高層建筑鋼結(jié)構(gòu)的施工技術(shù)探討

管世國

摘要：隨著當(dāng)前社會經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，人們對于環(huán)境要求越來越高，環(huán)保建筑是未來發(fā)展的主要趨勢，鋼結(jié)構(gòu)就逐漸被普遍采用。本文根據(jù)作者工作實(shí)踐，對高層建筑鋼結(jié)構(gòu)的施工技術(shù)進(jìn)行了分析和探討。

關(guān)鍵詞：高層；建筑；鋼結(jié)構(gòu)；施工技術(shù)

隨著城建速度的加快，高層建筑的出現(xiàn)不但解決了城市人口過多帶來的住房問題而且美化城市、降低建筑用地。而如今傳統(tǒng)的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)由于自重過大已經(jīng)慢慢被重量輕的鋼結(jié)構(gòu)替代，而高層建筑中鋼結(jié)構(gòu)的使用能大大改善建筑整體的承重，給我國建筑行業(yè)帶來了深刻的變革。

1 高層房屋建筑鋼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)

第一，鋼結(jié)構(gòu)的自重比較輕，所以在遇到地震等自然災(zāi)害的時候，整個高層建筑物的反應(yīng)也不會太強(qiáng)烈，在一定程度上可以起到防震抗震的效果。第二，鋼結(jié)構(gòu)的有效空間較大、抗壓性能方面較好，與其它結(jié)構(gòu)相比，在同樣的強(qiáng)度之下，鋼結(jié)構(gòu)的整體截面較小，可以有效擴(kuò)大高層房屋建筑的內(nèi)部有效空間。第三，鋼結(jié)構(gòu)可以縮短整個工期，與其它結(jié)構(gòu)相比，鋼結(jié)構(gòu)在具體的施工之中，使用的腳手架比較少。而且鋼結(jié)構(gòu)大部分是在工廠制作加工后，直接進(jìn)行施工，無需在施工現(xiàn)場進(jìn)行二次加工，這都為節(jié)省工期提供了必要條件。第四，鋼結(jié)構(gòu)比較環(huán)保，鋼結(jié)構(gòu)具有節(jié)能、綠色的特點(diǎn)，可以進(jìn)行循環(huán)利用，產(chǎn)生的建筑垃圾相對來說較少。

2 高層鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)的主客觀條件

在熟悉所施工結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，確定大型高層鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)路線，同時還要考慮到經(jīng)濟(jì)、環(huán)境、技術(shù)等方面因素。在確定技術(shù)總體路線之前必須對周圍環(huán)境、 自身資源以及結(jié)構(gòu)本身充分了解。一般來說優(yōu)秀的技術(shù)路線常常能夠充分利用自身優(yōu)勢以及時間空間并滿足主客觀條件。首先，對于結(jié)構(gòu)的荷載傳遞途徑以及基本組成要充分理解， 據(jù)此做出合理的施工順序， 從而能夠按照設(shè)計(jì)要求保證施工順利完成。鋼梁、鋼桁架、鋼柱是高層鋼結(jié)構(gòu)的組成部分，同時也是分析的對象。其次，在選擇合理的施工設(shè)備、進(jìn)行有效的施工組織與施工之前必須充分熟悉施工現(xiàn)場的周邊環(huán)境以及條件。施工環(huán)境主要包括場外運(yùn)輸條件、業(yè)主對施工的要求、設(shè)備安裝與施工等操作工序?qū)︿摻Y(jié)構(gòu)的制約等。因此，在確定安裝路線時應(yīng)該充分利用施工現(xiàn)場的各種條件，從而做到高效、連續(xù)、快速施工。最后還要充分了解現(xiàn)場資源配置以及自身的技術(shù)能力。每個施工企業(yè)都應(yīng)該有其獨(dú)特的技術(shù)特長以及環(huán)境優(yōu)勢，因此，在確定施工技術(shù)路線時必須充分發(fā)揮出自身的優(yōu)勢，才能事半功倍。

