超高層鋼結構施工技術探析

朱錦輝

摘 要：隨著城市化進程的加快，大量人群涌入城市，城市用地日漸緊張。主體建筑使用鋼結構的工程由于造價低、結構性能好、施工速度快，在超高層建筑領域得到普遍應用，施工質量的好壞直接影響了建筑結構的安全性。文章對超高層鋼結構的施工技術進行分析。

關鍵詞：超高層建筑；鋼結構；施工技術

一、超高層鋼結構施工的特點

超高層的鋼結構建筑的施工量比較大，其組成的部件很多。同時，用來施工與對方組成部件的場地較小；超高層鋼結構的另一大特點就是立體交叉施工，而安裝的標準也非常高，不允許有任何的錯誤，對材料的選取上以及測量，焊接等施工的工藝要求都非常的嚴格；起重機的安裝、升降以及拆除技術要求很高。這些都是超高層鋼結構施工的主要特點，還有一些在建筑施工中需要注意的細節也是能夠保證超高層建筑施工的關鍵。

二、鋼結構的應用

鋼結構應用于高層、超高層建筑中在南方一些大中城市中，高層、超高層建筑如雨后春筍般拔地而起，由于外資工程的興建，建筑用鋼材的發展，高層、超高層建筑應用鋼結構越來越多。如在上海的浦東開發區建設中，高層建筑鋼結構的發展尤其迅速。

目前在高層、超高層建筑中應用的體系大致有三種。一種是混凝土結構， 一種是鋼結構，另一種就是兩種體系組成的混合結構。在這種混合結構中因發揮了鋼結構的優點而克服了鋼結構的缺點，應用的比較多。

現在鋼結構應用的形式主要有：

（1） 作為鋼框架與混凝土核心筒組成受力結構體系，這是高層混合結構中常用的形式。

（2） 作為勁性骨架與混凝土一起組成受力構件，包括鋼管混凝土，這種混合結構兼有鋼與混凝土兩者的優點，整體強度大，剛性好，抗震性能好。當采用外包砼結構形式時更具有良好的耐火和耐腐蝕性能。混合結構構件一般可以降低鋼量15%—20%，還可減少支模，施工方便、快速，因此混合結構在高層，超高層建筑中所占比重較多。

三、鋼結構的施工技術

1、鋼柱鋼梁的安裝

（1）鋼柱吊裝，鋼柱豎直于地面，鋼柱影響了建筑高度和層數。對其生產加工需考慮目前行業標準。鋼柱在用料制作時要注意焊接過程會導致材料收縮并且將其豎直放置后受力改變后也有可能受向下的壓力扭曲，因此翻樣、下料時選擇材料要比完成長度略長些，大概幾毫米的差距。且鋼柱上相兩截的尺寸即使一樣也不能互換。每節鋼柱用編號加以區分。準確安裝。高層鋼結構吊裝一般需劃分吊裝作業區域，吊裝按劃分的區域，平行順序同時進行。為了避免鋼柱安裝的時候撞壞螺栓絲牙部位，要在地腳處安裝保護保護裝置。鋼柱被吊起來等待安全前需做好前期設置工作，在預定位置按好應用于上下的梯子，掛藍等。起重時用雙機還是單機設備的選擇根據高柱的輕重和起重機的載重能力來判定。

雙機抬吊時，鋼柱吊離地面后在空中進行回直。單機吊裝時需在柱子根部墊以墊木，以回轉法起吊，嚴禁柱根拖地。鋼柱就位后，先調整標高，再調整位移，最后調整垂直度。柱子要按規范規定的數值進行校正標準柱子的垂直偏差應校正到零。當上柱與下柱發生扭轉錯位時，可在連接上下的耳板處加墊板進行調整。

為了控制安裝誤差，對高層鋼結構先確定標準柱。正方形框架取4根轉角柱，長方形框架當長邊與短邊之比大于2時取6柱，多邊形框架則取轉角柱為標準柱。鋼柱軸線位移校正，以下節鋼柱頂部的實際柱中心線為準，安裝鋼柱的底部對準下節鋼柱的中心線即可。校正位移時應注意鋼柱的扭轉，鋼柱扭轉對杠架安裝很不利。

