對(duì)高層鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)的探討

魏智勇 張德福

摘 要：文章作者結(jié)合自身多年實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，重點(diǎn)對(duì)高層鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)予以詳細(xì)闡述和分析。希望可以對(duì)讀者產(chǎn)生一些積極影響。

關(guān)鍵詞：施工技術(shù);質(zhì)量控制;竣工驗(yàn)收

0 引言

鋼筋混凝土在高層建筑中由于自身重量過大，梁柱占用的面積比率也大，因此高層建筑中采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)經(jīng)常受到很多質(zhì)疑，而且強(qiáng)度較高的鋼材也順應(yīng)出現(xiàn)，在高層建筑中采用一部分鋼結(jié)構(gòu)或全部運(yùn)用鋼結(jié)構(gòu)的理論設(shè)計(jì)同步前進(jìn)。下文對(duì)高層鋼結(jié)構(gòu)施工中焊接技術(shù)進(jìn)行簡要總結(jié)。

1 高層建筑鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用

南方一些中大城市中，鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用于高層建筑中是經(jīng)常見到的。由于外資工程的興建，建筑鋼材的使用顯得非常重要，高層建筑應(yīng)用于鋼結(jié)構(gòu)也逐漸成為了一種趨勢(shì)。比如上海浦東開發(fā)區(qū)的建設(shè)過程中，高層建筑鋼結(jié)構(gòu)就隨處可見。已建成的上海金茂大廈，據(jù)記載，它是框――筒結(jié)構(gòu)，高度420m，地上88層，地下3層，是典型的鋼結(jié)構(gòu)高層建筑。而北京、深圳等地的一些高層、超高層建筑中，也大都沿用了鋼結(jié)構(gòu)的建筑形式。

當(dāng)前，高層建筑中采用的施工結(jié)構(gòu)大致有即混凝土結(jié)構(gòu)，鋼結(jié)構(gòu)，和兩種結(jié)構(gòu)的混合模式三種。而鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用又可分為如下兩種：

第一種，作為鋼框架與混凝土核心筒組成的受力結(jié)構(gòu)體系，這是高層混合結(jié)構(gòu)中常用的形式。

第二種，作為勁性骨架與混凝土組成的受力構(gòu)件，包括鋼管混凝土，這種混合結(jié)構(gòu)兼有鋼結(jié)構(gòu)與混凝土結(jié)構(gòu)兩者的優(yōu)勢(shì)，整體強(qiáng)度大，剛性好，抗震能力強(qiáng)。當(dāng)采用外包砼結(jié)構(gòu)形式時(shí)，更加具有良好的耐火性能和耐腐蝕性能?；旌辖Y(jié)構(gòu)構(gòu)件一般可以降低15%―20%的鋼量，還可減少支模，方便了施工過程，因此混合結(jié)構(gòu)在高層建筑中所占比重是相對(duì)較多的。

2 我國多高層鋼結(jié)構(gòu)建筑常用的結(jié)構(gòu)體系

2.1 純鋼框架結(jié)構(gòu)體系

純鋼框架結(jié)構(gòu)體系有著受力明確、使用靈活、制作安裝簡單、施工速度較快等優(yōu)點(diǎn)。但是必須提供較大的梁柱截面才能有效的抵抗側(cè)向力。一般情況下，梁柱節(jié)點(diǎn)習(xí)慣性采用剛接。這種體系由于其經(jīng)濟(jì)性較差，不是太適合用于高層建筑。

2.2 框架――支撐結(jié)構(gòu)體系

框架――支撐結(jié)構(gòu)體系是由抗剪支撐結(jié)構(gòu)和梁柱框架構(gòu)成，其中抗剪支撐結(jié)構(gòu)是沿豎向布置的。與眾不同的是其水平剪力主要由腹桿而不是由柱承受。

2.3 鋼框架――剪力墻結(jié)構(gòu)體系

鋼框架――剪力墻結(jié)構(gòu)體系是指在框架結(jié)構(gòu)中設(shè)置部分剪力墻，有效的結(jié)合框架和剪力墻，以達(dá)到抵抗水平荷載的目的。該體系結(jié)構(gòu)中，剪力墻由于剛度大，將承擔(dān)大部分的水平力，從而成為抗側(cè)力的主體，使整個(gè)結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度大大提高。

