超高層鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)探析

朱錦輝

摘 要：隨著城市化進程的加快，大量人群涌入城市，城市用地日漸緊張。主體建筑使用鋼結(jié)構(gòu)的工程由于造價低、結(jié)構(gòu)性能好、施工速度快，在超高層建筑領(lǐng)域得到普遍應(yīng)用，施工質(zhì)量的好壞直接影響了建筑結(jié)構(gòu)的安全性。文章對超高層鋼結(jié)構(gòu)的施工技術(shù)進行分析。

關(guān)鍵詞：超高層建筑；鋼結(jié)構(gòu)；施工技術(shù)

一、超高層鋼結(jié)構(gòu)施工的特點

超高層的鋼結(jié)構(gòu)建筑的施工量比較大，其組成的部件很多。同時，用來施工與對方組成部件的場地較??；超高層鋼結(jié)構(gòu)的另一大特點就是立體交叉施工，而安裝的標準也非常高，不允許有任何的錯誤，對材料的選取上以及測量，焊接等施工的工藝要求都非常的嚴格；起重機的安裝、升降以及拆除技術(shù)要求很高。這些都是超高層鋼結(jié)構(gòu)施工的主要特點，還有一些在建筑施工中需要注意的細節(jié)也是能夠保證超高層建筑施工的關(guān)鍵。

二、鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用

鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用于高層、超高層建筑中在南方一些大中城市中，高層、超高層建筑如雨后春筍般拔地而起，由于外資工程的興建，建筑用鋼材的發(fā)展，高層、超高層建筑應(yīng)用鋼結(jié)構(gòu)越來越多。如在上海的浦東開發(fā)區(qū)建設(shè)中，高層建筑鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展尤其迅速。

目前在高層、超高層建筑中應(yīng)用的體系大致有三種。一種是混凝土結(jié)構(gòu)， 一種是鋼結(jié)構(gòu)，另一種就是兩種體系組成的混合結(jié)構(gòu)。在這種混合結(jié)構(gòu)中因發(fā)揮了鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)點而克服了鋼結(jié)構(gòu)的缺點，應(yīng)用的比較多。

現(xiàn)在鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用的形式主要有：

（1） 作為鋼框架與混凝土核心筒組成受力結(jié)構(gòu)體系，這是高層混合結(jié)構(gòu)中常用的形式。

（2） 作為勁性骨架與混凝土一起組成受力構(gòu)件，包括鋼管混凝土，這種混合結(jié)構(gòu)兼有鋼與混凝土兩者的優(yōu)點，整體強度大，剛性好，抗震性能好。當采用外包砼結(jié)構(gòu)形式時更具有良好的耐火和耐腐蝕性能?；旌辖Y(jié)構(gòu)構(gòu)件一般可以降低鋼量15%—20%，還可減少支模，施工方便、快速，因此混合結(jié)構(gòu)在高層，超高層建筑中所占比重較多。

三、鋼結(jié)構(gòu)的施工技術(shù)

1、鋼柱鋼梁的安裝

（1）鋼柱吊裝，鋼柱豎直于地面，鋼柱影響了建筑高度和層數(shù)。對其生產(chǎn)加工需考慮目前行業(yè)標準。鋼柱在用料制作時要注意焊接過程會導(dǎo)致材料收縮并且將其豎直放置后受力改變后也有可能受向下的壓力扭曲，因此翻樣、下料時選擇材料要比完成長度略長些，大概幾毫米的差距。且鋼柱上相兩截的尺寸即使一樣也不能互換。每節(jié)鋼柱用編號加以區(qū)分。準確安裝。高層鋼結(jié)構(gòu)吊裝一般需劃分吊裝作業(yè)區(qū)域，吊裝按劃分的區(qū)域，平行順序同時進行。為了避免鋼柱安裝的時候撞壞螺栓絲牙部位，要在地腳處安裝保護保護裝置。鋼柱被吊起來等待安全前需做好前期設(shè)置工作，在預(yù)定位置按好應(yīng)用于上下的梯子，掛藍等。起重時用雙機還是單機設(shè)備的選擇根據(jù)高柱的輕重和起重機的載重能力來判定。

雙機抬吊時，鋼柱吊離地面后在空中進行回直。單機吊裝時需在柱子根部墊以墊木，以回轉(zhuǎn)法起吊，嚴禁柱根拖地。鋼柱就位后，先調(diào)整標高，再調(diào)整位移，最后調(diào)整垂直度。柱子要按規(guī)范規(guī)定的數(shù)值進行校正標準柱子的垂直偏差應(yīng)校正到零。當上柱與下柱發(fā)生扭轉(zhuǎn)錯位時，可在連接上下的耳板處加墊板進行調(diào)整。

為了控制安裝誤差，對高層鋼結(jié)構(gòu)先確定標準柱。正方形框架取4根轉(zhuǎn)角柱，長方形框架當長邊與短邊之比大于2時取6柱，多邊形框架則取轉(zhuǎn)角柱為標準柱。鋼柱軸線位移校正，以下節(jié)鋼柱頂部的實際柱中心線為準，安裝鋼柱的底部對準下節(jié)鋼柱的中心線即可。校正位移時應(yīng)注意鋼柱的扭轉(zhuǎn)，鋼柱扭轉(zhuǎn)對杠架安裝很不利。

（2）鋼梁吊裝，主梁起吊前期要調(diào)查好各項安全設(shè)施，梁上安裝好輔助工具：扶手干，繩。起吊安裝到位后把扶手繩和柱子緊緊擠在一起，確定穩(wěn)固。這是 施工安全的重要組成部分。通常情況下選擇梁上邊界處打孔使之成為吊點。它的大小和方位反映的是鋼梁跨度的大小。如果小梁數(shù)量很多也可以用一次多吊的方法節(jié)省時間。

