高層建筑施工技術的探討

鐘濤 喬曉峰

摘 要：高層建筑鋼結構體系是一項多樣化和復雜系統工程，施工的復雜性，技術上的高難度，使得我們有必要對高層建筑鋼結構安裝過程中的各項技術措施做一個基本的了解認識。該文旨在對基礎的施工技術方法，及應注意事項做一個概括。

關鍵詞：高層建筑；鋼結構施工；技術

前言

隨著我國經濟的快速發展，鋼結構在我國的建筑業中的使用雖然起步比較晚，但是發展的速度卻是十分迅猛，近年來出現了許多著名的鋼結構工程。鋼結構的應用特別是在高層建筑中的應用為我國的建筑行業快速發展起到了極大的促進作用。

1 高層建筑的鋼結構安裝

1.1安裝機械的選擇

高層鋼結構安裝都用塔式起重機，這就要求塔式起重機的臂桿足夠長以使其具有足夠的覆蓋面；要有足夠的起重能力，滿足不同部位構件起吊要求；鋼絲繩容量要滿足起吊高度要求；起吊速度要有足夠擋位，滿足安裝需要；多機作業時，相互要有足夠的高差，互不碰撞。

1.2高層鋼結構安裝需按照建筑物平面形狀、結構形式、安裝機械數量和位置等劃分流水段。總原則是：平面流水段劃分應考慮鋼結構安裝過程中的整體穩定性和對稱性，安裝順序一般由中央向四周擴展，以減少焊接誤差。立面流水段劃分，一般以一節鋼柱高度內所有構件作為一個流水段。

1.3標高塊設置及柱底灌漿

1.3.1標高塊設置。柱基表面采取設置臨時支承標高塊的方法來保證鋼柱裝控制標高，要根據荷載大小和標高塊材料強度確定標高塊的支承面積。

1.3.2柱底灌漿。一般在第一節鋼框架安裝完成后即可開始緊固地腳螺栓并進行灌漿。灌漿前必須對柱基進行清理，立模板，用水沖洗基礎表面，排除積水，螺孔處必須擦干，然后用自流平砂漿連續澆灌，一次塊，到時試壓，作為驗收資料完成流出的砂漿應清除干凈，加蓋草包養護。砂漿必須做試。

2 鋼結構構件的連接

2.1焊接連接

優點：不削弱截面，方便施工，連接剛度大；

缺點：材質易脆，存在殘余應力，對裂紋敏感。

2.2鉚釘連接

孔比釘直徑大1mm，加熱900～1000℃，鉚釘槍打鉚。連接剛度大，傳力可靠，但是，對施工技術要求很高，勞動強度大，施工條件惡劣，施工速度慢，將逐步被高強螺栓所取代。

2.3螺栓連接

2.3.1普通螺栓

普通螺栓是以承擔剪力與拉力為傳力方式的螺栓，可以分為精制（A、B，A級用于M24以下，B級用于M24以上）和粗制（C）兩類。精制螺栓高，加工精度要求與成本較高，栓徑與孔徑之差為0.5～0.8mm，I類孔，使用在構件精度很高的結構，機械結構以及連接點僅用一個螺栓或有模具套鉆的多個螺栓連接的可調節桿件（柔性桿）上。粗制螺栓相對較低，栓徑與孔徑之差為1～1.5mm，用于抗拉連接、靜力荷載下抗剪連接、加防松措施后受風振作用抗剪、可拆卸連接以及安裝螺栓、與抗剪支托配合抗拉剪聯合作用等。

2.3.2高強螺栓

高強螺栓是在安裝時將螺帽擰緊，使螺桿產生預拉力而壓緊構件接觸面，靠接觸面的摩擦來阻止連接板相互滑移，以達到傳遞外力的目的。

高強螺栓按傳力機理分摩擦型高強螺栓和承壓型高強螺栓。這兩種螺栓構造、安裝基本相同。但是摩擦型高強螺栓靠摩擦力傳遞荷載，所以螺桿與螺孔之差可達1.5～2.0mm。承壓型高強螺栓傳力特性是保證在正常使用情況下，剪力不超過摩擦力，與摩擦型高強螺栓相同。當荷載再增大時，連接板間將發生相對滑移，連接依靠螺桿抗剪和孔壁承壓來傳力，與普通螺栓相同，所以螺桿與螺孔之差略小些，為1.0～1.5mm。摩擦型高強螺栓的連接較承壓型高強螺栓的變形小，承載力低，耐疲勞、抗動力荷載性能好。而承壓型高強螺栓連接承載力高，但抗剪變形大，所以一般僅用于承受靜力荷載和間接承受動力荷載結構中的連接。

2.3.3特殊鋼結構的安裝

它們往往以組合體的形式出現，體積大、重量重。組合體的連接形式復雜、多樣，連接要求高。在整個建筑中，它往往起到關鍵點和特定性作用。不同的建筑中特殊鋼結構一般不會相同或相似，因此其安裝不可能有一個統一的或相對固定的安裝模式與工藝。這就體現了它在超高層鋼結構安裝施工中的難度。在很大程度上，它左右了吊裝主機的選擇與布局，以及施工的總體流程。它的安裝工藝必須根據結構的特點、吊裝設備的能力等，因地制宜地加以分析、研究。

