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[提要]长沙保利·国际广场B3栋超高层建筑钢结构，该项目应用了钢结构深化设计技术、厚钢板焊接技术、高强度钢材应用技术，本文就钢结构伸臂桁架安装技术进行探讨与分析，确保钢结构安装质量
[关键词]保利国际广场、超高层建筑、钢结构技术、伸臂桁架、质量控制
中图分类号：TU391文献标识码： A
1、前言
我国的超高层建筑与发达国家相比起步较晚，近期因钢结构拥有重量轻、强度高、安全可靠、施工期短、抗震性能好、环保及增加有效使用面积等特点在我国
超高层建筑中发展迅速，许多高、大、新、尖的现代化超高层建筑拔地而起，可见超高层钢结构技术及其质量控制过程是高品质百年建筑不可缺少的，也是至关重要的，为此有必要进行探讨与分析，特别是钢结构伸臂桁架安装技术及其质量控制过程，确保结构安全。
2、工程概况
长沙保利·国际广场B3栋位于长沙市南湖路与湘江路相交处的东北角，系一栋集商业、餐饮、酒店、写字楼于一体的超高层建筑，地下3层、地上54层，总建筑面积213380㎡，建筑物总高度249m；主体结构采用混合结构-钢筋混凝土核心筒-伸臂桁架结构，地下室采用劲性钢筋混凝土柱，地上采用24根钢管混凝土柱，钢结构总用钢量为19000t；建筑结构分别在13、25、37层设置了三道加强层（避难层），采用伸臂桁架与带状桁架结构，54层为带状桁架结构。该项目施工难度大、技术含量高、施工周期短、质量目标高（确保中国建筑工程“鲁班奖”）。B3栋塔楼钢结构轴测示意图见图1。
图1 B3栋塔楼钢结构轴测示意图
3、伸臂桁架材料质量控制
3.1高强度钢材材料质量控制
3.1.1 B3栋所有伸臂桁架上下弦、腹杆、节点板均采用Q390GJC钢，大部分板厚在40mm以上，最大厚度达90mm；按照设计要求采购Q390GJC板材制作；
3.1.2检查钢材出厂合格证和材质化验单，工厂100%抽样送检；
3.1.3工程师工厂抽样30%进行比对试验；
3.1.4本工程设计要求钢板厚度方向的截面收缩率：当40mm≤ t <60mm时，其截面收缩率≥Z15；当t ≥ 60mm时，截面收缩率≥Z25；因硫的含量直接影响其性能优劣，则焊接承重结构为防止钢材的层状撕裂采用Z向钢，其材质应符合现行国家标准《厚度方向性能钢板》GB/T5313的规定。钢的硫含量见表1、钢板其断面收缩率表2。
表1 鋼的硫含量(熔炼分析)
表2钢板厚度方向性能级别及其断面收缩率
3.1.5施工单位进行建材报验，要求各种资料齐全，监理签认后用于工程上。
3.2高强度螺栓材料质量控制
3.2.1高强度螺栓的级别及使用状况
我国常用的高强度螺栓有8.8级和10.9级，而本项目伸臂桁架连接的高强螺栓采用12.9级。
3.2.2高强度螺栓连接副的试验和现场抽样送检
3.2.2.1高强度螺栓连接副必须经过以下试验，符合要求后方可出厂
（1）材料、炉号、制作批号、化学成分与机械性能证明和试验数据；
（2）螺栓的楔负荷试验；
（3）螺母的保证荷载试验及螺母及垫圈的硬度试验；
（4）连接副的扭矩系数试验（注明试验温度），大六角头螺栓连接副的扭矩系数平均值和标准偏差；扭剪型连接副的紧固力平均值和标准偏差。
3.2.2.2高强度螺栓连接副按照规范要求取样送检，进行扭矩系数和紧固力试验；现场随机抽取，每批应抽取8套连接副进行试验；扭剪型高强度螺栓连接副进场时，按照检验批抽查紧固力，紧固力平均值和标准偏差应符合表3。
