淺談高層鋼結(jié)構(gòu)建筑施工中的關(guān)鍵技術(shù)

梁克斌

（中鐵建工集團(tuán)有限公司，中國 北京100070）

在現(xiàn)代建筑中高層建筑多采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和鋼結(jié)構(gòu)，如奧運(yùn)會(huì)、世博會(huì)等大型場館的建設(shè)基本上都是采用的鋼結(jié)構(gòu)的形式。 鋼結(jié)構(gòu)建筑憑借著其強(qiáng)烈的工業(yè)化特色、輕質(zhì)高強(qiáng)的優(yōu)勢，不僅可以大幅提高建筑的工作性能和工程質(zhì)量，保證達(dá)到安全技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、實(shí)現(xiàn)綠色施工，還可以大幅提高建筑的使用品質(zhì)，增強(qiáng)城市的防災(zāi)減災(zāi)能力。鋼結(jié)構(gòu)具有其它建筑結(jié)構(gòu)無法比擬的優(yōu)勢，如其結(jié)構(gòu)性能好、抗震效果佳、工程的整體造價(jià)低等優(yōu)勢，鋼結(jié)構(gòu)建筑具有總體輕、節(jié)省基礎(chǔ)等優(yōu)勢，廣泛應(yīng)用于高層建筑、辦公大樓、大跨度工業(yè)廠房、民宅等建筑行業(yè)。

1 高層建筑鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)優(yōu)點(diǎn)

1.1 材料強(qiáng)度比較高

由于材料的強(qiáng)度不高，塑性以及韌性又要比鋼材與其它的建筑材料要好，比如和混凝土、磚石以及木材比，該材料的強(qiáng)度就要高很多。所以比較適合用在跨度或者荷載都比較大的構(gòu)件以及其它結(jié)構(gòu)中。鋼材塑性以及韌性好主要體現(xiàn)在這種結(jié)構(gòu)在通常情況下都不因超載爾出現(xiàn)突然斷裂的現(xiàn)象；韌性好則表現(xiàn)在結(jié)構(gòu)本身適應(yīng)動(dòng)力荷載的能力特別強(qiáng)。鋼結(jié)構(gòu)具備的極好的吸收能力以及延伸性能促使它本身的抗震性能非常好。 另外因?yàn)殇摬牡母邚?qiáng)度，它做成的構(gòu)件不僅截面小而且壁較薄，在受到壓力的時(shí)候還能達(dá)到穩(wěn)定性所需，因而有時(shí)很難充分發(fā)揮出強(qiáng)度。

1.2 材質(zhì)較為均勻

鋼材的內(nèi)部組織較為勻質(zhì)且各向同性，當(dāng)達(dá)到一定的應(yīng)力幅度后處于完全彈性的狀態(tài)。所以鋼結(jié)構(gòu)實(shí)際受力情況與工程力學(xué)計(jì)算的結(jié)果相符合。 鋼材的冶煉與軋制過程中一定要嚴(yán)格控制質(zhì)量，這樣材質(zhì)波動(dòng)范圍就會(huì)變小了。

1.3 鋼結(jié)構(gòu)的制造簡單，施工周期比較短

鋼結(jié)構(gòu)采用的材料比較單純，一般為成材，加工也比較簡單，而且還可以采用機(jī)械進(jìn)行操作，所以大量鋼結(jié)構(gòu)通常會(huì)選擇在專業(yè)化比較強(qiáng)的金屬結(jié)構(gòu)廠制造成構(gòu)件，精確度也非常高。 如果施工人員在工地上拼裝構(gòu)件， 就可以選擇簡便的普通螺栓或者高強(qiáng)度螺栓來安設(shè)，條件允許時(shí)還可以選擇在地面上拼裝并焊接為比較大的單元進(jìn)行吊裝，從而將施工周期縮短。 另外已經(jīng)建好的鋼結(jié)構(gòu)極易改造和加固，對于采用螺栓連接的結(jié)構(gòu)一般可根據(jù)實(shí)際所需對其拆遷。

