超高层建筑装饰塔模块式安装工法

1超高层建筑装饰塔模块式安装工法广西建工集团第五建筑工程有限责任公司主要完成人：黄浦邦1.前言超高层建筑在大城市越来越普遍，在高度200米以上超高层建筑顶部普遍设计有装饰塔，兼顾避雷、防空、通讯、装饰等功能。在以往施工中都普遍采用现场加工整体式吊装到位施工工艺，安全系数低、耗能大、耗时费工，无法满足绿色施工。超高层建筑装饰塔模块式安装工法，采用计算机建模分解构件，工厂化分块式加工拼装，并运用计算机模拟拼装件预安装，把拼装件运输到现场采用小型吊装设备吊至超高层建筑屋顶进行对接焊接安装方法，有效地解决了整体安装高、难、慢、精度低技术难题，符合绿色施工要求。现我司结合国家相关行业标准规范及多个工程的施工实践经验，总结出超高层建筑装饰塔模块式安装工法。2.工法特点2.1计算机辅助模拟预拼装，用测量数据在计算机构造构件模型进行模拟拼装，2具有预拼装速度快、精度高、经济实用、科技含量高等优点。2.2拼装的构件重量小，施工过程均有安全可靠的保护措施、加固措施，有效保障施工人员安全。2.3通过分解整体构件为模块式构件，模块式组装化整为零，比常规式安装操作简便快速。2.4减少大型机械使用，省工、省时，取得较好的经济效益，节能环保满足绿色施工要求。3.适用范围3.1主要安装于各高层、超高层建筑物楼顶，适用于标志性建筑物、各大办公楼楼顶，美观大方、新颖共同、经久耐用、装饰效果好。3.2也适用于高压电力塔架，避雷塔架、工艺塔、烟囱塔、微波塔、仿生塔、训练塔、通讯塔、瞭望塔、测风塔、装饰塔、装饰塔及其他大型钢结构安装施工。4.工艺原理装饰塔根据主体屋顶混凝土结构轴线位置、标高，安装前进行预埋件基础定位、安装、固定。根据整体构件造型用计算机建模进行模块式设计分解，采用工厂按图制作钢管骨架并拼装成小型构件。根据测量拼装完成的小型构件数据在计算机构建模型，预先模拟拼装，检查拼装干涉和分析拼装精度。把小型构件运输到现场采用小型吊装设备吊至超高层建筑屋顶进行对接焊接，最后安装表面装饰板。5.施工工艺流程及操作要点5.1工艺流程：35.2施工工艺5.2.1施工准备1图纸会审首先组织有关人员熟悉图纸，仔细核对施工图上的型号规格及尺寸、位置是否符合相关规范的要求，有不符合的地方及时向甲方、监理提出，会同设计院协商解决。2技术交底与根据工程总进度计划，提前进行现场部署与技术交底，并以书面形式、图片可视化及三维模拟安装操作过程提出安装工程各专业施工要注意的事项。3原材料的准备根据设计图纸按照标准图集要求进行备料，为了保证产品的质量，我们对所须的原材料的采购严格把好质量关，在公司有备案的合格供应商采购。5.2.2计算机建模分解构件施工准备计算机建模分解构件工厂加工制作拼装钢管骨架塔架基础预埋件计算机辅助模拟预拼装高空分片吊装就位校正焊接固定安装表面造型板材验收41经过精确计算，整个塔架总重量8吨，其中铝塑饰面板展开表面积125.6平方米，不锈钢表面积50.24平方米。塔吊无法一次吊装到位，必须采取分解塔架，经过结合所使用的施工机械设备，用计算机合理准确计算比较经济的吊装重量，把塔架分解为8个模块，每个模块重约1吨。图5.2.2-1构件分解2根据饰面板造型要求，铝塑板上小，下大的渐变造型，经过深化设计计算后，按照上下对缝原则，从上到下逐层逐块进行分解，10层共60片扇形单曲面板，并在计算机建模，标识弧度、上口及下口宽度、长度等材料加工参数。5图5.2.2-2饰面板加工尺寸3不锈钢球体按照饰面板整齐，线性统一原则进行分解，深化设计计算得出整个球体分解为24片扇形双曲面大面板，每片双曲面大面板精细化成4片双曲面小面板拼装。在计算机建模，标识弧度、上口及下口宽度等材料加工参数。5.2.3工厂加工制作拼装钢管骨架1委托具有相应生产资质的制造商加工制作，制造商为广西建工集团第五建筑工程有限责任公司金属钢结构分公司。2根据不同型号下料，切割焊接坡口、校直、校平。3各个对接口部件严格按图纸及工艺要求制作，确保工序质量。