超高層建筑鋼結構施工技術與管理

摘 要：超高層建筑建設水平與鋼結構施工技術密切相關，所以施工單位需科學掌握鋼結構施工技術，加強管理，不斷提升施工技術使用水平，以此保障超高層建筑整體建設質量，促進建筑行業良好發展。基于此，闡述超高層建筑鋼結構概念及優勢，探討超高層建筑鋼結構施工技術與管理方法，以提高超高層建筑的建設質量，提升建筑行業整體發展水平。

關鍵詞：超高層建筑；鋼結構；施工技術；管理

0 引言

超高層建筑的鋼結構施工屬于一項重要施工技術，其主要涉及鋼結構的材料、結構設計、結構施工等不同環節。在施工期間，需要注重過程的管理以及質量檢查監督管理，從設備材料的選擇、前期規劃設計到最終的施工，需要落實監管，以施工安全與質量為基礎目標，保障超高層建筑的綜合建設水平。在超高層加注施工期間合理應用鋼結構，不僅可以保障整個建筑施工質量，還可以提高施工效率和整體收益。對此，探討超高層建筑鋼結構施工中關鍵技術和措施具備顯著的實用價值。

1 超高層建筑鋼結構概述

1.1 概念

按照民用建筑的通用準則，整體高度超過100 m或者是40層以上的建筑被定義為超高層建筑。超高層建筑因為樓層高，所以在具體施工中存在著比較多的技術要求。以往傳統的混凝土施工方式已經很難滿足超高層建筑施工的發展特征，鋼結構的應用便成為了超高層建筑施工中的重要方式之一。

相對于傳統混凝土施工方式，同等抗壓條件之下鋼結構的材料具備更小的構建面積，能夠有效節省建筑的施工空間，提高建筑空間的利用率以及結構的施工效率。超高層建筑相對于傳統混凝土施工更環保，施工優勢更加突出。在滿足安全的基礎前提下，鋼結構材料可以更好地滿足國家的綠色節能發展要求。

1.2 優勢

1.2.1 抗壓性能突出

鋼結構的施工中應用的材料主要是為鋼筋，其屬于韌性相對較高的一種金屬材料，具備比較突出的抗壓性能。在超高層建筑中，應用不同性質的鋼筋材料可以提高建筑的整體穩定性。對于一些地震災害頻發的地區，超高層建筑施工中采用鋼結構可以更好地提高整個建筑的抗壓性能。

1.2.2 安全性好

普通建筑施工以往主要是采用混凝土材料進行施工，建筑投入使用后可能會出現各種質量問題，例如結構裂縫、不穩定等，這對超高層建筑危害相當嚴重。在超高層建筑施工期間采用鋼結構，可以借助鋼筋焊接的方式進行施工，有利于減少裂縫以及結構變形的可能性，更好地保障整個項目的施工質量與建筑安全。

1.2.3 效率高

混凝土材料在建筑施工中存在時間成本，在施工中還會涉及混凝土材料的質量控制的問題。而在超高層建筑中應用鋼結構進行施工，施工材料質量以批量為基礎進行檢查，材料控制難度較低且控制效果較好。在施工中也需要進行施工材料的加工處理，所以在具體施工中具備明顯的效率優勢[1]。

1.3 影響鋼結構施工的因素

同普通建筑施工相比，鋼結構施工有著自身獨特的一面。因為其高度原因，在設計與施工標準層時，應用鋼結構是非常必要的。鋼結構施工過程中，會受到許多因素的影響，例如，施工資源、場地條件、結構類型、荷載傳遞、技術能力等方面，這些因素都會影響超高層建筑鋼結構施工質量，對超高層建筑施工進度、安全性和質量都會帶來不同程度的傷害。

2 超高層建筑鋼結構施工技術與管理

2.1 超高層建筑鋼結構施工技術

2.1.1 施工前準備工作

在施工開始之前需要全面進行圖紙審查。鋼結構的施工圖紙屬于超高層建筑結構施工中最為重點的施工技術文件，在施工開始之前，需要先組織相關專家做好施工設計圖紙的評審，明確施工圖紙的設計標準以及工藝技術選擇、技術規范選定及其與超高層建筑之間的契合度。在圖紙審查期間，相關施工人員還需要進一步掌握施工結構以及施工方式，從而提高整個項目的施工效益。

鋼結構材料屬于超高層建筑主體結構中的重點，抗壓強度以及承載力相對于同等條件的混凝土材料具備顯著優勢，但是因為鋼制材料存在導熱系數相對較大的特征，所以在耐火方面的性能存在通病。

