鋼結構關鍵施工技術在超高層施工中的運用

王立泰

（甘肅第六建設集團股份有限公司，甘肅 蘭州 730000）

近些年來我國城市化進程正在持續平穩推進，城市中人口的增加也產生了人和土地之間的矛盾，這使得現如今我國所開展的建筑工程開始朝著高層和超高層的方向發展，但結合當前建設的實際情況來看，其在鋼結構施工方面依然面臨著一定的局限性，基于此，有必要對其展開更為深入的探究。

1 在超高層建筑施工中采用鋼結構的科學性和局限性

1.1 科學性

將鋼結構應用在超高層建筑施工中能夠充分發揮出材料本身所具有的抗壓性，從實際情況來看，鋼材作為一種合金材料，有效實現了對于鋼和鐵優勢的集成，所以其在實際應用到工程建設中之后能夠展現出相對較強的抗壓性以及柔韌度，相對于鋼筋混凝土來說，相同體積的鋼結構無論是在柔韌度還是在抗壓性層面都要比其好1/2左右，與此同時，在超高層建筑施工中使用鋼結構技術能夠有效減少對于建筑空間的額外占用，進而在原有的基礎上促進建筑自身可用空間面積的進一步提升。通常情況下來說，工作人員會使用整體安裝的方式進行鋼結構施工，這便能夠減少其中各種細節化的制作和處理步驟，所以采用鋼結構相對于混凝土施工來說具有極大的簡便性。采用鋼結構所建設的建筑物在完成建設之后可以對其所使用的各種施工材料進行回收再利用，這樣便在極大程度上減少了材料浪費現象，可以幫助相關人員在減少成本支出的基礎上實現其經濟效益的進一步提升。

1.2 局限性

由于鋼結構本身便是鐵和鋼混合而形成的，再加上其表層包含著一定的鐵元素，這便導致鐵一旦同水分接觸便會增加其出現鐵銹的可能性，這一容易氧化的特點在實際應用階段難免會對鋼結構本身的柔韌性以及抗壓性造成一定的負面影響，進而制約超高層建筑物整體建設質量的提升。鋼結構在遇到火和水時均會降低其使用性能，其中怕火這一特性主要是受到鋼結構自身材質的影響，鋼結構本身是一種合金材質，在這一材質當中，鐵本身有著相對較強的導熱性，一旦鋼結構遭遇明火便會在短時間范圍內迅速向主體結構進行傳導，如果其溫度上升達到一定水平便會直接降低鋼材應有的強度。

2 鋼結構關鍵施工技術在超高層施工中的實踐應用分析——以某工程為例

2.1 工程案例

該項目為超高層塔樓，其總共包括68層，整體的結構高度為308 m，其地上建筑的總面積在2×104m2左右，在實際建設的過程中采用的是鋼結構的形式，工程總體用鋼總量大概為2.8×104t，塔樓的外輪廓呈現為梯形。該工程所采用的是框架—核心筒的結構形式，如圖1所示。

圖1 框架—核心筒

與此同時其還通過對于避難層以及對三個環帶桁架進行設置的形式以達到提高其剛度的效果，其塔樓核心筒所選用的是全逆作的形式。塔樓的外框構成包括20根變截面異形柱，同時還包含著巨型斜撐，該工程地下室采用的是全逆作的形式，與此同時，其鋼柱的長度基本上維持在30～33 m范圍之內。

2.2 技術應用

2.2.1 螺栓預埋

在鋼結構超高層建筑施工的過程中，螺栓預埋技術是其中比較基礎的技術之一，其應用的關鍵便在于對其預埋柱腳螺栓的實際位置進行合理確定，在此過程中應當充分保障其未知的準確性，以切實提升鋼柱安裝工作的實際效果。相關施工人員在實際進行預埋螺栓位置施工時需要加大力度開展對于標高基準點以及基礎軸線的合理控制工作。通常情況下來說施工人員需要開展兩側測量工作，分別在完成埋設定位以及混凝土澆筑工作之后，在此過程中工作人員需要結合現有條件對標高以及定位軸線的偏差進行有效把控，使其能夠分別維持在5 mm和2 mm范圍之內。

