試析鋼結(jié)構(gòu)在高層建筑工程中的應(yīng)用

馮沖 駱冰

(河南省第二建筑工程發(fā)展有限公司，河南 新鄉(xiāng) 453000)

一 前言

近幾年我國市場經(jīng)濟的發(fā)展速度不斷加快，因而促使建筑規(guī)模得到擴大，也進一步的將鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)應(yīng)用到高層建筑施工中去。鋼結(jié)構(gòu)施工工藝和普通的混凝土施工工藝不同，它對工程的施工質(zhì)量有著更高的要求，在施工過程中，現(xiàn)場施工作業(yè)人員一定要嚴格按照鋼結(jié)構(gòu)的施工圖紙進行施工，每個工序的施工質(zhì)量都要嚴格進行控制，施工完成后監(jiān)理人員還要認真檢查上道工序的施工質(zhì)量，在確保萬無一失后才能開展下一道工序的施工。

二 高層建筑物的結(jié)構(gòu)體系

建筑工程分為多種，其種類不同，因而采用的結(jié)構(gòu)體系也不一樣。像高層以及超高層的建筑結(jié)構(gòu)體系中常會采用鋼筋混凝土的結(jié)構(gòu)體系、混合型體系以及鋼結(jié)構(gòu)體系。如果從建筑物的實際受力情況來判斷則可把建筑物的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)分為以下六種:第一，束筒結(jié)構(gòu)體系;第二，筒中筒結(jié)構(gòu)體系;第三框－簡結(jié)構(gòu)體系;第四，框架－剪力墻結(jié)構(gòu)體系;第五，剪力墻體系;第六，框架機構(gòu)體系。這六種鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)體系的強度大，自重比較輕，因而被廣泛的應(yīng)用到高層建筑施工當(dāng)中去。由于鋼結(jié)構(gòu)混凝土鋼結(jié)構(gòu)的體積和質(zhì)量都很大，因而它常被用在建造建筑物基礎(chǔ)上。

三 鋼結(jié)構(gòu)系統(tǒng)在高層建筑施工項目中的應(yīng)用

1．鋼結(jié)構(gòu)性能

鋼結(jié)構(gòu)和混凝土結(jié)構(gòu)差別很大，前者明顯的施工功效要比后者好，但是由于鋼結(jié)構(gòu)的導(dǎo)熱系數(shù)比較大，因而耐火性能極差，當(dāng)溫度處于600℃時鋼結(jié)構(gòu)就會因變形而導(dǎo)致承載能力降低，從而促使建筑物坍塌等大型安全事故發(fā)生。導(dǎo)熱系數(shù)差也因而成了鋼結(jié)構(gòu)最致命的缺陷，與此同時鋼結(jié)構(gòu)在高層建筑的工程中還受到一些因素的制約，這也對其施工效果產(chǎn)生了一定的影響。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進步，許多鋼結(jié)構(gòu)生產(chǎn)廠家借助先進技術(shù)改進了鋼結(jié)構(gòu)的不足之處，并研發(fā)出了新型的耐火性能特別好的鋼材產(chǎn)品，供施工單位使用。試驗表明這類材料即便處于高溫下也能保持理想的性能狀態(tài)，其耐火性能也得到了很大的提高。不過這種新型鋼材料的造價成本很高，因而會給建筑功臣的施工成本帶來負擔(dān)，故而更多的施工單位為了節(jié)省成本，施工時仍然選購普通的鋼材，并采用防火材料對其進行特殊處理，進而使得建筑物的防火性能可以滿足施工設(shè)計規(guī)范的要求。根據(jù)調(diào)查數(shù)據(jù)可知，每年鋼結(jié)構(gòu)安裝制作使用的費用里面，大概有三分之一都用在了防火涂裝上。所以房屋建筑施工時，鋼結(jié)構(gòu)用料的選取，一定要在滿足工程實際所需的基礎(chǔ)上充分考慮所選材料的性價比，盡量的將工程的施工成本降到最低。

2．鋼結(jié)構(gòu)的節(jié)點設(shè)計以及施工

在高程建筑中，需要把多個構(gòu)件的節(jié)點連接起來，然后將其建立成一個完整的鋼結(jié)構(gòu)體系。對于整個工程來說節(jié)點位置的設(shè)置以及施工非常關(guān)鍵，一旦出現(xiàn)問題就會影響到工程的施工質(zhì)量。