超高層鋼結構主體施工期間存在著比較多的工序以及工種同時開工的現場，所以在施工現場必須做好施工之前的全面部署，確保不同工種之間可以有序、協調地配合完成施工。具體來說，就是確保鋼結構施工時間的準確性，縮短施工時間跨度，在確保鋼結構主體安全性以及施工質量的基礎前提下，盡可能提升結構施工的綜合效率，提高施工效益。

2.1.2 超高層鋼結構測量技術

科學落實精準的測量工作，能夠有效保證超高層建筑鋼結構施工準確性和有效性。超高層鋼結構實際施工中，對建筑結構高程、垂直度要求比較高，如果這兩項指標數值偏差過大，則會給建筑物安全使用帶來非常不利的影響，最終導致建筑結構整體受力不均，從而埋下安全風險隱患。

要想提高測量準確性，測量工作人員在實際測量時，需充分考慮建筑功能及設計特點，制定科學、合理的測量計劃，采用全站儀和激光經緯儀設備，對四角軸線坐標樁實行測設。全站角度誤差允許數值為1，測距系統誤差值為2 ppm，按照二級導線點，設定精度。軸線控制樁測量工作開展期間，工作人員需要保證放線標準性，并加大現場保護力度，將控制樁作為中心，周圍砌磚，內部填漿，搭設鋼管，并做好保護措施[2]。

2.1.3 超高層鋼結構吊裝技術

開展超高層鋼結構施工時，工作人員要對吊裝操作進行嚴格的控制，以確保建筑質量和安全，充分滿足工程項目施工進度要求。進行吊裝時，按照操作規范要求執行技術標準。鋼結構吊裝作業前，要測試起重機的性能，檢測設備穩定性，保證吊裝作業的穩定性。遵守吊裝操作規范，避免起重機械設備出現超負荷運行的情況。對鋼絲繩和索具進行細致的檢查，采取力學測試來保證設備配套應用。采用專門的連接板對吊掛點進行銜接，并對鋼構件實行必要的加固處理。

在構件吊裝就位之前，要嚴格檢驗已完成的部分工序。檢測預埋件尺寸、數量以及位置，準確定位鋼結構軸線與高程。對鋼構件進行緊固處理，并綁上溜繩，確保牢固后進行起吊操作，適當調整方向與位置，盡可能降低偏差，以防威脅工作人員與設備運行安全，充分保證起吊安全性和可靠性。

在吊裝過程中，要合理的控制起吊速度，避免快速提升和下降，確保吊裝鋼構件穩定性。在雨季開展施工時，必須做好相應的防滑措施，在夜間開展施工時，要注意照明充足。在鋼構件完成吊裝施工之后，應對每個構件進行檢查，以確保每個部件對應的上下螺孔合適。

2.1.4 超高層鋼結構建筑焊接技術

超高層鋼結構施工復雜，涉及內容多，對施工質量有著極其嚴格的要求，并且大部分構件都需要用到強焊接施工工藝。外加鋼結構承載量相對較大，結構位于空間上比較高的位置，施工過程中容易受各類因素及氣候條件影響施工質量和效果。

要想保證超高層鋼結構施工順利進行，需要在施工之前制定可行、完備的焊接施工防范，綜合考量焊接施工特征，實施工藝試驗，科學設計工藝參數，并選擇適宜的焊接工具，以確保結構焊接效果。

對于難度比較高的焊接工序，由專業水平高的人員進行焊接，以此提升焊接成品檢測達標率。對于鋼柱間對接、梁柱間焊縫，可采取前預熱、焊后保溫、對稱焊接等工藝進行，以確保焊接質量。超高層焊接中，鋼結構厚板焊接銜接比較關鍵，許多厚板焊接選定在上下鋼柱間銜接部位。焊接操作時，需要損耗大量的時間與成本，再加上超高層上風力一般都比較大，溫度波動十分的明顯，難以保證焊接質量，對此技術操作人員需要認真落實焊接工藝要求，做好事前控制。

2.1.5 超高層變形技術

超高層鋼結構如果控制不力，則會導致變形的問題，影響高層安全穩定性，只有全面做好變形監測，才能實現目標。變形監測包括深基坑、建筑物沉降、建筑物空間三維變形監測。基坑水平位移觀測必須要在土方回填完畢后進行。建筑物檢測需在首層離開室外地平 0.150 m外坪高處，按沉降觀測規程埋點做好沉降觀測[3]。一般使用暗標埋設法進行監測，沉降觀測精度為 0.1 mm。建筑物空間三維變形監測，主要通過數據模型做好現場的模擬，實時進行監測，確保不出現變形，保證施工達到設計的標準要求。

2.2 超高層建筑鋼結構施工管理

2.2.1應用BIM 技術

超高層建筑的鋼結構施工期間，為了更好地保障施工安全以及施工質量水平，需要應用相關的技術管理措施，結合全新的信息技術保障結構體的施工有效性。借助對施工數據的監督控制，保障結構體施工期間建筑主體達到相應的設計要求。借助對現場的安全管理，保障施工現場相關人員以及設備的安全性[4]。

