深圳发展中心大厦超高层钢钢结构施工安装及工艺研究

深圳发展中心大厦超高层钢钢结构施工安装及工艺研究

登 记 号 873101

完 成 单 位 一公司 科研所

主要 完成 者 郭万全 张德像 鲍光鉴 李鸿生 梁建华 吴 唏 叶建超 陈志荣 李志民 朱 晓

工作起止日期 1985年11月－1987年5月

获 奖 等 级 国家级科学技术进步三等奖、中国总公司科学技术进步一等奖、局科技成果特等奖

一、当前国内外同类先进技术概况

钢结构高层建筑自问世以来，已约有一个世纪。据上海市建筑技术研究所提供的情报，早在1883年，世界上第一座钢框架建筑就已建成。50年代以来，钢结高层建筑在取得重大进展的基础上，50层以下的建筑中，提高了与钢筋混凝土结构况竞争的能力，主要是由于钢结构建筑具有如下优点：

㈠、和砼、砖石等建材相比,钢材强度要高得多，而且弹逆性和韧性好；

㈡、钢结构由于材质均匀,实际受力情况较好；

㈢、由于构件制造方便,精确度高，便于安装，施工周期短；

㈣、自重轻,约为钢筋砼类建筑物重量的一半。

近20多年来,由于结构体系的发展，钢材力学性能改善,特别是型钢新品种的出及其截面性能的提高,钢结构建筑的用钢量大为下降( 如1931年建造的102层的帝国大厦用钢量为206公斤/米2，而1986年建筑的100层的约翰汉考克中心下降为145公斤/米2)。同时钢结构制造业机械化水平和加工技术的提高,适应高层钢结构建筑施工的大吨位自升式塔机和轻质 材料,如铝合金、镜面玻璃等外墙装饰材料的出现，为钢结构高层建筑的进一步发展提供了条件。

高层钢结构建筑已经较为普遍,特别是美国、日本的高层建筑中,钢结构建筑占绝大多数。对于国内建筑界来说,施工安装高层钢结构建筑是一个较新的课题,许多施工技术是过去在建筑施工中很少或没有遇到过的。如:⑴土建施工单位较为缺乏经验的大型钢构件的吊装就位；⑵构件的连接,主要是焊接和高强螺栓两种方法.各种构件如梁与梁、梁与柱、钢结构柱脚与基础的连接等都按其不同的连接方式就位后固定；⑶压型钢板━━砼组合结构施工技术；⑷焊接及高强螺栓安装安装质量的检测技术；⑸构件安装及高层施工的测量技术；⑹大吨位新型塔吊的引进和使用；⑺予埋件和予留孔洞的精确度保证；⑻多种工序和复杂施工安装技术之间的密切配合。

由于钢结构建筑本身的特点，国外在施工此类建筑时，大都实现工期缩缩短的目标，工程造价也有降低。深圳发展中心大厦钢结构高层建筑是首次由中国建筑业主承包施工安装，经历了从缺乏经验到有经验和熟练的过程。在整个发展中心大厦主体工程钢结构安装过程中，以上所列技术难题得到较园满的解决，以仅25毫米的垂直度偏差完成了高165.30米的钢结构建筑主体工程的施工安装，在国内创出了先进水平，达到了国际先进水平。

二、主要技术内容

深圳发展中心大厦系高层钢结构建筑，是我国目前最高的钢结构工程，由中国人自己主承包。建筑面积55745m2，安装钢构件总量11049吨，由于本身结构的特点，必须对其规定的技术要求进行探索。如（１）最大钢构件重36.7吨的吊装就位问题；（２）最厚的钢板130mm 的焊接技术和焊接质量保证问题（国内以前最厚的钢板约100━110mm，这样厚的钢板在国外也少见）。

此外，还有一些较难的问题，如（１）高层施工垂直度的测量；（２）按验收标准，高强螺栓安装质量的检测技术；（３）不封闭平台的液压骨模施工。但都通过自行构思、实施，并在有关部门配合下（如深圳市质检站）取得了理想的效果，还有所创新。

在深圳发展中心大厦施工中，一些施工技术处理得也较为适当，如（１）大型及组合钢构件的就位；（２）各种不同连接方式的构件就位固定；（３）予埋件和予留孔洞的精确度保证；（４）滑模施工的剪力墙与楼面板的连接；（５）压型钢板──砼组合结构的施工；（６）大吨位塔机的操作使用。

深圳发展中心大厦主体工程于1987年５月18日封顶。整个施工实践证明，主楼中钢结构部份与剪力墙部份施工协调，焊接及高强螺栓安装质量经检验全部合格。层高偏差8mm,总高垂直偏差25mm，经深圳市有关部门中间验收，质量评为优秀。

在深圳发展中心大厦的施工和钢结构安装时所采用的焊接、高强螺栓连接、栓焊混接是目前钢结构、高层钢结构连接的三种主要形式,经过施工工艺研究,理解和执行国内外有关《规范》，为保证施工质量提供了实测数据，而有些数据和定量结论在尚未见到。