(1)節(jié)點設(shè)計的要求

施工人員在設(shè)計鋼結(jié)構(gòu)的節(jié)點時，必須著重考慮傳力可靠因素，其次還要把施工流程的簡捷以及施工成本的控制納入考慮范圍內(nèi)。通常節(jié)點設(shè)置前選擇一個節(jié)點預(yù)先進行試驗，以所獲數(shù)據(jù)來判斷整個鋼結(jié)構(gòu)的受力情況，這樣也能為更加準(zhǔn)確合理的設(shè)計鋼結(jié)構(gòu)提供有利的數(shù)據(jù)，進而保證節(jié)點的剛度以及強度能夠符合施工規(guī)定要求的。

(2)節(jié)點連接的應(yīng)用

高層建筑施工中，鋼結(jié)構(gòu)的節(jié)點要區(qū)別對待，也就是說每個位置設(shè)置的節(jié)點都要充分考慮到該位置所處區(qū)域的實際情況。節(jié)點設(shè)計時一定要將建筑物的抗震能力、彈塑性階段的鋼結(jié)構(gòu)性質(zhì)以及風(fēng)荷載等各種因素都納入考慮范圍之內(nèi)，從而使得工程實際所需得到滿足;當(dāng)施工時不需要考慮抗震因素時，節(jié)點設(shè)計就處于彈性階段了。

(3)將節(jié)點連接起來

節(jié)點安裝好后就要對其進行固結(jié)，高層建筑的施工人員才會采取高強度螺栓以及焊接方法進行固接。焊接施工后，要采用探傷設(shè)備來對焊接的質(zhì)量進行檢測，如果檢測的結(jié)果能夠達到施工規(guī)定，就說明工程這個環(huán)節(jié)的施工質(zhì)量是沒問題的。當(dāng)連接高強度螺栓時，施工人員要充分考慮受力情況可能對構(gòu)件造成的影響;此外一些構(gòu)件因自身力度不夠，還要對其施加一定的預(yù)作用力，以確保螺栓能夠緊密牢固的連接在一起，從而避免構(gòu)件滑移現(xiàn)象的發(fā)生。

3．制作與安裝構(gòu)件

(1)控制軸線，科學(xué)定位

在高層建筑工程中采用鋼結(jié)構(gòu)進行施工時，要布置一些控制軸線，它們既可以位于建筑物內(nèi)部，也可處于外部，而且要隨時進行復(fù)核，等到確保軸線精度能夠達到施工規(guī)范規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)后，才可以把它當(dāng)作測量控制的根據(jù)，然后借助激光儀或者經(jīng)緯儀正確進行引導(dǎo)，并開展構(gòu)件的安裝作業(yè)。安裝鋼構(gòu)件的過程中，精致引用上街鋼柱測量所得的參數(shù)，而是要重新多地面軸線進行測量并將其控制住，只有這樣才能預(yù)防安裝誤差累積的出現(xiàn)。鋼結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)和鋼柱要采用埋入式的鋼式柱腳將二者連接起來，然后再用強度很高的螺栓將混凝土基礎(chǔ)和柱腳牢固的連接在一起，最后進行預(yù)埋。預(yù)埋過程中，要堅持按照基準(zhǔn)軸線為參照物來預(yù)埋地腳螺栓;施工人員一定要嚴格控制這個環(huán)節(jié)的施工質(zhì)量，不允許一點誤差的存在，一旦有就要將其拆除重新進行安裝，但是不允許強制進行安裝操作。

(2)合理制作和安裝鋼柱

鋼柱是高層建筑中用來承受豎向荷載力的最主要部件之一，它對整個工程的承重體系起著非常關(guān)鍵的作用。制作和安裝鋼柱是鋼結(jié)構(gòu)施工施工過程中非常關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，所以施工人員一定要按照施工規(guī)范進行操作。制作鋼柱時，一定要嚴格控制鋼柱的精度，以免下料時因受多種因素影響而出現(xiàn)誤差，影響到鋼構(gòu)件成品的精度以及施工質(zhì)量。一些已經(jīng)安裝好的鋼構(gòu)件要依次進行編號以作區(qū)分;一些鋼柱的橫截面可能相同，也要作清除的標(biāo)記，并且不允許隨意進行調(diào)換，以免安裝過程中出現(xiàn)差池。為了確保能夠嚴格控制鋼柱的制作和安裝過程，施工人員要從以下幾個方面著手:

第一、按照施工設(shè)計要求給鋼柱各部件選擇合適的安裝位置，如果存在誤差也只能在施工設(shè)計和規(guī)范規(guī)定的范圍之內(nèi)。

第二、通常鋼柱裝配部位的標(biāo)高會采用絕對標(biāo)高以及相對標(biāo)高兩種方式進行控制。所謂絕對標(biāo)高是指要嚴格的控制每一根鋼柱的實際標(biāo)高，并且施工規(guī)范還要求，鋼柱的制作及安裝人員要分別對每一根鋼柱存在的變形誤差以及制作誤差進行控制，而且要確保鋼柱的誤差不會超過施工設(shè)計及規(guī)范規(guī)定的范圍，進而從整體上將整個建筑工程可能存在的誤差控制住，以提高建筑物的質(zhì)量。絕對標(biāo)高控制是針對樓層在12層以上的房屋建筑物而言的，而相對標(biāo)高常用于12層以下的建筑物中，對于豎向荷載變形以及焊接變形產(chǎn)生的誤差通常不會考慮，它所允許的鋼柱長度存在的誤差需保持在3毫米以內(nèi)。施工人員在計算鋼柱的誤差值時，要確保它的總和小于建筑物總高度誤差，這樣才能滿足施工規(guī)范規(guī)定的要求。

(3)制作和安裝框架梁

在高層建筑工程中，鋼結(jié)構(gòu)的另外一個重要組成部分是框架梁。工廠在生產(chǎn)制作框架梁時要采用預(yù)制法，等到框架梁只做好后才能送到施工現(xiàn)場進行安裝。不過框架料在下料前，要充分考慮割縫以及焊接時引起的變形收縮所帶來的損失等諸多因素，且要保持下料的長度比實際設(shè)計的長度要長;框架梁的成品以及裝配使用的部件要按照類別分別進行編號，以免混淆了，這樣也能進一步確保鋼結(jié)構(gòu)的制成品能夠達到施工設(shè)計以及施工規(guī)范要求的標(biāo)準(zhǔn)，與此同時也能節(jié)省材料;施工人員要充分利用框架梁受力的特點，在框架梁和鋼柱之間的連接處選擇一個位置設(shè)立一個懸臂短梁，它的斷面要呈H型，從而確?？蚣芰壕邆涑渥愕某休d力來滿足施工規(guī)范的要求;在對框架梁和懸臂梁翼緣進行焊接時，要采取剛性連接法，腹板則需選用貼角來焊縫，焊接時要采用剖口熔透焊縫，通過將鋼柱和框架梁牢固的連接在一起，使得整個框架梁的承載力進一步的增強;由于混凝土結(jié)構(gòu)的加工精度比較低，當(dāng)把框架梁和混凝土結(jié)構(gòu)連接在一起時，很容易在安裝的時候出現(xiàn)誤差，這時就需要在腹板上選擇一個合適位置鑿開一盒橢圓孔來處理誤差，需注意的是橢圓孔的邊距要和施工規(guī)范要求的一致，而且圓孔的長向尺寸一定不能超過螺栓直徑的2倍。

四 結(jié)語

高層建筑工程中對鋼結(jié)構(gòu)的施工要求特別嚴，這是因為鋼結(jié)構(gòu)的施工工藝非常復(fù)雜。近幾年我國的經(jīng)濟取得了很大的進步，相應(yīng)的也帶動了城市化進程的發(fā)展，進而使得鋼結(jié)構(gòu)在高層建筑工程施工中得到了更加廣泛的應(yīng)用。然而我國的鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)與發(fā)達國家的鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)還存在著很大的差距，所以我國的鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)水平仍然需要提高，這就需要施工技術(shù)人員不斷提高對技術(shù)研究和創(chuàng)新的認識，并加強對外國先進技術(shù)的學(xué)習(xí)，進而不斷地改善我國鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)存在的不足，從而促使其施工效率的提高，推動我國高層建筑的鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)能夠跟上發(fā)達國家的施工技術(shù)水平。

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