在施工管理期間，采用 BIM 技術進行管理，可以預先掌握可能存在的碰撞風險，并采取有效措施規避結構之間的碰撞。超高層建筑的排水、電氣、暖通等設備管線以及結構梁柱的位置關系均可以應用 BIM 技術進行建模展現，在主體結構施工之前作出準確的判斷，并及時發現及時調整，從而保障鋼結構和建筑系統之間不會出現任何碰撞。BIM技術的應用有助于更好地完成建筑物內部空間的合理規劃，提高整個建筑的綜合施工效益。

在施工期間需要做好數據的全程性監控。超高層建筑的鋼結構施工較復雜，施工條件相對較差，對鋼結構的施工技術要求相對較高，為此在施工期間必須做好對施工數據的實時性監督控制，借助完善的儀器設備，保障結構體和施工圖紙之間的基準線相同，并借助相應的設備對安裝施工中存在的偏差進行嚴格的控制，保障超高層建筑的整體施工安全性。

在施工期間還需要做好安全管理工作。整個施工過程存在的安全風險相對較多，在施工中需要設置高層防護管理設施，搭建 1.2 m 的臨時防護設施，保障高層施工安全性。在焊接施工期間，常將接火盆可以作為預防焊接火星的防護性設施。對焊接期間的氣瓶等應當采用推車進行移動，以防氣瓶傾倒等問題的發生[5]。

2.2.2 加強鋼結構技術員培訓和指導

為了保證鋼結構在施工中的安全、穩定，必須針對具體的施工條件，制定相應的施工方案。在工程建設中，要對工程質量進行管理，就必須對其進行科學合理的設計和使用，這是確保工程質量的重要因素。在施工時，既要保證施工質量，又要做到科學、合理，避免出現重大事故。

需要對設計人員進行專業的培訓和指導，以保證設計圖紙在制訂和實施中的科學性，使其與工程現場的實際狀況相符。在施工期間，要指定一名專業的施工人員，對施工中的重點和難點進行指導，并加強與他人的溝通與交流。這樣既能確保設計方案的編制與執行，又能有效地確保工程質量[6]。

2.2.3 完善施工控制機制

在工程建設中，要重視工程質量管理體系的建立，健全工程建設管理體制，保證工程質量。相關部門要針對其他建設過程中存在的問題，健全現行的工程質量管理體系，并建立相應的管理與處置機制。

加強鋼結構工程的監督管理是十分必要的。在鋼結構施工中，有些建筑工人在施工中往往采用不合理的施工方法，以達到節約工期、降低工程難度等目的，從而導致工程質量下降。通過對工程監理的嚴密監控，可使各類工程的各項工作得以科學、合理地進行，避免不規范的施工事故發生，從而使整個鋼結構的整體質量得到有效的保障。要加強對超高層鋼結構工程的監督與管理，并鼓勵相關人員相互監督，樹立安全觀念，嚴守紀律，以保證其合理化。

3 結束語

在超高層建筑施工期間應用鋼結構技術具備突出優勢。在施工期間需要高度重視施工技術的控制與管理工作，以防火環保、安全穩定為基礎原則，明確鋼結構施工中存在的各種風險因素，并針對性地改進與優化施工技術方案。

在施工中，需要做好鋼結構的設計以及安裝施工密封等不同環節的技術改進，嚴格落實密封處理措施，確保鋼結構的設計合理性。在密封施工期間必須保障高質量密封處理效果。在具體施工中，還需要基于超高層建筑的個體化特征，對鋼結構施工方案進行針對性的改進與優化，從而提高整體施工效益。

參考文獻

[1] 馬昕，卜楠楠，田偉強.超高層鋼結構工程總承包項目管理模式研究[J].建筑科技情報，2014（1）：13-19.

[2] 李思奇.超高層建筑鋼結構施工技術與管理[J].建筑工程技術與設計，2014（20）：696-696.

[3] 李春光.超高層建筑鋼結構施工技術與管理[J].建筑與裝飾， 2017（1）：36，38.

[4] 趙偉.超高層建筑鋼結構施工技術與管理[J].鋼結構，2007， 22（12）：74-77.

[5] 周澤民，胡飛.超高層建筑鋼結構施工技術與管理[J].智能城市，2019，5（20）：183-184.

[6] 吳力超.混凝土與鋼結構工程中施工技術應用研究[J].智能建筑與工程機械，2022，4（10）：35-37.

收稿日期：2023-09-22

作者簡介：胡凱（1979—），男，安徽蚌埠人，研究方向：建筑工程。