2.2.2 吊裝技術

針對超高層建筑而言，吊裝工作是鋼結構施工不可或缺的重要組成部分，如圖2所示。

圖2 鋼結構吊裝

該操作的科學性以及有效性會在極大程度上影響建筑項目本身的施工質量，所以相關工作人員應當加強對于吊裝技術的重視程度，以切實提升其施工效果，具體應當從以下兩方面著手。一方面，在正式開展吊裝工作之前，相關工作人員需要針對超高層建筑項目鋼結構以及現場施工情況展開全方位的了解和分析，進而在綜合考慮相關因素的基礎上對具體的結構形式、塔吊裝置以及施工標準進行明確，以保障后續各種工作都能夠得到高效落實。

另一方面，施工人員需要注重把控鋼結構吊裝各個環節的施工順序，對于鋼結構吊裝工作來說，其主要由平面內和立體吊裝兩部分所組成，但二者在實際操作的過程中在吊裝順序方面呈現出了一定的差異性。工作人員在進行豎向吊裝作業的過程中，應當遵循著由下至上的工作順序，實現對于下層框架梁的合理吊裝。施工人員在實施中、上層框架梁吊裝作業時應當在采取固定操作的同時對其展開動態的測量工作。進行平面吊裝時，施工人員應當嚴格按照核心筒開展相應的工作，確保各種設備的吊裝能夠符合相關要求規定，并且得到充分的固定。除此以外，工作人員在實施吊裝工作時需要加大對于起重機載重的有效把控，結合實際情況對載重的實際參數進行科學合理的設置。

2.2.3 焊接技術

一般來說，在建筑領域的鋼結構施工中勢必會通過對于焊接技術的應用將各個構件之間妥善連接起來，所以施工人員在實踐中需要注重對于焊接技術的合理應用。

首先，在正式進入到施工階段之前，相關工作人員便應當綜合現有條件和施工要求，對與工程實際情況相適應的焊接技術以及設備進行合理選用。當前在鋼構件焊接方面較常使用的技術包括二氧化碳保護焊接技術等，其在應用過程中有著較強的優勢，包括成型效果好以及成本投入不高等等。

其次，在應用焊接技術時，施工人員需要立足于工程開展實際情況科學選用焊接方式，具體來看應當嚴格遵循著由中心向四周過渡的順序展開擴散焊接工作。針對豎向結構而言，工作人員在進行焊接工作時需要按照特定的順序進行操作，以免各步驟之間出現相互影響的問題。在開展鋼結構柱和柱之間焊接工作時，應當安排兩個專門的工作人員進行操作，與此同時還要第一時間針對焊縫層采取妥善的清理措施，以免其在焊接的過程中出現過多的雜質。

最后，在實際開展焊接作業時不可避免地會生出熱量，如果其焊接未能夠在規定的時間范圍內完成冷卻，便會在極大程度上增加鋼結構出現變形問題的概率。基于此，相關工作人員需要科學落實對于相關焊接方法的選用，以充分展現出其在變形控制的優勢作用。

2.3 技術管理

針對超高層建筑而言，其在使用鋼結構施工技術的過程中大多面臨著一定的特殊性，這要求施工人員在實際應用相關技術時需要配合相應的技術管理措施，與此同時還要充分同當前各種新型的信息技術相結合，以從根本上提升結構體施工的科學性與合理性。施工人員需要全方位開展對于相關施工數據的合理監控工作，繼而采取針對性的優化措施，提升結構體施工質量，確保其能夠同主體的設計要求相適應。而安全管理工作的落實則能夠保障現場設備和人員的平穩運行，為環境整體安全性的提升提供充足的保障。

