超高層建筑鋼結構施工的關鍵技術和措施

◎宋鵬

前言

隨著經濟的飛速發展，我國城市化進程不斷深入，越來越多人選擇在城市工作與生活，這在促進城市經濟的不斷發展的同時，也大大增加了城市的人口壓力，城市內的住宅面積與傳統的住房已經無法滿足越多的城市人口。為了利用有限的占地面積，創造更大的生活空間，高層建筑應運而生，其中鋼結構施工是影響超高層建筑工程質量的一個重要因素，文章主要針對其進行分析。

一、超高層建筑鋼結構施工的基本原則

1.科學性原則。

為了保證超高層建筑的穩定和安全，其施工的科學性是最為基本的需求。它主要體現在從設計階段開始，就要結合鋼結構施工的具體特點，從科學的角度出發，結合各項參數，和先進的施工技術結合，實現超高層建筑的完善設計。在施工階段，要依據科學技術，對設計圖紙進行嚴格的落實，并在施工現場做好安全措施，實現科學施工的目的。

2.便捷性。

為了讓鋼結構施工過程質量更高，在使用先進的科學技術的前提下，還要秉持施工便捷的原則。通常，超高層建筑由于其自身建筑特點，讓施工相對于混凝土建筑施工來說更加便捷，讓施工現場的環境也變得更加簡單。為了讓施工過程各種技術的使用和工序的進行更加便捷，設計人員要盡可能降低外界環境對施工現場的影響，并通過適當的管理方法，提高施工開展的便捷性，確保施工達到理想的效果。

二、超高層建筑鋼結構施工的主要特點

1.自重輕、可用空間大。

由于鋼結構自身的特點，相較于混凝土建筑施工，在承擔同樣重量時，鋼結構其自身的結構重量更小。而且，由于其占地面積更小，也為建筑內部預留了更大的空間，這不僅符合超高層建筑盡可能擴大內部使用空間的需求，還因其更高的質量，滿足了超高層建筑的穩定性需求。

2.強度高、施工周期相對較短。

鋼結構已經成為超高層建筑結構的首選，在多年的超高層建筑施工中不斷總結經驗，也讓該結構施工技術變得更加完善。鋼結構由于其強度高，單位體積能夠承受更多的重量的特點，使建筑整體可以向更高的層數伸展的同時，也能保證底部建筑結構的穩定。得益于其相對較高的材料強度，建筑結構整體的負載能力和跨度也得到了不同程度的提升，為建筑內部可用空間的增加提供了技術支持。同時，鋼結構延展性優良，使鋼結構為基礎的超高層建筑的抗震能力也越發突出。和其他建筑相比，鋼結構建筑在施工時通常使用的是現有的成型材料，這樣不僅節省了材料的制作時間，縮短了周期，還因為鋼結構施工簡單，進一步提高了施工效率。

3.環保節能。

相對于傳統的混凝土結構建筑，鋼結構建筑在施工時不會對周圍環境造成粉塵等污染，由于對澆筑和壓實的需求也較低，其噪聲污染也相對較小。而且，鋼結構建筑的某些材料還可以參與到循環利用中來，進一步減少了施工材料對環境造成的污染，幫助企業對施工材料進行更為優化的部署，讓企業在當今競爭日趨激烈的建筑行業市場中，具有更強的競爭力。

三、超高層建筑鋼結構的具體施工流程

1.構件的驗收。

這一步驟是施工的基礎，尤其在鋼結構構件進入施工現場時，驗收人員要做好驗收工作，確保構件能夠滿足施工的要求。在科學技術發展如日中天的當下，驗收人員可以借助更為科學、精密的設備，對鋼結構構件進行更為全面的掃描和驗收。傳統的驗收工作通常只能在一批材料中選擇一小部分進行抽檢，以抽檢的質量情況對整批材料的質量進行判斷。如今，先進的激光掃描設備的成熟可以讓驗收人員在最短的時間內，對整批材料進行快速、精確、周全的檢查，避免了以往抽檢不到而造成一些質量不過關的構件在施工中得到使用的情況，同時也降低了建筑后期使用過程中的安全風險。

2.操作吊裝環節。

吊裝是鋼結構施工的龍頭工序，吊裝的速度與質量對整個工程起著舉足輕重的作用。鋼結構吊裝前應根據結構平面和立面形狀、結構形式、塔吊的數量和位置、現場施工條件等因素確定吊裝分區與吊裝順序。吊裝區域的分配可根據施工區域進行劃分，將其分為兩個或四個區域等，保障每一個吊裝設備得到極大程度的使用。吊裝順序方面，其基本的吊裝原則是由內到外、由低到高，先進行底層的吊裝，在同一平面內，先進行中心的吊裝，然后由中心慢慢向外擴散進行吊裝，完成一個平面后，再吊裝高的平面，按照同樣的道理進行吊裝。當完成一個平面的吊裝后應及時對本平面的吊裝情況進行檢查，保障每一個平面吊裝技術的完美應用。

