1、中国中央电视台钢结构安装1 工程结构特点中央电视台新台址工程 CCTV 主楼钢结构分布在塔楼 l 、塔楼 2 、悬臂部分、裙楼顶五个部分。整体结构如下图所示。2 钢结构安装施工方案2.1钢结构安装方案本工程的钢结构施工以两个塔楼钢结构安装为主导线路，从地下室钢结构安装开始，塔楼钢结构的安装连续进行，直至塔楼顶部，再安装悬臂部分钢结构，最后连接延迟构件，完成塔楼所有构件的安装。在塔楼施工期间， 穿插裙楼钢结构的安装。( l ）钢结构安装现场共布置7 台塔吊进行安装，塔楼1 布置 M1280DM760D动臂式内爬塔吊各一台，塔楼2 和塔楼1 相同。裙楼布置2M440D 动臂固定式塔吊和1 台 K5
2、0 / 50 平臂固定式塔吊。、台( 2）基础底板分层浇筑期间， 在施工 -16 . 000m 以下底板时埋入钢柱脚锚栓和塔吊基础锚栓，在施工 -16 . 000m 14 . 500m 底板时安装塔吊、吊装首节钢柱。( 3 ）在地下室施工和地上施工阶段， 分别设置钢平台、 钢栈桥作为运输通道。工地现场临时中转场地设置为 56m l00m ，采用 150t 和 l00t 履带吊各一台负责到场构件卸车和现场转运装车。 钢构件采用平板车由中转场地转运到吊装区域，由塔吊卸车到钢平台( 4 ）塔楼 1 和塔楼 2 钢结构安装同步进行，从地下室到顶部不间断连续施工，塔楼钢结构依核心筒、内柱、外框筒的顺序从
3、内向外阶梯式逐步进行安装。塔楼内两台塔吊每两层爬升一次，分先后爬升，保持钢构件吊装的连续性。 塔楼钢柱梁、转换珩架采用散件安装的方法。( 5 ）塔吊的使用以钢结构安装为主，白班进行钢结构安装，晚班吊运土建、机电和幕墙材料等。少量超大超重的设备吊装可以安排在白班进行。( 6 ）由于外框筒构件的倾斜，在钢结构施工到 28 层后，塔楼 1 内 M760D 塔吊向内侧换位重新安装， 钢结构安装到顶部后， 悬臂吊装前再使用 M760D 塔将 M1280D 塔拆除后向悬臂方向换位重新安装。 塔楼 2 的两台塔吊的使用情况与塔楼 1 相同。( 7 ）裙楼地下钢结构滞后塔楼钢结构安装，裙楼分三个区域同时进行钢
4、结构安装。裙楼地下室钢柱安装采用临时支撑固定， 与混凝土结构穿插施工； 地上钢结构安装为钢框架结构，连续施工。( 8 ）两座塔楼钢结构安装到顶部后安装悬臂钢结构。悬臂结构采用块体扩大高空散件安装的方法进行安装。( 9 ）悬臂施工完成后，安装裙楼后浇带、裙楼与塔楼的连接角部、悬臂腋部的钢结构延迟构件。( 10 ）再安装 M 料 OD 塔吊到塔楼顶部， 拆除 M1280D 塔吊；安装 30t 桅杆式起重机拆除 M440D 塔吊； 30t 桅杆式起重机解体后，由屋顶擦窗机吊运至地面。钢结构安装过程如下图所示。2.2 钢结构测量施工控制方案1）测量控制的准备工作（ l ）测量仪器具的准备。a 测量仪器
5、的检定与各主要轴线正交关系的校正。b 钢尺的统一使用。c 特殊要求，全站仪必备弯管目镜以适用高程传递的要求。目标自动识别与马达驱动功能有助于远距离瞄准目标棱镜。 垂准仪精度要求足够高， 以减少累积误差和垂直传递的接力次数。（2 ）测量人员准备。由于本工程测量的难度和工作量都非常大， 为确保本工程优质高速的完成， 钢结构测量人员将配备 20 人。（3 ）内业准备：a 钢柱倾斜放样及预调值的计算与整理。b 熟悉图纸，理解测量控制的规范要求。c 明确 6 个施工工序，灵活掌握不同施工工序对测量预控的特殊要求及对实时监测的测量成果进行分析。2.3钢柱的安装校正l ）钢柱预调值计算：根据不同的施工工序结