1.4 鋼結(jié)構(gòu)自重較輕

一般鋼材比重會(huì)大于混凝土等類建筑材料的比重，而鋼結(jié)構(gòu)要比鋼筋混凝土的結(jié)構(gòu)輕，原因在于鋼材強(qiáng)度和比重要大混凝土很多。 假如以同樣跨度來承受相同的荷載，鋼屋架重量通常會(huì)在鋼筋混凝土屋架的1/3 到1/4 之間，而冷彎薄壁型的鋼屋架有時(shí)還會(huì)接近1/10，這樣便給吊裝創(chuàng)造了有利的條件。 一些結(jié)構(gòu)需要遠(yuǎn)距離運(yùn)輸，這時(shí)重量較輕也是一個(gè)優(yōu)勢條件。

2 高層建筑鋼結(jié)構(gòu)施工關(guān)鍵技術(shù)分析

2.1 螺栓預(yù)埋技術(shù)

在螺栓預(yù)埋技術(shù)中，最重要的一點(diǎn)則是對預(yù)埋柱腳螺栓的位置的確定，必須保證此位置的準(zhǔn)確性，否則進(jìn)行鋼柱安裝時(shí)則會(huì)有較大的難度，同時(shí)安裝的質(zhì)量也很難保證。所以在預(yù)埋螺栓位置進(jìn)行施工時(shí)，需要對基礎(chǔ)軸線和標(biāo)高基準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行嚴(yán)格的控制，必要時(shí)需要進(jìn)行兩次復(fù)測，首先在埋設(shè)定位后進(jìn)行測量，其次在混凝土澆筑變得堅(jiān)同后進(jìn)行復(fù)測，二次測量都必須保證位移不能超出范圍，其標(biāo)高偏差控制在正負(fù)5 毫米以內(nèi)為宜，而定位軸線的偏差則正負(fù)2 毫米以內(nèi)為宜。

2.2 吊裝技術(shù)

2.2.1 鋼柱吊裝技術(shù)

在鋼結(jié)構(gòu)施工中，其主要豎向構(gòu)件即是鋼柱，鋼柱與建筑層高和建筑總高度具有直接的關(guān)系，所以在施工中不僅要考慮到鋼柱在豎向荷載作用下的壓縮變形，同時(shí)還要考慮到焊縫時(shí)的收縮變形，因此在對鋼柱進(jìn)行下料時(shí)。 其長度要與設(shè)計(jì)長度有所區(qū)別，充分的將這些收縮變形有壓縮變形考慮在內(nèi)，在施工時(shí)對于上下兩節(jié)鋼柱截面和長度都完成相等時(shí)，也不允許進(jìn)行互換，要嚴(yán)格按照施工的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范來進(jìn)行，事前將每節(jié)鋼柱進(jìn)行編號記錄，從而保證其在安裝時(shí)的正確性。

2.2.2 鋼梁吊裝技術(shù)

鋼梁在進(jìn)行吊裝前， 應(yīng)在柱子牛腿處檢查標(biāo)高和柱子之間的距離，主梁吊裝前，應(yīng)在梁上裝好扶手桿和扶手繩，待主梁吊裝就位完成后，將扶手繩與鋼柱系牢，以保證施工人員的安全。一般在鋼梁上翼緣處開孔，作為吊點(diǎn)。 吊點(diǎn)位置取決于鋼梁的跨度。 為了提高吊裝的速度，對重量較小的次梁或者其他的小梁，盡量多利用多頭吊索一次吊裝數(shù)根。有時(shí)將梁、柱在地面組裝成排架進(jìn)行整體吊裝，這樣不僅有利于提高吊裝的速度，還有利于減少高空作業(yè)，保證工程的質(zhì)量。

2.3 鋼結(jié)構(gòu)高強(qiáng)螺栓連接技術(shù)

2.3.1 節(jié)點(diǎn)處理技術(shù)

高強(qiáng)度螺栓連接應(yīng)該在其結(jié)構(gòu)架設(shè)調(diào)整完成后，再對接合件進(jìn)行相應(yīng)的矯正處理，從根本上對接合件的變形、錯(cuò)位和錯(cuò)孔等問題進(jìn)行消除，板束接合摩擦面要貼緊后進(jìn)行安裝高強(qiáng)度螺栓。 為了使得接合部板束間摩擦面貼緊的效果更好， 先用臨時(shí)變通螺栓和手動(dòng)扳手緊固、達(dá)到貼緊為止。

2.3.2 螺栓安裝技術(shù)