4在制作平台上拼装成形，拼装时各部位尺寸均须保证在规定误差之内。5拼装成形后施焊，在焊接过程中须做好反变形措施，焊缝饱满，无气孔、砂眼。6打磨除锈：打磨毛刺及贴合面焊缝，使其平面度符合设计要求，除锈须见光，喷防锈底漆两遍。5.2.4塔架基础预埋件1根据图纸要求将做好塔架基础模板切割，支模，模板接缝不应漏浆，浇筑混凝土前木模板应浇水湿润，模板内不得有积水。2、预埋件埋设位置、标高必须满足图纸、规范要求，否则影响上部结构安装。63工序完成后，由质检员和现场负责人先进行自检，并作好检验记录，合格后再向建设单位或监理单位的现场负责人申请报验，验收合格后方可进入下一道工序施工。5.2.5计算机辅助模拟预拼装1测量加工厂完成的构件，利用计算机构建模型，cad及3DMAX模拟构件大样，模拟构件的外形尺寸与实物尺寸应一致。图5.2.5-1模拟拼装2根据现场温度、湿度及安装高度的风速，计算不利因素对构件热胀冷缩、吊装变形、焊接应力及安装过程的影响，利用计算机进行模拟组装，提前发现问题，为顺利安装做好技术支持。5.2.6高空分片吊装就位1在起吊前将各种符号转换成设计图面所规定的构件编号，并用油笔、漆或粘贴纸标注于构件的规定部位，在现场平整地坪按钢骨架从底部至顶部先后顺序摆放。7图5.2.6-1构件标识分类2整个施工难点在于分片吊装及安装精确，因此解决吊装及安装问题就能保证工程质量。吊运构件上超高层顶部前对地面、建筑中部、建筑顶部风力进行测试，超过6六级风力不允许吊运作业。采用旋转法吊装，本吊机有内外导轨，可以环向行走，适应不同方向吊装要求。将构件的吊点、基础中心点布置在吊机的作业半径线上，使吊机起吊时仅需吊臂旋转即可安装。从地面往超高层顶部吊运构件前要根据各个构件重心位置绑好构件，防止构件倾覆造成变形，吊运上升阶段严密监测构件摆动幅度，吊至顶部后再次检查构件是否有损坏，构件如发生变形损坏，应及时进行修补，以确保构件完好无损。8图5.2.6-2吊装示意图3吊运至顶部，及时把根部构件准确与预埋件对接，临时固定支撑，通过仪器测量复核垂直度，用顶托及千斤顶辅助调整，并满焊接头部位。上下构件对接接头为内套式，采用3mm厚钢板与主杆内口贴壁角度为85°点焊焊接，对接时上构件对准下构件，直接套接既快速又准确，接着从下到上逐个对接焊接骨架至顶层构件最终成型。9图5.2.6-2对接示意图4严格计算各构件重量，起重设备合理分配荷载，构件重量不得超过单台起重设备的负荷量的80%。5.2.7校正1构件就位的标高位置可以从结构施工标高基准点传递到钢构件就位设计标高位置，并作出明显的标志供钢构件就位时使用。钢构件就位的平面位置应根据端节点定位线与建筑定位轴线的关系，在就位点上将相关定位轴线标出，供就位时用。2构件吊装就位后，利用临时用的脚手架将构件固定调垂直校正。在构件垂直度调整过程中，采用两台互成90°架设的激光垂准仪进行监测，以掌握构件垂直度的情况，提供数据供调整人员使用。垂直度偏差不仅要在规范允许的偏差内，而且应尽可能小些，以保证构件就位的准确。3先校正偏差大的、后校正偏差小的，如两个方向偏差数相近，则先校正小面，后矫正大面。校正好一个方向后，拧紧两面的临时支撑夹具，再校正另一个方向。在两个方向的垂直度都校正好后，复查平面位置。105.2.8焊接固定1焊接固定采用移动挂篮施工，第一节构件安装完毕，在构件四角顶端下100mm各安装固定四个挂篮，在确认安全无误后，工人进入挂篮。接着下一节构件进行对接，构件校正平面位置、垂直度后，对接部位临时点焊四个角点，临时固定构件。2焊接施工按照先对接后角焊的顺序，分层分区进行，减少了安装过程中的误差。3、满焊固定完成四根主杆后，待焊缝温度稳定，及构件无变形方可解除吊钩。4油漆涂刷前，应将需涂装部位的铁锈、焊缝药皮、焊接飞溅物、油污、尘土等杂物清理干净。5刷第一层底漆时涂刷方向应该一致，接槎整齐。刷漆时应采用勤沾、短刷的原则，防止刷子带漆太多而流坠。6涂装后应加以临时围护隔离，防止踏踩，损伤涂层。