6、合设计给出的每一节点的三维坐标，通过有限元计算软件计算出每一节点测量定位的预调值。如下图、下表所示LI 钢柱从地下室到最顶层不同节点的预调值成果表及 x 向的预调值变化曲线示例。根据计算的预调值成果表，假设 L1 从第 35 节因测量校正和焊接变形、温度日照等综合影响发生了的测量偏差，绘制三条示意关系曲线。如下图所示。2 ）钢柱的整体校正方法： 结合钢柱呈正交分布的特点及横向与纵向钢柱分布的跨度数，选定核芯筒钢柱为主要控制目标，对其进行四方位缆风绳校正加固，采用“全站仪十反射贴片”进行测量校正。示意如下图所示。对外筒柱采用校正开间的方法进行控制， 如下图所示。 当柱开间尺寸偏小时可采用常规方法
7、直接用千斤顶顶开， 而当柱开间尺寸偏大时则需借助自制的反力盒辅助工具及千斤顶将柱开间尺寸收小。理论上在无需扩孔的条件下每跨度有8mm 的可调节余地。3 ）日照和焊接变形对钢柱垂直度偏差影响的分析与预控。日照影响的分析与预控： 由于日光照射在钢柱的一侧， 钢柱将会向背光的一侧发生附加的倾斜位移。尤其是上午 9 : 00 10 : 00 和下午 2 : 00 3 : 00 时，北京地区柱两侧温差在 3 8 ，这时可考虑对钢柱按如下理论公式 t L2 2h （其中 ：柱顶因温差影响产生的位移值； ：钢材的线膨胀系数； t：柱两面的温差； L ：钢柱的长度； h ：温差方向柱截面的厚度）进行预偏，预偏
8、方向与太阳光照方向相反。日照对钢柱的影响效果如下图所示。关于焊接收缩变形影响的分析与预控：钢柱校正完后， 钢柱垂直度和轴线位置都校正正确的情况下，如果不考虑焊接收缩影响时往往会发生较大的焊接变形。施工经验证明，梁一柱焊缝收缩一般约为2mm ，柱一柱焊缝收缩一般约为3 .5mm ，每节柱由于焊接造成的柱顶垂直度位移值约为2 . 5mm ，故在测量校正时除中心柱外尤其是对边缘柱均应考虑焊接变形对钢柱进行预控。a 具体做法：在钢柱的四面沿对接缝上下各焊接一块马板，根据千分表的大小及在监测的同时满足焊接操作的需要， 设置马板的大小及上下间距。 对称摆放千分表于优先焊接的柱两侧对应的下面马板上， 调节千
9、分表钨钢针与上面的马板顶紧，固定旋钮，即可开始焊接准备。具体做法见上面的示意图。在焊接的过程中定时观察千分表表盘的读数， 比较两读数差值， 套用相应的计算公式即可知钢柱由于不对称施焊所造成的焊接变形。千分表及千分表监测焊接变形方法示意图如下两图所示。经计算得出如下所示位移公式：b变形分析：正常情况下钢柱对称焊接所造成的柱顶位移一般不大于2 .5mm ，对于一根10000mm l000mm 1000 mm 的箱型柱，根据上图位移公式可知，在对该钢柱进行焊接变形监测时两表盘读数差不超过士0 . 25mm （千分表测量精度为 0 . 00lmm ) ，故当读数差超过这一范围时即表示焊接变形过大，这时
