超高层建筑钢结构施工的关键技术研究

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摘要：随着我国经济水平的不断提升，在建筑工程方面的施工技术水平也在不断地提高，尤其是在超高层建筑的钢结构施工技术方面有了很大的提高。基于此，文章对超高层钢结构施工关键技术进行分析，以期能够提供一个借鉴。

关键词：超高层建筑；钢结构施工；关键技术

中图分类号：TU208文献标识码： A

1.超高层建筑钢结构体系分类

对于超高层建筑的钢结构设计而言，应按照建筑的使用功能、建筑高度、成本要求等设计要求，选择合适的钢结构体系，以满足不同的建设需求。超高层建筑的钢结构体系主要有型钢混凝土结构体系、钢管混凝土结构体系、钢砼结构体系、巨型钢结构体系等。

其中型钢混凝土结构是指钢筋混凝土构件内含型钢的结构，这种结构是以型钢为钢骨并在型钢周围配置钢筋和混凝土的埋入式组合结构体系，型钢与其外包混凝土的结合使得两种材料的强度都得到充分利用，在很大程度上提高了构件的承载力、延伸性、耐久性以及抗震能力，是一种经济适用的钢结构体系；钢管混凝土结构体系是在薄壁钢管内填充普通混凝土，将两种不同性质的材料组合而形成的复合结构，这种结构利用两种材料在受力过程中的相互作用，既改善了混凝土的塑性和韧性，又克服了钢结构易发生局部屈曲的缺点；钢砼结构体系是在管柱外包裹钢管材料，而管柱内部填充混凝土材料的结构，在这种结构下，钢管壁对管内混凝土形成刚性约束作用，防止混凝土的脆性破坏在减轻自重、方便施工方面具有极大的优势；巨型钢结构体系是由巨型梁、巨型柱和大型支撑等大型构件组成的主结构，与由常规结构构件（如伸臂桁架、环带桁架等）组成的次结构共同工作的一种结构体系，巨型钢结构体系主次结构受力明确、布置灵活，不仅提供了超常规的高效结构性能，也具有良好的建筑适应性，很适合在超高层建筑中应用。

2.有关超高层建筑钢结构施工技术要点的分析

2.1钢柱制作

超高层建筑中常见的钢柱形式有箱形柱、圆管柱、十字柱等，圆管柱的制作过程相对而言较为复杂，它广泛运用于当下最流行的巨型结构体系之中。圆管柱一般是由钢板通过卷圆、回圆等方式加工成型，然后采用合理的焊接技术拼焊环缝、纵缝，最后装配并焊接内、外环板、牛腿及吊耳等附属结构而成的。其圆钢管的椭圆度、内部圆环状加劲板的加工精度将直接涉及到圆环状加劲板与圆钢管内壁相交部位的全熔透角焊缝的间隙，关系到该部位焊缝的热输入总量，将涉及到该部位焊接残余应力的大小和产生钢管桩母材层状撕裂的倾向性，因此生产过程中必须对其制作质量加以控制。

圆钢管加工的关键不仅需要质量稳定可靠的厚钢板、性能优异的数控卷管设备及技术高超、经验丰富的技师队伍，还需要成熟的工艺及加工参数。钢板采购时，必须选择有信誉、质量可靠的钢厂，验收应严格按国家行业标准及设计规范要求进行；卷圆加工时，应对其椭圆度、同轴度及直线度进行实时测量，将偏差控制在设计允许范围内；装配焊接时，应据焊接质量验收要求开设合理的焊接坡口，选择合适的焊丝、焊剂等辅材，并控制好焊接电流、电压等参数。内、外环板、牛腿及吊耳加工制作时应考虑装配间隙，拼装时需依据图纸尺寸在圆钢管上进行划线定位，以确保装焊过程顺利进行。

2.2地脚螺栓预埋

在高层建筑钢结构施工中，所采用的螺栓一般包括普通螺栓与高强螺栓。在地脚螺栓预埋过程中，预埋位置的精准性直接关系着钢结构整体安装的质量。因此必须严格控制标高基准点和基础轴线，定位轴线的偏差往往在±2mm范围内，标高偏差在±5mm范围内。地脚螺栓预埋完成后，必须对其进行复测，如果发现有偏差就需要进行重新布设。

2.3构件的吊装

（1）吊点的选择

吊点位置及吊点的数量，根据钢柱的形状、断面、长度、重量、吊机的起重性能等具体情况确定。

一般钢柱弹性较好，吊点采用一点起吊，吊耳放置在柱顶处，柱身垂直、易于对线校正，对线校正。由于通过柱的重心位置，受到起重臂的长度限制，吊点也可设置在柱的1/3处，吊点斜吊，由于钢柱倾斜，但对线校正比较困难。对于长细钢柱，为防止钢柱变形，可采用二点或三点起吊。

（2）起吊方法

根据起重设备和现场条件确定，可用单机、二机、三机吊装等。主要起吊方法有以下几种：

①旋转法：钢柱运输到现场，起重机边起钩边回转边使柱子绕柱脚旋转而将钢柱吊起。(注：起吊时应在柱脚下面放置垫木，以防止与地面发生摩擦,同时保证吊点、柱脚基础同在起重机吊杆回旋的圆弧上)。