表3 扭剪型高强度螺栓连接副紧固力平均值和标准偏差
3.2.2.3摩擦面的抗滑移系数的检验，检验结果应满足设计的要求。本工程要求选用扭剪型高强度螺栓及连接副，高强螺栓连接钢材的摩擦面应进行抛丸处理，抗滑移系数µ≥0.50，且进行抗滑移系数试验；
3.2.3施工单位对高强度螺栓进行报验，核查出厂合格证，抽检试验报告。
4、桁架整体预拼装
4.1预拼装目的
预拼装的目的在于检验构件加工能否保证现场拼装、安装的质量要求，确保下道工序的正常运转和安装质量达到规范、设计要求，能满足现场一次吊装成功率，减少现场安装误差，所以预拼装在本工程加工过程中，显得尤为重要。伸臂桁架预拼图一角见图3。
图2伸臂桁架预拼图一角
4.2预拼装内容
预拼装主要内容为桁架所有的弦杆、腹杆和节点的接口拼装以及钢柱连接接口的预拼，切割弦杆余量、钻孔，标记。
4.3预拼装细则
4.3.1预拼装胎架底线必须严格按要求画线，并提交检查员验收后方可使用；
4.3.2先定位弦杆的中间段，定位纵横向中心线及节点角度线，切割端面余量，切割 余量时必须注意焊缝间隙尺寸；
4.3.3吊上所有节点和腹杆、用安装螺栓与连接板紧固，检查所有的眼孔是否正确，否则进行补孔，或重新钻孔；
4.3.4把两侧钢柱吊上胎架定位，注意定对钢柱的母线方向（0°、90°母线）和楼层标高线及侧面母线的左右水平度，然后与胎架定位，检查与桁架弦杆、腹杆的连接接口，焊缝隙间隙尺寸；
4.3.5用钻模配钻弦杆、腹板的高强度螺栓孔；
4.3.6为配合现场的安装方便，必须做好各连接接口处的对合标识、中心线、对合线、标高线、水平线标记，并用洋冲标识，提交监理验收，同时做好各种数据的测量记录表，提供现场安装用；
4.3.7确认无误后，编号拆开进行冲砂涂装、发运；
4.3.8发运至现场后，将配合业主、安装单位要求再进行一次吊装前的整体预拼装，待业主、总包、监理、制作方四方会签后提交给安装单位安装。
4.4桁架预拼装测量表及公差要求见表4。
表4桁架预拼装测量表及公差要求
5、伸臂桁架现场安装质量控制
5.1桁架构件进入施工现场，检查工程出厂合格证，探伤检测报告（自检报告、第三方检测报告、比对检测报告）；
5.2工程师会同施工单位质检人员，核对构件尺寸，是否满足设计要求；
5.3现场采用动臂塔吊（TCR6055，臂长55m）吊装伸臂桁架下弦杆，下弦杆就位校正后，安装连接板，校核、校正后安装高强螺栓，用扭矩扳手初拧；
5.4吊装伸臂桁架上弦杆，安装就位后，安装连接板，校核、校正后安装高强螺栓，用扭矩扳手初拧；
5.5吊装伸臂桁架腹杆，安装就位后，安装连接板，校核、校正后安高强螺栓，用扭矩扳手初拧；
5.6检查校正伸臂桁架，检查高强螺栓初拧情况，伸臂桁架现场组装图见图4；
5.7伸臂桁架连接高强螺栓待主体结构封顶后终拧，用扭矩扳检查。
图3伸臂桁架现场组装图一角
6、结语
钢结构工程从设计、放样、下料、加工和安装，环环相扣，只要在钢结构施工和质量管理过程中推行生产控制和合格控制的全过程质量控制，有健全的生产控制和合格控制的质量管理体系、质量保证体系和技术管理体系，施工企业严格执行《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205标准要求。做到钢结构制作加工和质量检验标准化，质量过程控制程序化，管理过程制度化、常态化，钢结构质量一定有保障。
作者简介：
1、贺新平系中建五局第三建设有限公司高级工程师，任该项目钢结构项目经理
