超高層建筑鋼結構施工技術的運用

高子強

摘 要：隨著經濟的快速發展，鋼結構在超高層建筑工程施工中的應用日趨廣泛，鋼結構是以鋼材為材料制成受力構件的結構，鋼結構住宅以其多功能、成本低，自重輕，安裝簡便及環保節能等綜合優勢而受到各方重視。為此，本文主要對鋼結構選型、結構布置設計及關鍵施工技術進行了分析與探究。

關鍵詞：超高層建筑；鋼結構；選型

1 鋼結構選型與結構布置設計

鋼結構具有強度高、自重輕、抗震性能好、施工速度快、地基費用省、占地面積小、工業化程度高、外形美觀等一系列優點，此外，鋼結構建筑還具有良好的空間感，可設計成大量開放型辦公室圍繞著空中花園、中央天井加上合理的電梯設計可達到最低的能源消耗。因此鋼結構又是環保型和節能型建筑結構。

鋼結構通常是框架、平面架、網架、索膜、輕鋼、塔桅等結構形式，其理論與技術大都成熟，亦有部分難題沒有解決，或沒有簡單適用的設計方法，結構和選形式，方應考慮它們的特點，基本雪壓大的地區，屋面曲線應有利于積雪滑落，而屋面覆蓋跨度較大的建筑中，可選擇構件受拉力為主的懸索結構體系。

結構的布置要根據體系特征、荷載分布情況及性質等綜合考慮。一般說要剛度均勻，力學模型清晰，盡可能限制大荷載或移動荷載的影響范圍，使其以最直接的線路傳遞到基礎，柱間抗側支撐的分布應均勻，其形心要盡量靠近側向力（風震）的作用線。否則應考慮結構的扭轉，結構的抗側應有多道防線。框架結構的樓層平面次梁的布置，有時可以調整其荷載傳遞方向以滿足不同的要求。通常為了減小截面沿短向布置次梁，但是這會使主梁截面加大，減少了樓層凈高，頂層邊柱也有時會吃不消，此時把次梁支撐在較短的主梁上可以犧牲次梁保住主梁和柱子。

2 超高層建筑物鋼結構施工的關鍵技術分析

1、施工準備工作

根據平面控制網線，在墊層上放出底板主控制線。板上放出該層平面控制軸線。待豎向鋼筋綁扎完成后，在豎向鋼筋上部標出標高控制點。根據圖紙，放出軸線、墻、暗柱、集水坑和洞等位置線，對墻柱要放出軸線、結構邊線和控制線，并用油漆明顯標識，配筋技術人員應根據設計圖，在鋼筋綁扎之前，技術人員要對各級管理人員和工人進行技術規范交底和關鍵部位施工交底。鋼筋進場的同時提交鋼筋材質證明書并及時做復試和按規定見證取樣，嚴格按規范要求進行。

2、螺栓預埋

預埋柱腳螺栓的位置必須非常準確，否則會導致鋼柱安裝上的困難，且對安裝質量有較大的影響。因此預埋螺栓位置應給予嚴格控制，施工中應嚴格控制基礎軸線和標高基準點，埋設后進行兩次復測，第一次在埋設定位后測量，第二次在基礎混凝土澆筑并代其堅固后進行復測，如果在復測過程中發現位移超出范圍則必須進行重新埋設。其標高偏差控制在±5mm以內，定位軸線的偏差控制在±2mm以內。

3、鋼柱吊裝

鋼柱是決定高層建筑層高和總高度的主要豎向構件，在加工制造中必須滿足現行規范的標準。鋼柱在翻樣下料制作過程中應考慮焊縫的收縮變形和豎向荷載作用下引起的壓縮變形，所以鋼柱的翻樣下料長度不等于設計長度，即使只有幾毫米也不能忽略不計。而且上下兩節鋼柱截面完全相等時也不允許互換，同時要求對每節鋼柱應編號予以區別，正確安裝就位。