3 鋼結構防火與防腐

3.1鋼結構防火

3.1.1.耐火極限等級

鋼結構構件的耐火極限等級，是根據它在耐火試驗中能繼續承受荷載作用的最短時間來分級的。耐火時間大于或等于30min，則耐火極限等級為F30，每一級都比前一級長30min，所以耐火時間等級分為F30，F60，F90，F120，F150，F180等。鋼結構構件耐火極限等級的確定，依建筑物的耐火等級和構件種類而定；而建筑物的耐火等級又是根據火災荷載確定的。火災荷載，是指建筑物內如結構部件、裝飾構件、家具和其他物品等可燃材料燃燒時產生的熱量。

3.1.2防火材料

鋼結構的防火保護材料，應選擇絕熱性好，具有一定抗沖擊振動能力，能牢固地附著在鋼構件上，又不腐蝕鋼材的防火涂料或不燃性板型材。選用的防火材料，應具有國家檢測機構提供的理化、力學和耐火極限試驗檢測報告。

3.1.3.防火工程施工方法

采用噴涂方式。鋼結構防火涂料施工前應充分攪拌均勻后方可施工使用，施工第一遍后，表干后18-24h進行第二遍施工，以后各遍施工，涂層厚度應根據需求控制，直至達到規定厚度。每次施工時間間隔為18-24小時以上，施工環境溫度為0-40℃。基材溫度為5-45℃。空氣相對濕度不大于90%，施工現場空氣流通，風速不大于5m/S，室外作業或施工構件表面結露時不宜施工。噴涂底層料，為提高涂料與鋼梁基層的粘結強度，應在底層的漿料中添加少量的水性膠粘劑。涂層表面有明顯的乳突、凹坑，應用抹刀修平。噴涂前應進行試噴并制作樣板。通過試噴確定噴涂氣壓、噴距、噴槍移動速度等工藝的最優參數，并經監理用標準樣板比對確認后，方可進行大面積噴涂。噴涂時，噴槍要垂直于被噴鋼構件表面，噴距6-10毫米，保持在0.4-0.6MP，噴槍運行速度要保持穩定，不能在同一位置久留，避免造成涂料堆積和流淌。噴涂過程中，配料及往噴涂機內加料均要連續進行，不得停留。底層涂料表面干燥后（底層涂料施工24小時后），方可進行面層涂料的噴涂，對于明顯凹凸不平處，應用抹刀進行抹平處理，以確保涂層表面均勻光潔。

3.2防腐工程

3.2.1鋼結構腐蝕的化學過程與防腐蝕方法

鋼結構腐蝕的程度和速度，與相對大氣溫度以及大氣中侵蝕性物質的含量密切有關。研究表明，當相對大氣濕度小于70%時，鋼材的腐蝕并不嚴重；只有當相對大氣濕度超過70%時，才會產生值得重視的腐蝕。在潮濕環境中，主要是氧化腐蝕，即氧氣與鋼材表面的鐵產生化學作用而引起銹蝕。防止氧化腐蝕的主要措施是把鋼結構與大氣隔絕。

3.2.2鋼結構的涂裝防護

用涂油漆的方法對鋼結構進行防腐，是用得最多的一種防腐方法。鋼結構的涂裝防護施工，包括鋼材表面處理、涂層設計、涂層施工等。

3.2.2.1鋼材表面處理。進行鋼材表面處理，先要確定鋼材表面的原始狀態、除銹質量等級、除銹方法和表面粗糙度等。

3.2.2.2涂層設計。涂層設計包括涂料品種選擇、確定涂層結構和涂層厚度。

3.2.3金屬鍍層防腐

鋅是保護性鍍層用得最多的金屬。在鋼結構高層建筑中亦有不少構件是采用鍍鋅來進行防腐的。鍍鋅防腐多用于較小的構件。鍍鋅可用熱浸鍍法或噴鍍法。熱浸鍍鋅在鍍槽中進行，可用來浸鍍大構件，鍍的鋅層厚度約為80～100μm。噴鍍法可用于車間或工地上，鍍的鋅層厚度約為80～150μm。在噴鍍之前應先將鋼構件表面適當打毛。鋼結構防腐的費用，約占建筑總造價的0.1%～0.2%。一個較好的防腐系統，在正常氣候條件下的使用壽命可達10～15年。在到達使用年限的末期，只要重新油漆一遍即可。

總結

現代高層建筑隨著社會生產和科學技術的進一步發展，鋼結構的應用也越來越廣泛。一大批先進的儀器和施工工藝越來越廣泛地應用到施工中，這對設計、施工提出了越來越高的要求。高層建筑鋼結構施工的技術、工藝，值得進一步研究、探討。

參考文獻

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