2、李继斌系湖南长顺工程建设监理有限公司教授级高级工程师，国家一级注册结构工程师、一级注册建造师、注册监理工程师，任该项目总监理工程师
[关键词]保利国际广场、超高层建筑、钢结构技术、伸臂桁架、质量控制
中图分类号：TU391文献标识码： A
1、前言
我国的超高层建筑与发达国家相比起步较晚，近期因钢结构拥有重量轻、强度高、安全可靠、施工期短、抗震性能好、环保及增加有效使用面积等特点在我国
超高层建筑中发展迅速，许多高、大、新、尖的现代化超高层建筑拔地而起，可见超高层钢结构技术及其质量控制过程是高品质百年建筑不可缺少的，也是至关重要的，为此有必要进行探讨与分析，特别是钢结构伸臂桁架安装技术及其质量控制过程，确保结构安全。
2、工程概况
长沙保利·国际广场B3栋位于长沙市南湖路与湘江路相交处的东北角，系一栋集商业、餐饮、酒店、写字楼于一体的超高层建筑，地下3层、地上54层，总建筑面积213380㎡，建筑物总高度249m；主体结构采用混合结构-钢筋混凝土核心筒-伸臂桁架结构，地下室采用劲性钢筋混凝土柱，地上采用24根钢管混凝土柱，钢结构总用钢量为19000t；建筑结构分别在13、25、37层设置了三道加强层（避难层），采用伸臂桁架与带状桁架结构，54层为带状桁架结构。该项目施工难度大、技术含量高、施工周期短、质量目标高（确保中国建筑工程“鲁班奖”）。B3栋塔楼钢结构轴测示意图见图1。
图1 B3栋塔楼钢结构轴测示意图
3、伸臂桁架材料质量控制
3.1高强度钢材材料质量控制
3.1.1 B3栋所有伸臂桁架上下弦、腹杆、节点板均采用Q390GJC钢，大部分板厚在40mm以上，最大厚度达90mm；按照设计要求采购Q390GJC板材制作；
3.1.2检查钢材出厂合格证和材质化验单，工厂100%抽样送检；
3.1.3工程师工厂抽样30%进行比对试验；
3.1.4本工程设计要求钢板厚度方向的截面收缩率：当40mm≤ t <60mm时，其截面收缩率≥Z15；当t ≥ 60mm时，截面收缩率≥Z25；因硫的含量直接影响其性能优劣，则焊接承重结构为防止钢材的层状撕裂采用Z向钢，其材质应符合现行国家标准《厚度方向性能钢板》GB/T5313的规定。钢的硫含量见表1、钢板其断面收缩率表2。
表1 鋼的硫含量(熔炼分析)
表2钢板厚度方向性能级别及其断面收缩率
3.1.5施工单位进行建材报验，要求各种资料齐全，监理签认后用于工程上。
3.2高强度螺栓材料质量控制
3.2.1高强度螺栓的级别及使用状况
我国常用的高强度螺栓有8.8级和10.9级，而本项目伸臂桁架连接的高强螺栓采用12.9级。
3.2.2高强度螺栓连接副的试验和现场抽样送检
3.2.2.1高强度螺栓连接副必须经过以下试验，符合要求后方可出厂
（1）材料、炉号、制作批号、化学成分与机械性能证明和试验数据；
（2）螺栓的楔负荷试验；
（3）螺母的保证荷载试验及螺母及垫圈的硬度试验；
（4）连接副的扭矩系数试验（注明试验温度），大六角头螺栓连接副的扭矩系数平均值和标准偏差；扭剪型连接副的紧固力平均值和标准偏差。
3.2.2.2高强度螺栓连接副按照规范要求取样送检，进行扭矩系数和紧固力试验；现场随机抽取，每批应抽取8套连接副进行试验；扭剪型高强度螺栓连接副进场时，按照检验批抽查紧固力，紧固力平均值和标准偏差应符合表3。
表3 扭剪型高强度螺栓连接副紧固力平均值和标准偏差