②滑行法：单机或双机抬吊钢柱起重机只起钩，使钢柱柱脚滑行而将钢柱吊起方法，在钢柱与地面之间铺设滑行道。

③递送法：双机或三机抬吊，为减少钢柱脚与地面的摩阻力，其中一台为副机，吊点选择在钢柱下面，起吊柱时配合主机起钩，随着主机的起吊，副机要行走或回转，在递送过程中，副机承担了一部分荷重，将钢柱脚递送到钢柱基础上面，副机摘钩，卸掉荷载，此刻主机满载，将钢柱就位。

（3）钢吊车梁的吊装

对于钢吊车梁的吊升问题可以采用起重机来进行解决，但如果遇到重量比较大的吊车梁就可以考虑采用双机进行抬吊了。在双机进行抬吊的过程中，需要注意位移的偏差，并且做好临时标高的垫块的工作。除这些以外还需要进行吊车梁的校正和固定工作，对于吊车梁可能出现偏差的位置需要进行校正，如果是对标高进行校正可以在屋盖吊梁之前进行校正，如果这个时候是其它的项目正在进行校正，则可以考虑在屋盖安装完成以后在进行校正。

2.4钢柱的安装

在高层、超高层建筑中，作为主要竖向构件，钢柱决定着层高和建筑总高度必须要严格按照国家规范标准进行加工验收。在钢柱翻样下料制作过程中，焊缝的收缩变形和竖向荷载作用下引起的压缩变形对于钢柱的使用性能影响很大，必须加以重视。要明确钢柱翻样下料长度和设计长度的区别，就算二者只差几毫米也不能混为一谈。同时，要严格按照编号正确安装钢柱，即使上下两节钢柱截面完全相等时也不能混用。安装后要严格按照国家标准检查验收，确保工程质量。

2.5工地焊接

在钢结构焊接中，为最大程度降低焊接产生的应力、减少焊接变形，通常情况下需要在平面内由中心向四周扩展。焊接前需要确定焊接的工艺和相关的参数，以确保后期焊接工序的顺利进行。在钢梁和钢柱吊装完成后，对两者进行焊接时必须确保钢梁和钢柱的安装精度。焊接结束后，操作焊工往往需要打上操作者钢印，并对其进行质量检验，主要是依据设计总说明中的检验要求进行MT、UT、RT等探伤检查，发现不合理的焊缝需要进行返工修补，从而提升钢结构的稳定性和安全性。

3.对高层建筑吊装钢结构施工的建议与展望

3.1超高层建筑吊装钢结构施工的建议

在进行高层吊装钢结构施工前，必须做好相关的准备工作，如对各个施工区域进行全面的布置，根据每个工段的施工特点制定出科学的施工计划，并协调好各个工序之间的上下衔接，确保后期施工的顺利进行。相关技术人员和施工人员需要对施工图纸和有关资料进行审阅，做好施工现场定位桩的测设工作。另外，在施工中需要确保施工质量，严格按照施工工艺进行施工，严格控制每一工序中的细节问题，防止工期限制而造成的质量安全隐患。其次需要根据高层建设的实际施工特点，对施工设备进行科学的选择，尤其是塔吊的选择。

3.2严格施工之后养护制度

在超高层建筑的设计完成之后，在保证建筑产品成型之后，建立严格的保养制度就显得尤为重要。在高层建筑的设计中采用钢结构的基本构架并且运用到高层建筑中去，不仅能缩短施工周期，而且能改善钢架结构的施工性能。但是由于某些基础结构的钢结构使用表明，在配比、原材料、振捣控制严格的情况下，仍出现钢结构强度不足的问题。分析其原因，多为抢工期，养护时间严重不足。所以，建立严格的保养制度就迫在眉睫。钢结构的设计和施工人员，首先必须充分了解高层建筑结构的设计特点及结构体系，只有这样才能使钢结构的设计满足技术先进、经济合理、安全适用、确保质量的基本要求。高层建筑钢结构设计与低层、多层建筑结构相比，有很多的不同之处，钢结构在高层建筑的设计中具有更重要的位置，钢结构的结构体系直接关系到建筑平面的布置、立面体形、楼层高度、机电管道的设置、施工技术的要求、施工工期长短和投资造价的高低等。所以在高层产品完成之后，就必须对钢结构进行严格的养护。在钢结构的节点、焊接点等位置都要进行保养，确保钢结构的稳定性，确保高层产品的合理使用以及用户的人身财产安全。

结束语

在超高层建筑中，钢结构施工技术的应用越来越广泛。因此在实际的施工过程中，要加强对施工要点的质量控制，落实施工工序，严格施工工艺，从而保证工程的整体施工质量。

参考文献：

[1]付春松.高层建筑钢结构施工的关键技术和措施[J].中华民居(下旬刊),2014,05:342-343.

[3]杨成.高层建筑钢结构施工的技术管理[J].门窗,2014,06:176.