高層建筑鋼結構施工技術的相關探究

劉瑞城

（晉城宏圣建筑工程有限公司，山西 晉城 048000）

0 引言

鋼結構是由鋼制材料組成的結構，是整個建筑的主要組成部分。它的主要部件是型鋼、鋼板和鋼構件等，每個部件通常通過焊接、螺釘等其他方法進行連接。鋼結構建筑因其結構輕、施工方便而得到廣泛應用。鋼框架是目前我國最常見的高層建筑類型，具有面積大、安全、耐久等特點。由于高層鋼結構施工的復雜性，對施工場地、人員、技術、設備等都有很高的要求。為了滿足高層建筑日益增長的需求，有必要加強鋼結構的施工工藝。相關部門應根據項目的具體情況，開展整個質量管理過程，不斷優化施工技術，促進高層建筑施工的順利進行[1]。

1 高層鋼結構的優勢

1.1 施工材料質地好

鋼材加工應采用熱軋和冷加工等工藝，然后采用適當的專業焊接技術。與其他建筑材料相比，這種類型的鋼由于其高強度和高黏度，在強度和黏度方面具有顯著優勢。在一些大型建設項目中，橫截面積較小，但承載力較大。因此，在一些大型項目中，其應用范圍會更廣，例如，長距離跨越或高荷載橋梁等都采用鋼結構。

1.2 鋼結構生產工藝成熟

本項目使用的鋼結構的主要材料是鋼。我國是一個鋼鐵大國，目前冶金技術相對成熟，主要在自動化方面，可以有效保證產品質量和強度。此外，還可以使用螺栓和焊接等方法進行連接，提高了施工效率。

1.3 可重復使用，環保

在全球競爭日益激烈和能源短缺的背景下，所有工業部門都將環境視為可持續發展的先決條件。鋼的主要優點之一是可重復使用和高強度。同時，廢金屬也具有較高的回收應用價值，因此環保是鋼結構的主要優勢之一。

1.4 具有優良的結構性能

與鋼筋混凝土結構相比，其主要優點是生產周期短，操作簡單方便。材料本身結構荷載小，凈重輕，有效減少了建筑基礎的投資。鋼結構穩定性強，抗震性能好，鋼結構截面少，可以有效保證施工質量。

1.5 施工時間短

施工所需的結構構件可以由工廠加工制造，并在現場安裝，減少腳手架支架安裝，并使用壓鋼固定建筑物的混凝土地板以形成模板。混凝土施工和鋼結構安裝的交叉實施可以縮短施工時間。

1.6 建筑施工空間大

鋼的抗壓強度和抗彎強度都比混凝土要大得多。因此，在相同的條件下，減少鋼材的橫截面可以增加施工和使用的空間[2]。

2 高層建筑鋼結構施工技術要點

2.1 預制模板施工技術

在高層建筑施工中，要根據工程的具體情況，科學控制工期和質量。與普通工程相比，工程建設中使用的工程結構復雜，工程建設過程中經常出現重復情況。因此，工程建設需要科學應用工程技術，充分考慮工程的工期，施工規劃等要求應與施工的各個方面相結合，確保施工質量和安全。在具體的建設項目中，最基本的部分是現成鋼結構的施工。根據不同的工程形式，采用不同的方法進行施工，如采用滑膜技術施工預制模板的豎向結構，必須保證構件的整體完整性。鋼筒墻和剪力墻可采用吊裝技術施工，基礎模板可通過機械裝置提升至標準高度，然后分段澆筑。預制模板施工應注意以下3 點。

（1）施工時應檢查原材料和施工質量。例如，鋼管檢查的重點是檢查鋼管的完整性和規格，以及檢查彎曲、變形和裂紋。此外，在鋼管檢查時，應監測螺栓外徑與鋼管內徑的差值，并將螺栓外徑和鋼管內徑的誤差控制在3mm 以內，有效提高鋼管結構的穩定性。

（2）在建立模板輔助結構時，施工單位應指導施工人員正確理解施工順序。必須首先安裝水平拉桿、水平剪刀撐等桿件應先搭設。否則，鋼管的長度會影響鋼材的安裝過程，降低工作效率。

（3）在完成支撐系統后，施工單位應對已完成的支撐系統進行驗收。驗收過程中，不僅要注意掃地桿與地面的距離，還要注意天花板與最大水平桿的距離是否在0.2～0.3m。立柱之間使用的方法是對接，以確保不同類型桿件接頭位置合適。在框架安裝過程中，周圍的建筑可以作為支撐系統，以降低框架的高度，影響建筑的穩定性[3]。