5.2.9安装表面造型板材1不锈钢造型是球体，球体造型也是工程质量的难点及控制重点所在，采取先上后下的安装方法，消除重量产生的变形，保证球体形状。在主骨架上根据球体位置、直径焊接球体内部骨架及龙骨，逐片安装并临时点焊不锈钢面板四角作为固定点，待上部半球调整校正成型，再满焊固定上部球体，并打磨焊缝。继续下部球体逐片安装并临时点焊不锈钢面板四角作为固定点，直至完成下部球体满焊完成并打磨成型。2铝塑板造型：在完成造型龙骨安装基础上，从塔顶安装最高一圈铝塑板，并打密封胶，及顶部收口，然后逐圈往下施工铝塑板至最底层，打密封胶及底部收口。5.2.10验收施工完成后，必须经过自检、自评，自评完成后提交监理工程师进行分部工程验收。6.材料与设备6.1使用的设备序号设备名称规格、型号用途备注1高空吊篮NJFRD安装塔架2喷气机CX-48喷漆113普通车床CDL6136/1000加工4万能铣床XQ6128C加工5牛头刨床P3-650加工6摇臂钻床Z3050/1600加工7四柱液压机YB32-100加工8冲床J23-80加工9桥式单臂吊车5T16.5m加工10数控切割机HBST2005LCD加工11自动轨道切割机HUTONG-CG30加工12仿形切割机CG2-150加工13气体保护焊机NBC-350焊接14叉车CPCD35安装、运输卸车工具15交流弧焊机BX1-400焊接安装16葫芦吊5T安装塔架17液压板料折弯机WC67Y-80T加工18闸式剪板机QC11-12*2500加工19不锈钢焊机AOSIDI焊接安装6.2采用的材料具体采用的材料按照设计图纸要求采购合格产品。7.质量控制7.1主控项目7.1.1塔架基础预埋件质量控制1根据图纸要求将做好塔架基础模板切割，保证支模，模板轴线位置允许偏差不大于5mm，底模表面标高允许偏差±5mm，截面尺寸允许偏差±10mm,表面平整度5mm。2模板接缝不漏浆，浇筑混凝土前木模板应浇水湿润，模板内不得有积水。3预埋件中心线位置允许偏差不大5mm，水平高差+3,0。4塔架基础钢筋骨架长度允许偏差±10mm，宽高允许偏差±5mm,保护层厚度允许偏差±5mm。7.1.2焊接的质量控制：121焊丝的直径、表面均匀性、油污、锈蚀等质量，会直接影响焊缝质量，因此对质量要严格控制。施焊前焊工应复查钢结构的组装质量和焊缝区的处理情况如不符合要求，应修整合格后方能施焊。7.1.3安装质量控制：1骨架安装应先校正偏差大的、后校正偏差小的，如两个方向偏差数相近，则先校正小面，后矫正大面。校正好一个方向后，固定两面的临时支撑，再校正另一个方向。在两个方向的垂直度都校正好后，复查平面位置，如偏差在5mm以内，则可焊牢。在阳光照射校正柱的垂直度，要考虑温差影响，由于温差影响，构件将向阴面弯曲，使构件顶有一个水平位移。水平位移的数值与温差、构件长度及厚度等有关。长度小于10m的可不考虑温差影响。细长可利用早晨、阴天校正；或当日初校，次日晨复校，也可采取预留的办法来解决。起吊时吊机将绑扎好的构件缓缓吊起离地20cm后暂定，检查吊索牢固和吊车稳定，同时打开回转刹车，然后将构件下放到离安装面40-100mm，对准基准线，指挥吊车下降，把构件拼接固定，待垂直度偏差控制在20mm以内方可使起重机脱钩，垂直度用经纬仪检验，如有偏差立即进行校正，在校正过程中随时观察底部和标高控制块扎之间是否脱空，以防校正过程中造成水平标高误差。2不锈钢面板接口前应将坡口表面及母材内、外壁的油、漆、垢锈等清理干净，直至发出金属光泽，清理范围为每侧各为10-15mm，对口间隙为2.5～3.5mm。接口间隙要匀直，禁止强力对口，错口值应小于壁厚的10%，且不大于1mm。接口局部间隙过大时，应进行修整，严禁在间隙内添加塞物。接口合格后，应根据接口长度不同点4-5点，点焊的材料应与正式施焊相同，点焊长度10-15mm，厚度3-4mm。打底完成后，应认真检查打底焊缝质量，确认合格后再进行氩弧焊盖面焊接。引弧、收弧必须在接口内进行，