4、鋼梁吊裝

鋼梁在吊裝前，應于柱子牛腿處檢查標高和柱子間距，主梁吊裝前，應在梁上裝好扶手桿和扶手繩，待主梁吊裝就位后，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。吊點位置取決于鋼梁的跨度。為加快吊裝速度，對重量較小的次梁和其他小梁，多利用多頭吊索一次吊裝數根。有時將梁、柱在地面組裝成排架進行整體吊裝，減少了高空作業，保證了質量，并加快了吊裝速度。

5、鋼結構高強螺栓連接

（1）節點處理

高強度螺栓連接應在其結構架設調整完畢后，再對接合件進行矯正，消除接合件的變形、錯位和錯孔、板束接合摩擦面要貼緊后進行安裝高強度螺栓。為了接合部板束間摩擦面貼緊，結合良好，先用臨時變通螺栓和手動扳手緊固、達到貼緊為止。在每個節點上穿入臨時螺栓的數量應由計算決定，一般不得少于高強度螺栓總數的1/3。最少不得少于二個臨時螺栓。沖打穿入螺全的數量不宜多于臨時螺栓總數的3%。不允許用高強度螺栓兼臨時螺栓，以防止損傷螺紋，引起扭矩系數的變化。

（2）螺栓安裝

高強度螺栓安裝在節點全部處理好后進行，螺栓穿入方向要一致。一般應以施工便利為宜，對于箱形截面部件的接合部，全部從內向外插入螺栓，在外側進行緊固。如操作不便，可將螺栓從反方向插入。對于大六角高強度螺栓連接副在安裝時，根部的墊圈有倒角的一側應朝向螺栓頭，安裝尾部的螺母墊圈則應與扭剪型高強度螺栓的螺母和墊圈安裝相同。嚴禁強行穿入螺栓，如不能穿入時，螺孔應用絞刀進行修整，用絞孔修整前應對其四周的螺栓全部擰緊，使板疊密貼后再進行。修整時應防止鐵屑落入疊縫中。絞孔完成后用砂輪除去螺栓孔周圍的毛刺，同時掃清鐵屑。

（3）螺栓緊固

高強度螺栓緊固時，應分初擰、終擰。對于大型節點可分為初擰、復擰和終擰。初擰是為了盡量縮小螺栓在緊固過程中由于鋼板變形等的影響，采取縮小互相影響的措施。高強度螺栓緊固時，至少分二次緊固。第一次緊固稱之為初擰。初擰軸力一般宜達到標準軸力的60%-80%，最低不應小于標準軸力的30%。復擰即對于大型節點高強度螺栓初擰完成后，在初擰的基礎上，再重復緊固一次，復擰扭矩值等于初擰扭矩值。終擰是對高強度螺栓作最后的緊固。終擰的軸力值以標準軸力為目標，并應符合設計要求。考慮高強度螺栓的蠕變，終擰時預拉力的損失、根據試驗，一般為設計預拉力的5%-10%。

6、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200 mm。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200 mm，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。

3 結束語

綜上所述，隨著社會經濟的不斷發展，鋼結構工程已經成為現代城市建設中的一項重要建設項目，而城市功能發揮的好壞正取決于鋼結構工程質量的好壞，在施工過程中必須嚴格按照每一道工序的規范要求，對各環節質量嚴格把關，防止各種質量通病的發生，確保整體工程施工質量達到合格水平，并努力實現創優目標。因此，我們必須加快研究，不斷采用新技術、新工藝，改善工作條件，提高工作效率，逐步向機械化、智能化水平發展，為城市建設奉獻力量。

參考文獻

[1]葉清華；；鋼——混凝土組合結構在設備基礎中的應用[A]；中國鋼協鋼-混凝土組合結構分會第九次年會論文集[C]；2013年

[2]劉志.建筑鋼結構工程的設計及質量問題和安全對策[J].價值工程.2014（27）

[3]蔣立新；倪海泉；；淺析鋼筋混凝土工程施工過程中的質量控制[J]；華章；2011年26期endprint