2.2 鋼柱吊裝

安裝鋼柱時，相關施工單位應牽頭開展相關準備工作。在普通的高層建筑工程中，鋼結構通常采用通用的吊裝方法。簡單地說，在地面上將鋼梁和鋼筋固定在一個平面上，然后再以圓點為中心將周圍空間分割開來。在垂直方向上，必須嚴格遵循鋼柱從下到上的安裝順序。在安裝時，還需要考慮項目的實際面積，并確保每層鋼筋都符合高水平的要求。必須進行基礎夯實并逐步安裝。

2.3 高層建筑焊接施工技術

高層建筑鋼結構焊接施工的關鍵技術要求包括內腔的全面同步和焊接對稱協調模式的選擇。不同類型的焊接技術需要不同的焊接設備，施工技術人員必須掌握的焊接技術也各不相同。常用的焊接技術有以下兩種。

（1）CO2氣體保護焊操作工藝。在施工過程中，應根據產品厚度、焊接位置、焊絲粒徑和熔滴過渡形狀，考慮焊接耗材、焊絲的選擇，以及焊接后電弧和電流電壓的選擇。電弧應與選定的電流相匹配。焊接方法根據鋼結構情況選擇，通常使用左側焊接，可以清楚地看到焊條和熔池，有利于有效控制電極的形成。

（2）電渣焊的操作工藝。電渣焊是在高強度鋼焊接的垂直部分進行的自動焊接。為有效保證施工過程中焊接功能的發揮，施工技術人員應科學選擇相應的焊接工藝，并考慮焊接設備的預制是否能滿足施工要求。

一般來說，鋼結構內腔的垂直焊接方式的選擇需要特殊的手動同步焊接才能連接到一個共同的內部配合面，需要多名施工人員進行接頭加工。在焊接過程中，必須確保系統內外的空氣不會與其他雜質混合。如果空氣沒有得到凈化，會直接影響焊接排氣裝置和主要工作的內部輸出。分段鋼結構要求采用跳焊操作模式，以確保焊接精度和對接焊接。在具體的操作過程中需要安裝特殊的變形限制設備，以提供基本的保護和相應的質量策略[4]。

2.4 主體結構安裝

螺栓預埋完成后，必須將鋼柱安裝在適當的定位點上。由于鋼柱的基本結構穩定性直接決定了鋼結構的整體壽命和風險承受能力，因此這一環節是施工中最重要的一步。在海拔100m 以上的地方，人工施工受到限制，鋼柱的安裝主要采用懸掛方式。鋼柱的重量沉，對空間的要求也更高。因此，出于安全和施工需要，在安裝鋼柱之前，必須將施工現場分開，形成一個相對獨立的空間，然后必須使用平行吊裝安裝鋼柱。在這個過程中，嵌入式螺釘有一定的碰撞風險，最直接的后果是螺釘松弛和穩定性降低。因此，必須為螺栓提供必要的保護措施，以避免可能對鋼柱結構造成損壞的沖擊，如吊裝過程中的摩擦和碰撞。在吊裝過程中，必須調整鋼柱的位置，使其與設置的高度相匹配，控制誤差在1mm 以內。對于目前在建的一些建筑，施工順序不受限制，鋼柱的布置取決于施工人員的操作技能，這在一定程度上改善了不同地方鋼柱的差異。雖然不需要找平，但在同一建筑內放置鋼柱的順序應相同。避免在安裝過程中出現重大錯誤[5]。

2.5 鋼結構高強度螺栓連接

（1）當使用高強度螺釘時，有必要確保孔位置的準確性。目前常用的打孔方法有模板加工和多軸加工，但加工過程中使用的多軸加工工藝比傳統工藝更復雜。因此，在加工過程中，它必須位于每個螺釘的一端，并且必須以兩個或更多的間隔填充。高強度螺釘必須隨意插入，不能錘擊或強行固定到位。如果螺紋孔的一部分發生變化，則只能使用絞刀進行處理。禁止通過氣割法進行擴孔，如果進行氣割法擴孔會認為是嚴重的質量問題。