2.4 鋼混結(jié)構(gòu)體系

鋼混結(jié)構(gòu)體系是指有效的混合鋼框架和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的混合型結(jié)構(gòu)體系。

2.5 交錯(cuò)析架結(jié)構(gòu)體系

交錯(cuò)析架結(jié)構(gòu)體系是指以高度為層高、跨度為建筑全寬的析架，兩端支承在房屋外圍縱列鋼柱上的結(jié)構(gòu)體系。

2.6 巨型結(jié)構(gòu)體系

巨型結(jié)構(gòu)體系（超級(jí)結(jié)構(gòu)體系），是將巨型構(gòu)件組成的主結(jié)構(gòu)與常規(guī)構(gòu)件組成的次結(jié)構(gòu)融合為一體的結(jié)構(gòu)體系。

3 高層建筑鋼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)

3.1 自重輕，強(qiáng)度高

鋼結(jié)構(gòu)的承重骨架，比鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)輕1/3以上。鋼結(jié)構(gòu)自重輕，可以有效地減少運(yùn)輸和吊裝的經(jīng)濟(jì)支出，相對(duì)于地質(zhì)條件較差的區(qū)域，這一結(jié)構(gòu)可以降低基礎(chǔ)造價(jià)。

3.2 抗震能力強(qiáng)

鋼材的彈塑性能強(qiáng)，遭遇地震時(shí)具備良好的延性。而本身自重輕也能有效地減少地震作用，一般可減輕一半的地震壓力。

3.3 使用面積高

構(gòu)件斷面小，所占的面積自然就小，同時(shí)還能夠適當(dāng)降低建筑的層高。與同類鋼筋混凝土高層建筑相比，可增加約4%的使用面積。

3.4 施工周期短

構(gòu)件的制造實(shí)行工廠化，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)安裝，這樣施工的作業(yè)面也比較寬敞。實(shí)施平行立體交叉作業(yè)，這樣的施工模式一般可縮短1/3的施工周期。

3.5 防火性能差

鋼結(jié)構(gòu)建筑的缺點(diǎn)之一，無耐火防護(hù)的必備鋼構(gòu)件，其平均耐火時(shí)限約15min，明顯低于混凝土結(jié)構(gòu)的建筑。因此高層鋼結(jié)構(gòu)的構(gòu)件表面必須用專門的防火涂料進(jìn)行防護(hù)，來達(dá)到防火規(guī)范的相關(guān)要求。

4 高層建筑鋼結(jié)構(gòu)的施工要求

4.1 做好建筑施工前的準(zhǔn)備工作

施工前的準(zhǔn)備工作主要表現(xiàn)為對(duì)施工圖紙的會(huì)審檢查。施工圖紙是工程施工的重要依據(jù)，施工人員必須按照相關(guān)的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)對(duì)圖紙進(jìn)行會(huì)審、檢查、充分領(lǐng)會(huì)建筑設(shè)計(jì)的意圖。其次，對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)安裝施工組織設(shè)計(jì)必須嚴(yán)格把關(guān)，它直接影響到建筑施工的質(zhì)量和進(jìn)度。由此可見，鋼結(jié)構(gòu)安裝工程施工組織設(shè)計(jì)的審查要突出其重點(diǎn)，其主要內(nèi)容包括了施工質(zhì)量保證體系和技術(shù)管理體系的建立;特殊工種的培訓(xùn)和合格上崗;新工藝的引進(jìn)與應(yīng)用;工程項(xiàng)目施工的針對(duì)性和科學(xué)性;施工周期的控制。

4.2 塔吊的合理選擇

塔吊是高層鋼結(jié)構(gòu)建筑施工的核心設(shè)備，其選擇應(yīng)根據(jù)建筑施工的現(xiàn)場(chǎng)條件以及鋼結(jié)構(gòu)的實(shí)際重量等綜合考慮，又要保證裝拆的安全和便利。因此在塔吊的選擇上應(yīng)優(yōu)先考慮內(nèi)爬式塔吊，這樣既不要對(duì)樓層進(jìn)行加固，而且在位置選擇上也有較大的自由度。此外，從經(jīng)濟(jì)上考慮，選用內(nèi)爬式塔吊進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)高層建筑的施工一定程度上也有效地節(jié)省了成本支出。