（一）、采用的技术原理：

发展中心大厦系高层钢结构工程，技术要求严，质量要求高，在施工技术上，体Ｒ·Ｃ剪力墙采用了液压滑升模板施工和钢结构安装采用了CO2气体保护半自动焊。

钢结构焊接是整个工程的关键，在焊接上选用了手工低氢焊条铺底,CO2气体保护半自动焊封闭的新工艺。

CO2气体保护半自动焊──是用滚轮送给的焊丝通过导电嘴给电,在焊丝和母材间发生电弧,进行熔焊接合，这时，为了保护电弧及熔焊金属，由焊矩前头的喷嘴流出CO2气体。

（二）、关键技术及创造点：

1.超厚钢板的焊接：最厚钢板达到130mm，施焊焊缝354ＫＭ,由于采用了先进的ＣＯ2气体保护半自动焊，制定了焊接施工实施细则,有效地进行了焊接质量控制和焊接尺寸控制,从而保证了工程质量。

2.园弧状造型的总体安装垂直偏差的测量控制与调整是施工技术的又一关键，施工中遵循“先整体、后碎步”的测控原则,拟定了先作闭合控制和“逐层传递轴线、水平控制”的方法,并推导出两个控制修正公式等一系列措施,保证了安装质量，达到了较高的安装精度。

3.大厦楼板采用压型钢板──砼组合楼板,由于设计成功地把压型钢板代替受拉钢筋作受力构件,给施工带来较大难度,在无施工规范可遵循的情况下参照国外资料编制了"压型钢板的施工及验收暂行规定”并实施，保证了质量。

4.施工与设计科研紧密结合，开展了“焊接对高强螺栓轴力影响的试验研究”，“施工条件变化对高强螺栓扭矩系数影响的试验研究”,为高层钢结构的研究积累了数据。

应用和推广情况：

深圳发展中心钢结构的焊接采用CO2气体保护半自动焊，经探伤检测,证明质量优良，同时也说明该技术已完全熟练掌握,现已应用于上海国际贸易中心大厦钢结构安装。

经济效益和社会效益：

三、经济效益与社会效益

本工程为当前国内同类项目之最，由于采用先进工艺、网络计划和QC法控制质量，使工期、质量均达先进水平，受到国内外专家一致好评，取得了优先承建此类工程的主动权。

CO2焊法比常用手弧焊工效提高4-5倍，焊丝耗用比焊条耗用节约用量5％左右,并节约能源，焊接耗电量节约40％左右。

本工程主体结构工程成本降低率达到5.5％,比投标时予测的经济效益提高4％(投标策略立于保本)。

在本工程中所进行的施工工艺研究对保证深圳发展中心高层钢结构的施工质量起到了一定的作用，为类似工程的施工提供了可借鉴的数据和经验，也为发展我国高层钢结层钢结构施工技术作出了贡献。

深圳发展中心大厦是由我国建筑业总承总的第一项高层钢结构工程,130毫米超厚钢板焊接等工艺具有相当难度，它的建成为我国建筑业开创了新的领域，并以其高技术水平和严格管理，主体施工安装达到国际先进水平，也为承包单位提高了社会信誉。

四、评 审 意 见

一九八入年五月八日至十日在深圳由中国建筑工程总公司召开了“深圳发展中心大厦高层钢结构工程安装施工技术评议会”，与会专家听取了钢结构安装的技术报告，参观了现场，审阅了会议技术文件，并进行了深入细致的讨论，提出以下评议意见：

㈠该工程是目前我国第一次自行安装的超高层钢结构,在已建成钢结构建筑中高度最高,是已建和在建的钢结构中焊接钢板最厚钢柱、钢梁截面最大,结构复杂,技术难度大的工程。特别是在我国首次对130mm超厚钢板焊接施工的成功和超高钢结构安装精度的控制表现出整个安装施工技术管理水平高、施工组织严密、技术措施得力、施工工艺合理、现场文明安全施工，该工程高质量、高水平的建成标志着我国高层钢结构安装施工技术已达到了新的高度。

(二)该工程采用的CO2气体保护半自动焊和焊进制接操作规程对超厚钢板的焊接是先进和合理的。全部焊缝5233条折长度354KM,均通过超声波探伤并达到美国焊接协会AWSD11－(84)标准，合格率为100％，其中94％达到D级＜最高＞标准。填补了我国超厚负板焊接的空白。十一万二千颗高强度螺栓的安装质量和压型钢板组合楼板的栓钉焊接均符合设计要求。

㈢该工珠安装精度由双向经纬仪控制垂直度，并选定六个点由激光经纬仪复核的方法是成功的。柱子层间的垂直度偏差在规范允许范围之内，垂直偏差仅25mm，外偏15mm,远小于美国AISC规范规定的允许值：内偏76mm，外偏50.8mm。

综上所述，深圳发展中心大厦高层钢结构的安装施工技术达到了国际先进水平，为我国高层钢结构工程的发展作出了突出项献，其所积累的数据可供今后制定高层钢结构施工规程时参考。