2.3.1 引入BIM技術

在以往進行超高層建筑工程鋼結構施工的過程中不可避免地會遇到各個工種之間協調配合度不夠出現的結構碰撞等現象，所以在施工階段，相關人員應當盡可能強化對于BIM技術的合理使用，以從源頭上規避各個結構體之間發生碰撞。具體來看，技術人員可以在使用BIM技術的基礎上針對超高層建筑中的各種設備管線和結構梁柱之間所呈現出的相關關系展開建模工作，進而在正式施工之前便明確判斷其各方面情況，第一時間采取相應的優化改善措施，此舉能夠盡可能減少鋼結構各個系統的碰撞，還可以提升建筑物內部規劃成效，最終助力超高層建筑整體應用質量的提高。

2.3.2 強化數據監控

超高層建筑鋼結構本身有著相對復雜的結構體系，也沒有形成良好的視線條件，并且在施工的過程中存在著較高的施工要求，所以施工人員需要實時動態地開展對于施工數據的監控工作，基于各種儀器設備的使用保障結構體可以充分同設計要求相適應。施工人員需要著眼于全局展開系統化的分析工作，更加詳細科學地針對那些極易產生問題的部位展開核查工作，以從根本上為建筑整體安全性和穩定性的提升創造良好的條件。

2.3.3 安裝質量控制

鋼結構安裝是整個鋼結構施工中最為關鍵和基礎的環節之一，安裝質量直接關系到超高層建筑在正式投入使用之后的效果，所以應當在各種技術的應用階段加強對于質量的控制。工作人員在正式進入到安裝施工環節之前，需要先妥善處理好相應的安排和規劃工作，進而從具體的要求和標準出發進行施工。施工人員應當立足于鋼柱分段的具體狀況進行合理分配，保障其可以有效適應結構的多方面需求。當進入到鋼結構吊裝環節之后，應強化控制鋼結構自身的實際強度，促使其有效適應施工要求，并在合理應用自動式塔式起重機的過程中有效把控其具體的起吊高度，以適應施工各方面的要求。在此過程中，相關工作人員需要注重標準節框架合理施工，重點關注那些特殊節所處的框架位置，確保各項操作的開展都綜合考慮了其特殊性以及實際標準，在正式進入到鋼結構安裝工作之前，施工人員需要在綜合考慮相關影響因素的基礎上全面落實對于鋼柱連接設施的合理檢查工作，使得其各個環節都能夠滿足標準要求，這樣便可以為后續安裝工作的高質量開展奠定堅實的基礎。

2.3.4 加強安全防護

在施工階段，工作人員大多會選用焊接的方法實現鋼柱之間的鏈接，這樣便能夠充分提高連接位置的牢固性，若是不可以使用焊接的方式便應當靈活使用相關工具進行連接，并保障前期連接的牢固性，在完成之后才能夠正式進入到吊裝環節中。在鋼梁的連接方面，工作人員在使用傳統焊接方式的同時還可以通過對于高強螺栓的使用連接柱子和鋼梁的節點，而在其節點處還應當合理使用鋼制腳手，以提升其使用的靈活程度，為其高效移動創造良好的條件。除此以外，施工人員需要合理安設安全防護網，超高層鋼結構建筑施工一旦出現墜落物便會嚴重危害周邊行人的安全，而良好的安全防護網可以盡可能避免因為掉落雜物所出現的人員傷亡事故。除了水平防護網以外，豎向和挑網防護網同樣可以起到一定的防護作用，受到穿插施工的影響，施工人員應當額外進行壓型鋼板隔離層的合理設置，以有效起到相應的安全保護作用。

3 結論

綜上所述，將鋼結構應用在超高層的建筑工程中能夠體現出較強的應用優勢，對于建筑本身建設效果、應用質量的提升有著積極的促進作用。因此，相關研究人員應當加強對于鋼結構施工技術的認識程度，進而在實踐中掌握其應用技巧，并配合相應的技術管理措施，充分保障各種技術的應用水平，真正展現出鋼結構在超高層建筑中的實際應用成效。