10、可提示焊接操作人员重新调整焊接顺序， 从而达到对焊接变形进行实时监测的目的。测量控制流程如下图所示。2.4 转换桁架测量直线度和垂直度测量： 架设全站仪于测设的测量观测点上， 根据测量放线草图，结合当日气象值设置好坐标参数及气象改正， 准确无误后分别照准仪器于构件上的反射贴片， 得出构件空间位置的实测坐标， 通过导链调节桁架跨中的直线度和垂直度至规范允许范围内。转换析架下挠度测量： 转换桁架安装完成后，架设全站仪于任意位置，直接照准反射贴片中心得出此时高度坐标并做好记录， 待悬臂上部荷载增加后用同样的方法，再观测相同位置的高度坐标， 比较两次高差即得出转换桁架下挠值， 并做好记录。转换桁架测量
11、校正方法示意图如下图所示。2.5 悬臂测量( l ）悬臂标高控制：根据设计计算的悬臂底部转换桁架起拱预调值进行标高控制，以避免在建筑恒荷载及活荷载作用下会出现整体向下的挠度。 悬臂预调值详见施工结构稳定验算及预调值计算书。( 2 ）悬臂外筒柱轴线控制：同样根据悬臂钢柱的预调值成果采用全站仪对钢柱进行测量校正。 根据悬臂施工方案里各构件的吊装顺序，特布置如图所示的控制点。( 3 ）施工缝测量：为控制结构中的锁定内力，通常在悬臂应力或裙楼的角部应力集中部位的某些杆件需要进行延缓缝施工， 如裙楼两侧及两塔楼在悬臂的对接处，如下图所示。 在延缓缝封闭之前需对布置在延迟节点两侧的观测点进行位移观测。由于
12、此时钢结构已加载完毕， 因此导致此时延缓缝变形的主要因素应为日照温差影响。故观测时选择从早到晚每隔 1h 观测一次，并做好“时间 -间距变化”记录及不同时间段的温度记录， 对测量仪器的大气值进行适时的修正。 绘制“时间一间距变化”曲线，观察变形曲线，分析曲线上下波动的平均位置，求出此位置施工缝的大小及所对应的时间段， 报设计及监理进行成果表审批， 从而指导延缓缝施工。3 高强螺栓施工1）高强螺栓施工流程（下图)2）施工控制工艺( 1 ）高强螺栓均按规格型号分类储放，妥善保管，避免因受潮、生锈、污染而影响其质量，开箱后的螺栓不得混放、串用，做到按计划领用，未施工完的螺栓要及时回收。( 2 ）安装
13、前应对钢构件的摩擦面进行除锈。( 3 ）高强螺栓不能自由穿入螺栓孔位时，不得硬性敲入，用冲杆或铰刀修正扩孔后再插人。( 4 ）高强螺栓分两次拧紧。第一次初拧到标准预拉力的60 80 %，第二次终拧到标准预拉力的100 。( 5 ）装配和紧固接头时，从安装好的一端或刚性端向自由端进行。( 6 ）螺栓的穿入方向尽量一致，品种、规格要按照设计要求进行安装。( 7 ）制作厂制作时在节点部位不应涂装油漆。( 8 ）终拧检查完毕的高强螺栓节点及时进行油漆封闭。( 9 ）同一高强螺栓初拧和终拧的时间间隔，要求不得超过一天。4 焊接施工1）焊接特点本工程焊接重点在厚板多接头节点焊接方面， 如外框筒典型蝶形节点
14、截面钢板厚度 60 l00mm ，对接焊缝采用全熔透焊缝采用 K 型 35坡口，如图 2 一 10 一 56 所示。若此蝶形节点由 4 名焊工采用二氧化碳气体保护焊进行对称焊接，其中 ECIL -0 620 构件对接焊缝由 2 名焊工连续作业 9h 才能完成这条焊缝，斜撑和钢梁对接焊缝由另 2 名焊工需连续焊接 4 . 08h ，而现场核心筒、外框架、悬臂、裙房等部位存在大量的现场对接焊缝。 焊接效率对钢结构施工的影响较为关键。2）焊接接头设计( l ) “目”字形钢柱对接焊接接头（下图)( 2 ) “井”字形钢柱对接焊接接头（下图)( 3 ）斜撑对接焊接接头（下图)3）焊接施工工艺针对本工程