（2）鋼梁吊裝，主梁起吊前期要調查好各項安全設施，梁上安裝好輔助工具：扶手干，繩。起吊安裝到位后把扶手繩和柱子緊緊擠在一起，確定穩固。這是 施工安全的重要組成部分。通常情況下選擇梁上邊界處打孔使之成為吊點。它的大小和方位反映的是鋼梁跨度的大小。如果小梁數量很多也可以用一次多吊的方法節省時間。

2、高強螺栓連接

高強度螺栓連接有三個步驟，分別是節點處理、螺栓安裝以及螺栓緊固。在鋼結構架設調整完畢后，要對接合件進行矯正，消除接合件的變形、錯位和錯孔、板束接合摩擦面要貼緊后才能安裝。螺栓安裝時要按照同一個方向穿進，最好采用由內而外的方向進入螺栓，這樣安裝時比較方便。安裝螺栓時也要掌握一定的尺寸，如果不能順利組合時不能硬來，可以用澆刀來調整孔的大小。安裝完后還要用砂輪打磨掉螺栓上的毛糙部位，使其貼合度高。螺栓緊固時，分為初擰和終擰。如果鋼板扭曲和螺栓的切合程度不是很緊實，就需要進行初擰，防止鋼板和螺栓相互影響，初擰的軸力一般能達到標準軸力的60%～80%。終擰是對螺栓做的最后的緊固，終擰的軸力值要符合設計要求的標準軸力，終擰時預拉力的損失、根據試驗，一般為設計預拉力的5%～10%。終擰扭矩可以根據下面的公式進行計算：

M=（P+ΔP）·k*d

其中：M-終扭矩kNom；P-設計預拉力kN；ΔP-預拉力損失值，一般為設計預拉力的5-10%；k-扭矩系數；d-螺栓公稱直徑（mm）。

3、鋼結構焊接

鋼結構的焊接焊縫分為工廠制作焊縫和現場安裝焊縫兩大類。設計要求分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ級，Ⅰ級焊縫要求最高，Ⅲ級焊縫要求最低。Ⅲ級焊縫只需要進行外觀檢查，表面應無氣孔、夾渣、弧坑裂紋等缺陷。Ⅰ、Ⅱ級焊縫應進探傷檢驗，其檢驗方法按以下原則確定：①對工廠制作的焊縫，應按每條焊縫計算百分比，且探傷長度應不小于200mm。②對現場安裝焊縫，應按同一類型，同一施焊條件的焊縫條數計算百分比，探傷長度應不小于200mm，且應不少于1條焊縫。Ⅰ級焊縫的探傷比例為100%，Ⅱ級焊縫的探傷比例為20%。施工中鋼柱之間的連接常采用坡口電焊連接。主梁與鋼柱間的連接，一般上、下翼緣用坡口電焊連接，而腹板用高強螺栓連接。次梁與主梁的連接基本上是在腹板處用高強螺栓連接，少量再在上、下翼緣處用坡口電焊連接，柱與梁的焊接順序，先焊接頂部柱、梁節點，再焊接底部柱、梁節點，最后焊接中間部分的柱、梁節點。對坡口進行電焊粘貼的前期工作有檢測坡口平實度、清理雜物廢物使之符合焊接標準、先加溫使其適應焊接、兩個柱子結合時用兩個焊接人員兩邊同時開工，柱子和梁也采用這種連接方式，這樣可以緩解形狀不對稱或變形。對于厚板的坡口焊，打底層焊多用直徑4mm焊條焊接，中間層可用5mm或6mm焊條，蓋面層多用直徑5mm焊條。三層應連續施焊，每一層焊完后及時清渣。焊縫余高不超過對接焊體中較薄鋼板厚的1/10，但也不應大于3.2mm。焊后當氣溫低于0℃時，用石棉布保溫使焊縫緩慢冷卻。焊縫質量檢驗均按二級檢驗標準檢驗。

4、安全施工

安全施工是鋼結構施工中的重要環節，高層鋼結構施工的特點是高空、懸空作業點多。為了杜絕安全事故，項目部成立安全監督小組，設立專職安全員，嚴格管理，制定周密完的安全生產條例，對職工進行定期安全教育，樹立“安全第一，預防為主”的思想。在嚴格管的基礎上，項目部不惜花費大量人力、物力、財力進行嚴密的防保。

結束語：隨著我國鋼結構建筑的發展，鋼結構住宅將成為今后我國住宅的發展趨勢。在進行鋼結構的施工過程中，要嚴把施工質量關，按照施工要點進行施工，保證高質量的建筑工程。

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