3 高層鋼結(jié)構(gòu)關(guān)鍵技術(shù)和措施

3.1 機(jī)械設(shè)備選擇

鋼筋吊裝中最重要的工作是依據(jù)實(shí)際來選用合理的吊裝機(jī)械，而其吊裝中最重要的機(jī)械是塔式起重機(jī)。而低空吊裝、構(gòu)件駁運(yùn)的輔助機(jī)械主要有門式起重機(jī)與履帶吊等。近些年興起的液壓集群千斤頂則主要用于大構(gòu)件或組件和用于整個結(jié)構(gòu)平移、旋轉(zhuǎn)或提升工作。

3.2 測量技術(shù)

工程測量的主要要素包括儀器的配置、基準(zhǔn)點(diǎn)與基準(zhǔn)網(wǎng)的布設(shè)、測量方法與數(shù)值傳遞路線的正確選擇。而高層往往因?yàn)橥ㄒ晽l件差、結(jié)構(gòu)高等缺點(diǎn)加大測量難度。目前選用的測量手段主要是建立雙重控制網(wǎng)、選擇 GPS 定位系統(tǒng)來測量基準(zhǔn)網(wǎng)，并且輔之以高精度全站儀來完成三維坐標(biāo)定位工作。

3.3 焊接技術(shù)

高層鋼結(jié)構(gòu)通常焊接量大， 而且質(zhì)量要求高。因?yàn)槭歉邔咏Y(jié)構(gòu)，因此多數(shù)情況下需要在高空作業(yè)，這就導(dǎo)致控制安全的難度大，受氣候影響大。總之， 應(yīng)該根據(jù)具體的現(xiàn)場施工條件以及鋼材特性來選用合適的焊接工藝、設(shè)備以及材料。鋼結(jié)構(gòu)現(xiàn)場焊接技術(shù)的關(guān)鍵是要依據(jù)高空焊接的操作條件大力培訓(xùn)焊接技工，此外選擇焊接技術(shù)時還應(yīng)盡量選擇能夠保證焊接質(zhì)量、降低焊接變形、提高焊接效果等的焊接技術(shù)。目前的焊接技術(shù)主要是二氧化碳?xì)怏w保護(hù)半自動焊，輔之以手工焊。焊接過程中不僅要考慮區(qū)段、總體間的焊接順序，而且對于焊接節(jié)點(diǎn)也需要考慮對稱焊接的焊接順序，盡量降低焊接變形。對于鋼結(jié)構(gòu)的施工來說，焊接施工技術(shù)也是其重要的組成部分。一般情況下，我們在進(jìn)行焊接操作的過程中應(yīng)當(dāng)重視焊接參數(shù)的選擇，對焊絲以及焊接電弧電壓等相關(guān)因素都要予以掌握，并且對于不同的情況和條件我們也要進(jìn)行具體分析，針對于位置的區(qū)別來選擇有效地焊接方法。為了能夠便于我們清晰地觀察到焊縫和熔池，我們大多會選擇左向焊法，進(jìn)而對焊縫的成型進(jìn)行掌控；而橫焊則會使用右向焊法等等。

3.4 施工仿真分析技術(shù)

鋼結(jié)構(gòu)往往會受到施工、自重以及環(huán)境的影響而不斷發(fā)生變形，如果不控制， 會帶來安裝困難、精度不準(zhǔn)，甚至?xí)霈F(xiàn)安全隱患問題。因此，應(yīng)該利用施工仿真分析技術(shù)提前對各種因素引起的結(jié)構(gòu)變形與內(nèi)力進(jìn)行計(jì)算分析，依據(jù)得到的測算結(jié)果來指導(dǎo)具體的施工。目前常用的仿真分析軟件主要是 MI-DAS， ANSYS 等， 利用軟件可對施工過程進(jìn)行模擬，可以得出重力作用下的變形規(guī)律，同時也可得出溫度與風(fēng)荷載對結(jié)構(gòu)的影響程度，通過仿真分析可為施工提供依據(jù)，確保在誤差范圍內(nèi)順利完成施工。

