高层建筑钢结构安装施工的垂直度控制

李博文

摘要：钢结构具有绿色、开放、协调等方面的特点，因此在近些年来获得了较好的发展，其在建筑行业中得到了有效的应用，尤其是在高层建筑和超高层建筑领域中。而在钢结构安装施工的过程中，其垂直度的控制直接关系着安装的精度和稳固性。本文将就高层建筑钢结构安装施工的垂直度控制进行深入的探讨，希望可以为我国高层建筑的发展提供参考。

关键词：高层建筑；钢结构安装；垂直度控制

目前，为了推动绿色建筑发展，我国对钢结构和装配式建筑的重视程度不断提升，这使得我国的钢结构进入快速发展期[1]。随着我国城市化进程的推进，城市住房需求不断提升，高层建筑工程项目的增加使得钢结构的应用越来越频繁。在高层建筑钢结构安装施工中，垂直度控制一直是关键问题。因此探究钢结构垂直度控制方法具有重要意义。

1、钢结构安装施工垂直度控制概述

在高层建筑钢结构安装施工中，垂直度控制是施工质量控制管理的重要内容，根据GB50205—2001《钢结构工程施工质量验收规范》的相关规范，钢结构安装施工中垂直度控制的内容主要包括的单节柱垂直度、主体结构整体垂直度两个方面[2]。在一个柱列中，各柱顶位移方向不一致的情况下，可能会出现布局不规则完全的情况。

在具体施工控制中，单节柱的垂直度控制方法和安装校正方法存在紧密的联系。在实施垂直度控制时，首先要对主体结构整体垂直度进行明确。现阶段高层建筑中应用的钢结构，其主体结构大多是由许多竖向构件构成，因此在对其整体垂直度进行判断时需要参考由多节柱构成的整体柱子。在安装作业中，各节柱应该在竖向定位轴心线的水平和垂直方向摆动上升，之后根据每个节柱的柱顶轴心偏移定位轴线的距离之代数和计算结果判定其是否满足相关规定的要求。很多情况下，钢结构主体结构整体偏向一个方向的情况都是因地基不均匀沉降造成的。

2、钢结构单节柱垂直度控制方法研究

在高层建筑钢结构安装施工中，通常是通过对各节柱安装过程的控制保障钢结构整体的垂直度。在进行单节柱安装时，其垂直度不能直接用来计算整根柱的整体垂直度，因为后续施工作业必然会对单节柱的垂直度造成一定的影响。

2.1以垂直度为基准的安装校正方法

以垂直为基准进行单节柱安装时，关键点在于两个方面，分别是柱的轴线控制和单节柱的垂直度控制[3]。

首先，在柱的轴线控制方面。为了保障控制的有效性，必须遵循一定的原则， 一方面通过安装层上各柱头3个侧面中心线与定位轴线之间的偏差，对柱头的扭转变形量和轴心位移值进行确定。另一方面，在安装层上柱头偏移定位轴线值或扭转值过大的情况下，在安装上节柱之前必须要对柱底进行适当的调整，但要注意的是，调整后的错口量必须保持在规范规定范围内。此外，在错口量和规范允许存在偏差巨大的情况下，最好不要在安装上节柱时一次调整完成。具体的控制方法如下：在每节待安装柱的上下端各侧面上投放中心线，在安装层各柱头的3个侧面上投放定位轴线，在此基础上根据柱头各侧面上中心线和定位轴线之间的偏差，计算获得柱头的扭转变形值以及轴心位移值。在掌握该数值的情况下，可以有针对性的对安装柱的柱底进行适当调整，消除扭转变形的情况。综合来看， 单节柱安装层上的柱头轴心偏移值和方向对钢结构的整体垂直度存在着一定的影响。

其次，单节柱的垂直度调整。从整体垂直度方面对单节柱的垂直度进行调整时，虽然每节柱安装是必须保持垂直状态，但后续梁的安装、焊接等作业必然会使柱头的位置产生一定的变动，因此可以适当调整其垂偏。

2.2以柱顶定位轴线为基准的安装校正法

以柱顶定位轴线为基准进行单节柱安装时，需要使用两台全站仪对准柱顶两个相邻侧面的控制点，对其三维坐标值进行测定，保障控制点坐标和设计坐标达到一致。采用这种方法安装单节柱时通常不会对其垂直度进行调整，因此需要在安装完成后按照相关的规定对其垂直度进行检验。具体验证方法是检测安装层上各柱头轴心偏移定位轴线的数值。具体方法如下：首先，在进行单节柱安装时，柱轴心坐标和设计坐标保持一致，根据柱底轴心偏移设计坐标值对柱的垂直度进行确定。在柱底和下方柱头完全对齐时，则柱底坐标和安装层上柱头坐标相同。其次，当二者处于不对齐安装状态下，需要对柱底坐标进行适当的调整，在这一环节需要计算柱底轴心的偏移值，据此判断新安装柱的垂直度。最后，对主体结构进行封顶时，根据各节柱柱头轴心偏移定位轴线的距离计算获得其整体垂直度。

上文对单节柱的两种安装校正方法进行了阐述，通过对比分析来看，以垂直度为基准的安装校正法可以保障安装后柱顶标高相同，同时所有单节柱的垂直度都能够达到相关规范的要求。但是由于安装校正需要经过数次调整，因此工作量较大。而以单节柱柱顶定位轴线为基准的安装校正法则具有安装、测量效率高、调整简便等优点，缺点在于单节柱安装的垂直度完全取决于下节柱的柱头轴心偏移定位轴线的距离，而下节柱柱头轴心偏移量则会受到梁安装、焊接等作业的影响，这就需要在柱安装前对安装层上各柱头的轴心偏移值进行确定。

3、钢结构整体垂直度的控制方法

高层建筑钢结构安装施工中，其整体垂直度是指没根柱的整体垂直度，通常是根据各安装层上柱头轴心偏移值的代数和进行判断。对钢结构整体垂直度进行控制的目的是避免结构封顶后出现整体垂直度超标的情况。具体方法措施如下：

其一，在钢结构安装施工作业整个过程中进行沉降观测，一旦发现征兆，要及时采取措施进行应对，最大程度的消除不均匀沉降对钢结构柱安装的影响。

其二，对各安装层上柱头轴心偏移值和偏移方向进行确定，分析掌握其原因，在此基础上进行安装调整。需要注意的是，在对单节柱的垂直度进行调整时，必须要把握好单节柱允许垂偏的范围，采用人为方式将垂直度反向调整，同时也可以采用翼板焊接的方式。

其三，在进行主体结构安装的过程中，最好根据各安装层上柱头轴心偏移情况，绘制整体垂直度示意图，以便更加直观的了解其垂偏倾向。

除此之外，加强对连续偏向一侧情况的重视，一旦发现，必须及时采取措施进行调整。

4结语

综上所述，在高层建筑钢结构安装施工中，垂直度控制的要点主要集中在单节柱垂直度控制和整体垂直度控制两个方面，本文分别就单节柱安装校正法、垂直度控制法以及整体垂直度控制措施进行了阐述，希望可以避免垂直度超標情况的发生。

参考文献：

[1]刘战军，侯忠良，牛键，赵晨. 高层建筑钢结构安装施工的垂直度控制[J]. 钢结构，2013，28（09）：60-63.

[2]陈军. 超高层建筑钢结构加工与安装技术研究[D].浙江工业大学，2013.

[3]郭华健. 高层建筑钢结构安装关键技术分析[J]. 中华建设，2012（09）：312-313.

（作者单位：陕西化建工程有限责任公司）