3.螺栓預埋技術。

鋼結構建筑施工中最重要的施工技術就是螺栓預埋技術，它的作用就是固定預埋柱腳螺栓的位置，超高層建筑工程施工在進行的時候可以通過預埋柱腳螺栓的位置來確定鋼柱的位置。螺栓預埋技術在施工的時候需要注意以下事項：首先，在施工前要控制好基礎軸線的位置和標高的基準點，在測量的時候需要測量兩次；其次，做好誤差處理工作，例如：標高的誤差要控制在5mm 之內，定位軸線的誤差要控制在2mm 之內。

4.焊接檢驗及其他。

鋼結構的焊接技術水平也是決定結構整體安全性和穩定性的重要因素之一。這一工序需要在相應的組裝和螺栓調節之后進行。通過先進的焊接技術的使用，鋼結構穩定性得到更大的提高。在焊接工作完成之后，還要輔以相應的檢驗工作。通常所用的超聲無損檢測技術，就能很好的檢測鋼結構表面和內部的缺陷，尤其對焊接處的質量檢驗更要加大力度，確保焊接處達到質量要求。

另外，在焊接和檢驗工作完成之后，才可以進行栓釘和壓型鋼板的操作。在超高層建筑的各種施工技術中，鋼結構技術的要求是最高的，相應的施工規范要求也最為嚴格，其施工質量對鋼結構整體也有著巨大的影響。

5.預變形技術。

超高層建筑鋼結構在施工的時候有時候會遇到一些不規則的造型，這些不規則造型在施工的時候會增加工作人員的工作難度，如果不加以重視，還會在施工的時候產生三維變形。要想避免出現三維變形就必須在施工的時候研究出一些解決問題的技術。同時，相關的施工企業要高度重視所有施工技術的應用情況，根據實際情況隨時做好技術的調節工作，保證整個超高層建筑鋼結構設計的質量和整個超高層建筑工程的質量，最終在保障整個工程穩定性的基礎上盡可能減少變形發生的幾率。目前預變形技術在應用的時候主要以兩種形式存在，分別是：構件夾固法和反變形法。構件夾固法在應用的時候最主要的目的就是可以減少中小型變形發生的幾率，通過夾具固定的方法可以讓整個焊接工作在進行的時候更好地完成工作，同時避免整個過程中出現變形的情況發生。在一些中長型鋼結構構件進行施工的時候一般都會以反變形法來完成，反變形法在使用的時候需要注意保證焊接方向的一致性。鋼柱糾偏測量與糾偏調節示意圖見圖1。

圖1 鋼柱糾偏測量與糾偏調節示意圖

四、超高層建筑的鋼結構施工關鍵影響因素

1.環境因素。

鋼結構在世界各地的超高層建筑中都有著廣泛的應用，但是由于不同地區的環境不同，氣候、溫度等外在因素對鋼結構施工會產生不同的影響。比如，在我國東南沿海地區，溫度常年保持在零度以上，且晝夜溫差變化不大，在這種環境中使用鋼結構技術進行超高層建筑施工所受的影響就較小。然而，在我國西北地區，晝夜溫差大，在使用鋼結構進行施工時，就要更加重視溫差對鋼結構產生的影響。鋼結構會因為熱脹冷縮，產生一定的形變，大溫差會加重這種形變，所以，在設計時，通常需要預留更大的形變空間，避免鋼結構之間互相拉扯或擠壓，造成不可逆的形變，進而影響建筑的整體質量。

2.施工因素。

超高層建筑往往會在城市中心進行施工，加上其實際占地面積較小、施工周期較長，所以，通常會出現交叉施工的現象，最常見的就是鋼結構在進行到較高層數的搭建時，下層已經開始了建筑內部的相應施工或者建筑外墻的施工，工序的交叉為超高層建筑的施工帶來了巨大的挑戰。為了盡可能縮短施工周期，提高施工質量，就要對交叉施工做出更加合理的安排。管理人員要精通各種工序之間的聯系，對各種工序之間的相互影響有充分的認識，以便對繁復的工序做出更為合理的安排。避免工序之間產生阻礙，影響施工進度。

3.施工材料供給因素。

由于超高層建筑對于施工材料的用量極為巨大，要想施工順利進行，施工材料的及時供給必不可少。通常，施工材料要從供應商運輸至施工現場，經過現場驗收人員的檢驗，再存放至現場的倉庫進行保存，以便及時調用。如果材料調度不及時，或者材料無法及時入場，相應的工序就無法進行，由于超高層建筑工序復雜，如果材料管理不到位，這種情況發生頻率還是相當高的。要想提高超高層建筑的施工效率，管理人員要積極和材料供應商協調，盡量做到施工材料能在相應工序進行前的較短時間內入場，縮短材料在施工現場的保存時間，節省從現場庫房到建筑所在地的運輸時間。