4.3 建筑原材料必須嚴(yán)格篩選

鋼結(jié)構(gòu)建筑雖然具備不少優(yōu)點(diǎn)，但其缺點(diǎn)也是不容忽視的，即導(dǎo)熱系數(shù)大，耐火性差。隨著冶金技術(shù)的發(fā)展，耐火鋼的研究逐漸投入生產(chǎn)，為鋼結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步發(fā)展創(chuàng)造了條件。原材料的選擇時(shí)，首先其質(zhì)量證明文件應(yīng)齊全并且真實(shí)，進(jìn)場(chǎng)檢驗(yàn)后應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。連接套筒應(yīng)有出廠合格證，材料一般為低合金鋼、優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼等。

4.4 做好鋼構(gòu)件的驗(yàn)收

鋼構(gòu)件在進(jìn)入安裝現(xiàn)場(chǎng)后，必須經(jīng)過專業(yè)質(zhì)檢人員的嚴(yán)格檢杏。若發(fā)現(xiàn)在運(yùn)輸過程中鋼構(gòu)件發(fā)生變形等缺陷，應(yīng)立即進(jìn)行矯正和處理。還要對(duì)構(gòu)件縱橫兩個(gè)方向上的安裝中心線進(jìn)行驗(yàn)收，對(duì)不清晰的中心線要重新彈上安裝線。

4.5 螺栓和鋼柱的安裝

鋼結(jié)構(gòu)工程中螺栓連接一般用高強(qiáng)螺栓和普通螺栓來連接，每個(gè)螺栓一端不得墊2個(gè)以上墊片，螺栓孔不得用氣割擴(kuò)孔，螺栓擰緊后外露螺紋不得少于2個(gè)螺距。高強(qiáng)螺栓應(yīng)自由穿入，不得敲打和擴(kuò)孔，對(duì)欠擰、超擰的應(yīng)進(jìn)行及時(shí)補(bǔ)擰或更換。為了便于調(diào)整柱的垂直度，在預(yù)埋螺栓上應(yīng)先擰上數(shù)個(gè)螺母至接觸基礎(chǔ)面，并用水平儀找到平衡點(diǎn)，開始吊裝鋼柱。為了防止出現(xiàn)意外，可以在柱的上端活系兩根纜風(fēng)繩，從多個(gè)方向臨時(shí)固定，用來調(diào)整垂直度。

4.6 焊接技術(shù)

鋼結(jié)構(gòu)在使焊前，必須對(duì)焊條的合格證進(jìn)行檢查，要求焊縫表面不得有裂紋、焊瘤，一、二級(jí)焊縫不得有氣孔、夾渣、弧坑裂紋，一級(jí)焊縫不得有咬邊、未滿焊等缺陷，一、二級(jí)焊縫還必須進(jìn)行無損檢測(cè)，在規(guī)定的焊縫及部位要檢查焊工的鋼印。

4.7 鋼窗的安裝

鋼窗的安裝應(yīng)注意檢查鋼窗進(jìn)場(chǎng)合格證以及產(chǎn)品試驗(yàn)報(bào)告和控制好鋼窗和固定窗的立柱之間的間隙兩點(diǎn)。

5 結(jié)語

鋼結(jié)構(gòu)住宅是今后發(fā)展的一個(gè)重要方向，但鋼結(jié)構(gòu)僅僅是建筑中承重體系、服務(wù)部分，它不是建筑使用中的主要成分，鋼結(jié)構(gòu)住宅設(shè)計(jì)首先要遵循住宅建筑設(shè)計(jì)的一般原則，然后才是發(fā)揮鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)，單純突出鋼結(jié)構(gòu)而不考慮生活的舒適性、不能滿足人文要求的鋼結(jié)構(gòu)住宅項(xiàng)目是沒有市場(chǎng)的。

從整體上分析，高層鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)是十分復(fù)雜的，所以，我國必須在鋼結(jié)構(gòu)各個(gè)工序取得巨大突破與進(jìn)展。

參考文獻(xiàn)

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