（2）在絞孔之前，有必要確保所有螺釘都是緊固的，直到壓實后才能進行絞孔。在加工過程中，應該避免鋼絲掉入堆焊處。用鉆頭鉆孔后，必須清除孔周圍的毛刺。

（3）預埋柱螺栓的位置必須非常精確。如果采用這種方法，不僅會給鋼柱的安裝帶來一定的困難，還會嚴重影響施工效率。因此，有必要嚴格控制預制構件的安裝位置。安裝完成后，應嚴格控制底座的坐標位置。

（4）處理完所有部件后，應將高強度螺栓固定在同一方向。箱體部件的連接由內而外用螺釘固定。如果在使用過程中安裝困難，可以將螺釘從反方向安裝。

2.6 充分考慮防腐設計

如果處于潮濕的環境，鋼結構長期暴露在空氣中而極易受到腐蝕。如果鋼結構被腐蝕，不僅會減少鋼結構的橫截面，還會在鋼結構表面產生腐蝕坑，從而降低鋼結構的耐久性。因此，在設計防腐鋼結構時，設計人員必須結合實際情況進行考慮。防腐設計主要包括在鋼結構表面涂覆防腐材料。所用材料應具有耐腐蝕性高、附著力強、密度高、疏水性強等特點，能有效防止氯化物、氧氣和水離子腐蝕，從而有效保護鋼結構。在酸性環境中，應特別注意使用特殊的氯磺酸涂料來保護鋼結構[6]。

2.7 高層建筑鋼結構施工的預變形控制技術

由于高層建筑鋼結構體積大、重量大，在未來使用過程中會對環境產生影響，造成壓縮、變形和沉降等問題。因此，在施工過程中必須采用適當的預變形控制技術。應用最廣泛的預變形控制技術主要是通過模擬和實踐獲得高層鋼結構的變形數據，計算施工過程中特定階段的變形次數，調整結構特定階段的長度，或預留混凝土樓板帶[7]。采用鋼梁吊裝拱等措施，防止和糾正拱的變形。

3 建筑鋼結構施工控制措施

3.1 提高鋼結構施工質量

針對我國高層建筑施工中的一些問題，有關部門應從鋼材入手，加強鋼材質量控制，組織專業采購人員采購原材料并進行專業技術培訓，提高采購人員對鋼材質量的認識。制定合理的管理措施，定期對鋼材進行質量控制，確保建設項目的質量，最大限度地發揮自身效益，從而提高績效[8]。

3.2 提升鋼結構焊接品質

由于其特殊性，可能會對不同的環境條件造成不同程度的干擾，導致其無法充分體現自身功能，這將對后續的工程工作產生一定的負面影響，從而引發大量的安全風險。因此，在鋼結構施工中，有必要提高整體焊接質量，加強焊接工藝管理，確保焊接工藝符合設計質量和強度，從而為后續施工的順利進行奠定基礎[9]。

3.3 加強建筑人員培訓

隨著現代科學技術的發展，鋼結構焊接技術不斷發展和完善。傳統的連接技術已不能滿足現代工業建筑的要求，因此有必要加強焊工的培訓。定期舉辦具有專業經驗的高質量專家講座。課程內容包括理論和實踐。理論知識的學習可以支持實際學習，使焊工更容易學習新技能和技術[10]。另外，提高焊工的安全意識，需要在焊接過程中穿戴防護服，以避免焊接過程中的潛在安全風險。確保焊工的安全。提高焊工的質量意識，避免個人因素影響焊接質量，最終會導致高層建筑的質量問題。

3.4 重視鋼結構的制作，合理選擇安裝單位

在鋼結構的實際施工中，既有預制件，也有實際安裝。這兩個方面可以由一個建筑企業完成，但有時也可以由兩個不同的建筑企業完成。近年來，鋼結構建筑市場發展迅速，但普通鋼結構單位企業規模較小，大型鋼結構企業不多，這方面還不夠成熟[11]。在鋼結構制造中，裝配組織關注其企業是否具有相關資質、生產規模、技術人員數量、合格工人數量等，是否具有資質證書，以及機械設備是否正常運行，企業的整體效率等。鋼結構資質只能通過專項審批才能獲得。

4 結語

隨著鋼結構在建筑中越來越受歡迎，其在建筑中的作用越來越突出，越來越受建筑企業的歡迎。在具體項目中，應做好相應的初步設計，根據項目要求進行工程建設，并開展相應的監理工作。高層建筑中使用的鋼結構具有較高的承載強度，也具有與時俱進的優點。因此，有必要對施工過程的各個方面進行全面的技術檢查和方案制定，以確保鋼結構施工能夠實現關鍵技術突破，提高高層建筑施工整體質量。