五、超高層建筑鋼結構施工技術的重點

1.前期準備工作。

（1）對施工圖紙進行全面核查。

施工圖紙是整體施工建設得以有效開展的重要參考資料。因此，針對施工圖紙整體的內容信息完整性以及圖紙數量的合理性，要在施工建設整體流程推進開展前期加大核查與分析力度，及時發現施工圖紙本身可能存在的問題與隱患，并與設計人員進行有效溝通，確保施工圖紙本身的質量水平。超高層建筑鋼結構施工必須要以前期的圖紙規劃為立基點。在此基礎之上進行技術性的揣摩和匹配性研究。因此要針對圖紙的設計以及方案的選定，召集施工專家以及專門性研究團隊進行可行性分析。通過技術的評定以及技術的選擇來實現施工工藝的規范性要求。在整體圖紙的選擇基礎之上來實現對從業人員的全面性規范。要求其在特定的視角之下來進行全方位部署，并保證及施工運行方式能夠合理完成其既定的建筑結構性目標。

（2）對鋼結構的選材嚴格把控。

鋼結構在自身表現形式之上有著特定的結構性特點。因此，在材料的選擇以及篩選的過程中，必須要將其作為一個特殊的任務點來進行全面鋪設。鋼結構一旦作為建筑的主體結構時，其材料在整體規范模型之下，發揮著巨大的影響作用。鋼結構材料必須具有較高層次的抗壓強度以及較大范圍之內的承載力度，使其在不同作用條件之下，鋼材質依然能夠超越混凝土材料實現結構性的延展和流通。但因為鋼材質存在導熱性相關的巨大缺陷，使得其無法承載較高的熱量和其他與溫度相關的影響要素。這就促使鋼結構需要在技術選擇的前期就思考其耐火性的根本要點，并通過專門性的技術填補來補充其根本性缺陷。從而能夠在現代建筑發展模式之下，實現契合性的決策要求，并在材料的選取和運用過程之中，盡量選擇條件較好的以及自我展現能力較強的耐火性鋼材料。

（3）對施工具體細則進行根本性分配。

超高層鋼結構在主體施工的范疇之內，需要在前期進行施工情況的全面部署，這一部署包含了多方面的施工內容。在必要時，需根據超高層建筑的外在特性以及內在形態來提供最契合的施工計劃。同時，這一計劃一方面要包含鋼結構施工的具體時間，同時也要在每日的工作量分配之下，確保施工安全以及質量保障。在計劃的范圍之內要實現契合性的施工原則，以及長期和短期的工作要素。在相互配套的施工準則和具體細則的安排過程之中，明確其工作的根本特征。因此，在細則安排之中，就要突出超高層建筑與另外的建筑在鋼結構選用的主體施工過程之中的根本性差異。

2.測量施工技術。

測量施工也是對施工質量產生巨大影響的技術之一，測量為施工提供相應的數據參考，是后續施工的基礎。所以，企業要使用各種方法，提高測量數據的準確性。得益于信息技術的發展，當今的測量技術可以通過使用先進的測量設備和分析技術，讓數據精確度得到前所未有的提高。誤差的降低對施工進度的推進也是大有裨益。不過，盡管有了先進的測量設備的支持，企業還是要加大力度，培養測量人員的專業水平，讓他們不僅掌握先進的測量技術，還要具有更高的專業素養，更為認真的工作態度，并在測量工作進行的過程中，自覺地按照操作規范來進行，提高測量的準確性。

3.控制施工技術。

控制施工技術是對施工流程中各個階段進行更為科學的把控的技術，它對整個流程質量的提高有重要的意義。良好的控制技術的應用，不僅可以讓施工現場對于風險的防范工作效果得到提升，還能夠降低施工過程中不利因素的影響。對于材料的控制，可以為施工提供扎實的基礎；對于施工技術的控制，可以降低建筑的安全風險，提高建筑的質量；對于安防措施落實的控制，可以確保施工現場施工人員的人身安全。總之，這一技術的應用，可以讓整個施工流程各個環節得到更為合理的管理，提高建筑的整體質量。

結論

城市化進程的深入為我國建筑行業的發展帶來了巨大的挑戰，同時，也為其創造了更加多元的機遇。尤其在超高層建筑拔地而起的當下，鋼結構施工技術更是成為了建筑行業的核心技術。要想讓企業在日益激烈的市場競爭中保持旺盛的戰斗力，就需要對鋼結構施工的關鍵技術提高重視，以法律法規為底線，嚴格遵照施工規范要求，并及時更新技術，加強創新，提高工程整體的質量。本文就簡單分析了超高層建筑鋼結構施工技術的要點，并總結了比較常見的影響因素，并針對性地提出了幾點優化技術使用情況的建議，供業內人士參考。