2、高強螺栓連接

高強度螺栓連接有三個步驟，分別是節(jié)點處理、螺栓安裝以及螺栓緊固。在鋼結(jié)構(gòu)架設(shè)調(diào)整完畢后，要對接合件進行矯正，消除接合件的變形、錯位和錯孔、板束接合摩擦面要貼緊后才能安裝。螺栓安裝時要按照同一個方向穿進，最好采用由內(nèi)而外的方向進入螺栓，這樣安裝時比較方便。安裝螺栓時也要掌握一定的尺寸，如果不能順利組合時不能硬來，可以用澆刀來調(diào)整孔的大小。安裝完后還要用砂輪打磨掉螺栓上的毛糙部位，使其貼合度高。螺栓緊固時，分為初擰和終擰。如果鋼板扭曲和螺栓的切合程度不是很緊實，就需要進行初擰，防止鋼板和螺栓相互影響，初擰的軸力一般能達到標準軸力的60%～80%。終擰是對螺栓做的最后的緊固，終擰的軸力值要符合設(shè)計要求的標準軸力，終擰時預(yù)拉力的損失、根據(jù)試驗，一般為設(shè)計預(yù)拉力的5%～10%。終擰扭矩可以根據(jù)下面的公式進行計算：

M=（P+ΔP）·k*d

其中：M-終扭矩kNom；P-設(shè)計預(yù)拉力kN；ΔP-預(yù)拉力損失值，一般為設(shè)計預(yù)拉力的5-10%；k-扭矩系數(shù)；d-螺栓公稱直徑（mm）。

3、鋼結(jié)構(gòu)焊接

鋼結(jié)構(gòu)的焊接焊縫分為工廠制作焊縫和現(xiàn)場安裝焊縫兩大類。設(shè)計要求分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ級，Ⅰ級焊縫要求最高，Ⅲ級焊縫要求最低。Ⅲ級焊縫只需要進行外觀檢查，表面應(yīng)無氣孔、夾渣、弧坑裂紋等缺陷。Ⅰ、Ⅱ級焊縫應(yīng)進探傷檢驗，其檢驗方法按以下原則確定：①對工廠制作的焊縫，應(yīng)按每條焊縫計算百分比，且探傷長度應(yīng)不小于200mm。②對現(xiàn)場安裝焊縫，應(yīng)按同一類型，同一施焊條件的焊縫條數(shù)計算百分比，探傷長度應(yīng)不小于200mm，且應(yīng)不少于1條焊縫。Ⅰ級焊縫的探傷比例為100%，Ⅱ級焊縫的探傷比例為20%。施工中鋼柱之間的連接常采用坡口電焊連接。主梁與鋼柱間的連接，一般上、下翼緣用坡口電焊連接，而腹板用高強螺栓連接。次梁與主梁的連接基本上是在腹板處用高強螺栓連接，少量再在上、下翼緣處用坡口電焊連接，柱與梁的焊接順序，先焊接頂部柱、梁節(jié)點，再焊接底部柱、梁節(jié)點，最后焊接中間部分的柱、梁節(jié)點。對坡口進行電焊粘貼的前期工作有檢測坡口平實度、清理雜物廢物使之符合焊接標準、先加溫使其適應(yīng)焊接、兩個柱子結(jié)合時用兩個焊接人員兩邊同時開工，柱子和梁也采用這種連接方式，這樣可以緩解形狀不對稱或變形。對于厚板的坡口焊，打底層焊多用直徑4mm焊條焊接，中間層可用5mm或6mm焊條，蓋面層多用直徑5mm焊條。三層應(yīng)連續(xù)施焊，每一層焊完后及時清渣。焊縫余高不超過對接焊體中較薄鋼板厚的1/10，但也不應(yīng)大于3.2mm。焊后當氣溫低于0℃時，用石棉布保溫使焊縫緩慢冷卻。焊縫質(zhì)量檢驗均按二級檢驗標準檢驗。

4、安全施工

安全施工是鋼結(jié)構(gòu)施工中的重要環(huán)節(jié)，高層鋼結(jié)構(gòu)施工的特點是高空、懸空作業(yè)點多。為了杜絕安全事故，項目部成立安全監(jiān)督小組，設(shè)立專職安全員，嚴格管理，制定周密完的安全生產(chǎn)條例，對職工進行定期安全教育，樹立“安全第一，預(yù)防為主”的思想。在嚴格管的基礎(chǔ)上，項目部不惜花費大量人力、物力、財力進行嚴密的防保。

結(jié)束語：隨著我國鋼結(jié)構(gòu)建筑的發(fā)展，鋼結(jié)構(gòu)住宅將成為今后我國住宅的發(fā)展趨勢。在進行鋼結(jié)構(gòu)的施工過程中，要嚴把施工質(zhì)量關(guān)，按照施工要點進行施工，保證高質(zhì)量的建筑工程。

參考文獻：

[1] 羅國慶 超高層建筑鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)與管理[J]城市建設(shè)理論研究2012（30） .

[2] 林曉佳，黃飛蘭，邱禮洪，高層建筑輕鋼結(jié)構(gòu)安裝施工技術(shù)及防控[J]，河南建材，2009.

[3] 李為陽 楊雪琴.超高層鋼結(jié)構(gòu)施工管理技術(shù)[J].建筑安全2010年第二期.

[4] 蘇武安 超高層鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)策略 城市建設(shè)理論研究2012（21） .

[5] 萬榮濤.淺談超高層建筑鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)[期刊論文].浙江建筑2009-03.