3.2.2.3摩擦面的抗滑移系数的检验，检验结果应满足设计的要求。本工程要求选用扭剪型高强度螺栓及连接副，高强螺栓连接钢材的摩擦面应进行抛丸处理，抗滑移系数µ≥0.50，且进行抗滑移系数试验；
3.2.3施工单位对高强度螺栓进行报验，核查出厂合格证，抽检试验报告。
4、桁架整体预拼装
4.1预拼装目的
预拼装的目的在于检验构件加工能否保证现场拼装、安装的质量要求，确保下道工序的正常运转和安装质量达到规范、设计要求，能满足现场一次吊装成功率，减少现场安装误差，所以预拼装在本工程加工过程中，显得尤为重要。伸臂桁架预拼图一角见图3。
图2伸臂桁架预拼图一角
4.2预拼装内容
预拼装主要内容为桁架所有的弦杆、腹杆和节点的接口拼装以及钢柱连接接口的预拼，切割弦杆余量、钻孔，标记。
4.3预拼装细则
4.3.1预拼装胎架底线必须严格按要求画线，并提交检查员验收后方可使用；
4.3.2先定位弦杆的中间段，定位纵横向中心线及节点角度线，切割端面余量，切割 余量时必须注意焊缝间隙尺寸；
4.3.3吊上所有节点和腹杆、用安装螺栓与连接板紧固，检查所有的眼孔是否正确，否则进行补孔，或重新钻孔；
4.3.4把两侧钢柱吊上胎架定位，注意定对钢柱的母线方向（0°、90°母线）和楼层标高线及侧面母线的左右水平度，然后与胎架定位，检查与桁架弦杆、腹杆的连接接口，焊缝隙间隙尺寸；
4.3.5用钻模配钻弦杆、腹板的高强度螺栓孔；
4.3.6为配合现场的安装方便，必须做好各连接接口处的对合标识、中心线、对合线、标高线、水平线标记，并用洋冲标识，提交监理验收，同时做好各种数据的测量记录表，提供现场安装用；
4.3.7确认无误后，编号拆开进行冲砂涂装、发运；
4.3.8发运至现场后，将配合业主、安装单位要求再进行一次吊装前的整体预拼装，待业主、总包、监理、制作方四方会签后提交给安装单位安装。
4.4桁架预拼装测量表及公差要求见表4。
表4桁架预拼装测量表及公差要求
5、伸臂桁架现场安装质量控制
5.1桁架构件进入施工现场，检查工程出厂合格证，探伤检测报告（自检报告、第三方检测报告、比对检测报告）；
5.2工程师会同施工单位质检人员，核对构件尺寸，是否满足设计要求；
5.3现场采用动臂塔吊（TCR6055，臂长55m）吊装伸臂桁架下弦杆，下弦杆就位校正后，安装连接板，校核、校正后安装高强螺栓，用扭矩扳手初拧；
5.4吊装伸臂桁架上弦杆，安装就位后，安装连接板，校核、校正后安装高强螺栓，用扭矩扳手初拧；
5.5吊装伸臂桁架腹杆，安装就位后，安装连接板，校核、校正后安高强螺栓，用扭矩扳手初拧；
5.6检查校正伸臂桁架，检查高强螺栓初拧情况，伸臂桁架现场组装图见图4；
5.7伸臂桁架连接高强螺栓待主体结构封顶后终拧，用扭矩扳检查。
图3伸臂桁架现场组装图一角
6、结语
钢结构工程从设计、放样、下料、加工和安装，环环相扣，只要在钢结构施工和质量管理过程中推行生产控制和合格控制的全过程质量控制，有健全的生产控制和合格控制的质量管理体系、质量保证体系和技术管理体系，施工企业严格执行《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205标准要求。做到钢结构制作加工和质量检验标准化，质量过程控制程序化，管理过程制度化、常态化，钢结构质量一定有保障。
作者简介：
1、贺新平系中建五局第三建设有限公司高级工程师，任该项目钢结构项目经理
2、李继斌系湖南长顺工程建设监理有限公司教授级高级工程师，国家一级注册结构工程师、一级注册建造师、注册监理工程师，任该项目总监理工程师