的柱头轴心在z轴和y轴方向上和定位轴线的偏移； a1、cl是新安装的柱的柱底相邻侧面中心线和下面柱头相邻侧面中心线的距离；T，为新安装柱的柱底扭转调整值，根据a1或b1、c1或d1。实测值按式（1）计算。

如果不对扭转形变进行调节，那么公式（3）和公式（4）就变成了公式（5）和公式（6）：

x1≈x一a1 （5）

y1≈y一cl （6）

根据柱底轴心偏移定位轴的距离，就可以判断出安装的柱的垂直度。

3整体垂直度的过程控制方法

对于高层建筑钢结构安装的整体垂直度管理和控制，主要是为了避免在施工的过程中，出现垂直度超标的问题，进而影响结构封顶之后影响建筑的使用。整个方式和过程主要是一下这些：

第一、在进行高层建筑钢结构安装的过程中，施工人员要重点关注和观测沉降指数，对于不均匀的沉降要特别留心，这些问题一经发现，就要马上采取相应的措施来解决。

第二、分析每一个层级安装过程中柱头轴心偏移的量和数据，通过这些偏移方向和偏移量的数据分析，得出偏移产生的原因，分析的结果将有利于调整和修正上一节钢结构。在主体结构安装过程中，对各安装层上柱头轴心偏移情况，按图1所示方法绘制z、y两个方向的整体垂直度示意，以供直观判断它的垂偏倾向。

第三、当工程进行到安装主体钢结构的时候，要通过分析每一个安装层柱头轴心偏移情况得出的数据进行绘图，如图1所示，这就是一个两个方向上的整体垂直示意图，分别是y方向和z方向。

图1柱在z方向整体垂直度示意

绘制示意图的作用是使分析得到的数据更加直观的呈现，从而增加在高层建筑钢结构安装过程中整体垂直度控制的清晰度。这样也有利于在问题发生的时候及时的进行修正和调整，必须要注意的是，整个主体结构都要在一个受控的范围内。

4施工安全

因为高层建筑施工过程中有很大的危险，而高层钢结构的安装和施工更是如此，所以在安装施工的过程中要注意施工安全。第一，高空作业要防止物品和人员的坠落。第二，由于工作位置比较高，风力的影响很大，所以要做好防风的工作。第三，在焊接等工作的时候会产生火花，这时候要注意防火的工作，不要懈怠易燃易爆性材料，也要防止烫伤烧伤。第四，注意雷电安全。

总的来说，在高层建筑的钢结构安装过程中，垂直度控制的过程十分重要，这其中主要有单节柱以及整体柱的垂直度两个方面，这两个方面是独立存在的，但是也有一些相关性，所以在施工的时候对每一个环节和方面都要特别的注意，做好垂直度的控制，来努力保证工程的质量符合《钢结构工程施工质量验收规范》的各项要求。

参考文献：

[1]侯民，刘战军.高层建筑钢结构柱安装测控方法[J].钢结构，2012，23（8）：70一72.

[2]林晓佳， 黄飞兰， 邱礼洪. 高层建筑轻钢结构安装施工技术及防控[J] . 河南建材， 2013（ 6 ） ： 3 7- 3 8 .

[3]黄剑生. 探讨高层建筑钢结构施工质量控制[J] . 科学之友， 2011（ 1 4 ） ： 3 3- 3 4 .