高強(qiáng)度螺栓在節(jié)點(diǎn)全部處理好后即可以進(jìn)行安裝工作，在安裝時(shí)需要保證螺栓穿入的方向一致， 同時(shí)還要充分的考慮到施工的便利性，當(dāng)在箱形截面的接合部位進(jìn)行螺栓的插入時(shí)，可以按其方便操作的原則，可以從內(nèi)向外，或是反方向進(jìn)行，對于有墊圈的，則將墊圈有倒角的一側(cè)面向螺栓插入，對于無法將螺栓穿入時(shí)，則需要用絞刀對螺孔進(jìn)行修整后再穿入，避免強(qiáng)行進(jìn)行穿入，修整時(shí)的鐵屑不能掉入疊縫中，修整完后需要將周圍的毛剌用砂輪除去。

2.3.3 螺栓緊固技術(shù)

在對高強(qiáng)螺栓進(jìn)行緊固時(shí)，則需要按照初擰、復(fù)擰和終擰的順序進(jìn)行，所以在緊固時(shí)，利用初擰來減少螺栓所導(dǎo)致的鋼板變形，而復(fù)擰則是在初擰的基礎(chǔ)上進(jìn)行的重復(fù)堅(jiān)固，復(fù)擰與初擰所做的扭矩值是相等的，最后需要進(jìn)行終擰，從而使高強(qiáng)度螺栓達(dá)到緊固的目的。

2.4 焊接施工技術(shù)

2.4.1 CO2氣體保護(hù)焊操作工藝

施工操作中要注意的有：焊接參數(shù)的選擇，焊絲的選擇和焊接電弧電壓與電流的選擇，電流要根據(jù)工件的厚度、施焊位置和焊絲直徑和熔滴過渡形式來選擇，電弧電壓的選擇要與電流恰好配合；不同位置選擇不同的焊接方式，平焊多選擇左向焊法，能清楚地看到焊縫和熔池，便于控制焊縫的成型，橫焊大多采用右向焊法，立焊分為向上立焊和向下立焊，中厚板的細(xì)絲焊接使用向上立焊，薄板可使用向下立焊。

2.4.2 電渣焊的操作工藝

電渣焊是一種自動(dòng)焊，用戶高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼在豎直位置上的對接焊接。 在進(jìn)行操作時(shí)首先要選擇焊接的電流和電壓，根據(jù)計(jì)算公式選擇計(jì)算出的電流，電壓與熔縫的熔寬成正比，起弧階段電壓會(huì)高一點(diǎn)，在焊透的請款下，電壓盡可能低，焊接過程隨時(shí)注意調(diào)整電壓；其次要適當(dāng)掌握好焊接的速度(1.5—3m/h 范圍內(nèi))，送絲速度在200—300m/h 的范圍以內(nèi)，造渣過程中最好選擇200m/h；還有就是要隨時(shí)檢查焊件的熾熱狀態(tài)，適當(dāng)調(diào)整焊接工藝參數(shù)，當(dāng)翼緣板較薄時(shí)，相應(yīng)的焊接部位要安裝水冷卻裝置。

3 結(jié)束語

總之，隨著鋼結(jié)構(gòu)在建筑工程中的應(yīng)用范圍的不斷擴(kuò)大，其施工技術(shù)的難度也逐漸增大，人們對它的安裝精度也有了更高的要求，而質(zhì)量問題也備受關(guān)注。整個(gè)施工期間，要結(jié)合工程的實(shí)際情況，嚴(yán)格按照吊裝順序進(jìn)行安裝，等到吊裝結(jié)束后還要進(jìn)行初校和復(fù)校，這樣才能確保吊裝的精度；另外，還要不斷摸索焊接的變形規(guī)律，使得焊接順序得以優(yōu)化，焊接質(zhì)量得以控制，進(jìn)而使得工程得到有效管理。 只有全面控制好工程的施工質(zhì)量，才能確保高層建筑工程項(xiàng)目順利完工。

［1］于炎鑫.王英杰.榮帆.試論高層建筑的鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)[J].企業(yè)技術(shù)開發(fā),2013(08).

［2］盧杞炎.淺析加強(qiáng)建筑工程的鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)控制[J].科技咨詢導(dǎo)報(bào),2012(21).