15、，在焊接施工过程中应按以下焊接工艺施焊。( l ）天气条件气体保护焊在风速超过 2m/ s 、手工电弧焊在风速超过 8 m/s 时，应采取良好的防风措施，防止焊缝产生气孔。遇有雨天时一般停止施工，若因进度要求需赶工时， 除局部加热和防风外， 焊缝必须在采取有效的防雨措施后才能施工。( 2 ）焊道底层处理焊道底层应清理干净，并按照工艺要求检查坡口，焊缝底部采用钢垫板或陶瓷垫板， 对局部焊道坡口部位进行现场修理，直至达到要求才能开焊，如图2 一 10 一 60 所示。正式焊接前，焊条、焊丝、焊道等应烘烤保持干燥严格清除水分。( 3 ）焊前预热及层温焊前进行预热是防止层状撕裂的有效措施之一，预热范围
16、为焊缝区域外延100- 150mm 。焊接时每个焊接接头应一次性焊完。施焊前，注意收集气象预报资料。预计恶劣气候即将到来， 并无确切把握抵抗的， 应放弃施焊。若焊缝已开焊，要抢在恶劣气候来临前， 至少焊完板厚的 1 / 3 方能停焊；且严格做好后热处理，记下层间温度。各种不同钢种、不同厚度钢材的焊接预热及层间温度见下表。( 4 ）焊接后热及保温对于板厚大于 30mm ，屈服强度大于 345MPa 的钢板焊缝， 在焊后立即进行后热处理， 加热采取远红外线加热器， 布置在焊缝两侧各 100mm 的范围内，并外包石棉布进行保温，后热处理温度 200 350 ，使焊缝温度保温 2 6h 后缓慢降到室温
17、。( 5 ）根据焊接收缩量调整位置偏差值考虑到钢柱、钢梁焊接后发生焊缝收缩， 根据每个开间焊缝的收缩值和同轴线焊缝总的收缩值， 在构件安装校正时取得一个预偏值， 使焊接完成后构件的位置回到预定的位置，尤其要注意减小焊缝收缩造成的累积误差。( 6 ）连续作业，保证焊缝一次成型由于大量的厚板焊接超过一个工人的工作时间，对于此类焊缝应采取轮流作业的方式进行，焊工轮流休息，焊机不停，直到一条焊缝完成。焊多道焊时，各层各道间的熔渣应彻底清除干净。( 7 ）对称焊接钢结构尽量采取对称焊缝， 采用两名焊接速度基本相同的焊工同时从两个对称面开始焊接，直到该焊缝焊接完成，减小焊接结构因不对称焊接而发生的变形。如
18、下图所示。( 8 ）整体框架的焊接顺序由于钢柱分节安装， 在安装过程中会形成许多小型的框架结构， 为减少焊接收缩造成的应力对结构产生破坏， 确定焊接顺序时遵循从内向外焊接的原则， 让焊缝的收缩变形始终可以自由进行。如下各图所示。( 9 ）焊接残余应力的消除钢结构安装现场主要采取合理布置焊接顺序减小焊接节点拘束度、焊后加热、 超声冲击等方式减小节点部位的焊接残余应力， 如下图所示。( 10 ）焊缝返修返修焊缝的质量要求与原焊缝相同，返修焊缝的最小长度大于 50mm 。焊缝同一部位的返修次数不宜超过两次， 超过两次以上的返修在查明原因后制定相应的返修工艺，返修工艺须经焊接专业工程师同意、监理工程师批准后才能实施。（11）焊后清理及焊接检验焊接完成后应采用氧乙炔火焰切割引弧板和熄弧板并打磨平整焊缝边缘， 重要部位打上焊工号码钢印。检查焊缝不得有咬边、 气孔、裂纹、焊瘤等缺陷和焊缝表面存在几何尺寸不足现象。采用超声波和磁粉探伤设备对一级、 二级焊缝进行检验， 根据现行国家标准 钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果分级 （ GB 1 1345 -89 ）出具合格报告。