3.5 預(yù)應(yīng)力技術(shù)

目前的很多高層建筑常常出現(xiàn)斜的結(jié)構(gòu)特征，這種結(jié)構(gòu)會發(fā)生空間三位變形，如不加以有效控制，則會影響結(jié)構(gòu)功能甚至?xí)绊懡Y(jié)構(gòu)安全。此外，地基不均勻沉降與差異壓縮變形也會引起結(jié)構(gòu)變形，而解決這個問題的技術(shù)就是預(yù)應(yīng)力技術(shù)，這種技術(shù)的方法是：通過仿真分析得到結(jié)構(gòu)施工中連續(xù)變化、不斷積累的節(jié)點(diǎn)變形值，然后通過預(yù)先調(diào)整構(gòu)件尺寸以及節(jié)點(diǎn)變形值的方式，來達(dá)到最后施工完成后與初始設(shè)計(jì)吻合的目的。

3.6 實(shí)時監(jiān)控技術(shù)

因?yàn)槭┕み^程中什么情況都有可能發(fā)生，甚至仿真得到的結(jié)果與實(shí)際也會有很大的差異，因而就采用實(shí)時監(jiān)控技術(shù)來確保施工過程的安全與可控。實(shí)時監(jiān)控系統(tǒng)可以通過實(shí)時監(jiān)控施工過程中關(guān)鍵部位位移與應(yīng)力變化，從而可以實(shí)時得到結(jié)果，進(jìn)而與實(shí)際施工結(jié)果進(jìn)行比較，確保施工的安全性與準(zhǔn)確性。

3.7 安全操作系統(tǒng)與臨時措施

高層鋼結(jié)構(gòu)施工過程中，為了施工技術(shù)人員的安全需要布置安全操作系統(tǒng)。同時，為了穩(wěn)定整體結(jié)構(gòu)以及具體施工的通道，還需要根據(jù)實(shí)際情況采用臨時措施。

3.8 氣象保障措施

風(fēng)雨雷電以及高溫等不可控自然條件始終是高層建筑施工的一大威脅。目前高層建筑的施工周期長，而高層建筑極容易受到雷擊，因此應(yīng)做好對不利自然條件的防御工作。具體措施就是施工方可以請求氣象站對施工周圍的天氣情況如空氣濕度、溫度、風(fēng)力等進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控并及時匯報，必要時可采用防雨、防雷、防風(fēng)措施，如此便形成預(yù)測為主、時刻防御的雙重保障。

3.9 整體結(jié)構(gòu)提升

針對高層結(jié)構(gòu)中的天線桅桿結(jié)構(gòu)或者高空連體結(jié)構(gòu)，可以將其與地面某個物體組合在一起，然后再通過頂升來安裝到目標(biāo)位置。這樣做可以用小起重機(jī)代替大起重機(jī)來操作，不但降低起重機(jī)的作業(yè)半徑而且便于起重裝備落實(shí)、加快施工進(jìn)度。另外，減少節(jié)點(diǎn)連接工作的高空作業(yè)，盡量在地面來完成，這樣利于操作安全同時使施工質(zhì)量可控，而整體結(jié)構(gòu)平移或提升通常使用計(jì)算機(jī)控制的液壓千斤頂來實(shí)現(xiàn)。

結(jié)束語

高層鋼結(jié)構(gòu)施工過程技術(shù)難度大、工藝復(fù)雜，因此必須綜合分析整體結(jié)構(gòu)的情況、施工環(huán)境以及企業(yè)環(huán)境等來確定施工技術(shù)路線與工藝，相關(guān)技術(shù)人員應(yīng)該加強(qiáng)自身的專業(yè)知識，不斷探索研究，緊跟時代潮流，創(chuàng)造出符合時代要求的新技術(shù)來指導(dǎo)施工。

參考文獻(xiàn)

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