超高层钢结构施工技术探析

朱锦辉

摘 要：随着城市化进程的加快，大量人群涌入城市，城市用地日渐紧张。主体建筑使用钢结构的工程由于造价低、结构性能好、施工速度快，在超高层建筑领域得到普遍应用，施工质量的好坏直接影响了建筑结构的安全性。文章对超高层钢结构的施工技术进行分析。

关键词：超高层建筑；钢结构；施工技术

一、超高层钢结构施工的特点

超高层的钢结构建筑的施工量比较大，其组成的部件很多。同时，用来施工与对方组成部件的场地较小；超高层钢结构的另一大特点就是立体交叉施工，而安装的标准也非常高，不允许有任何的错误，对材料的选取上以及测量，焊接等施工的工艺要求都非常的严格；起重机的安装、升降以及拆除技术要求很高。这些都是超高层钢结构施工的主要特点，还有一些在建筑施工中需要注意的细节也是能够保证超高层建筑施工的关键。

二、钢结构的应用

钢结构应用于高层、超高层建筑中在南方一些大中城市中，高层、超高层建筑如雨后春笋般拔地而起，由于外资工程的兴建，建筑用钢材的发展，高层、超高层建筑应用钢结构越来越多。如在上海的浦东开发区建设中，高层建筑钢结构的发展尤其迅速。

目前在高层、超高层建筑中应用的体系大致有三种。一种是混凝土结构， 一种是钢结构，另一种就是两种体系组成的混合结构。在这种混合结构中因发挥了钢结构的优点而克服了钢结构的缺点，应用的比较多。

现在钢结构应用的形式主要有：

（1） 作为钢框架与混凝土核心筒组成受力结构体系，这是高层混合结构中常用的形式。

（2） 作为劲性骨架与混凝土一起组成受力构件，包括钢管混凝土，这种混合结构兼有钢与混凝土两者的优点，整体强度大，刚性好，抗震性能好。当采用外包砼结构形式时更具有良好的耐火和耐腐蚀性能。混合结构构件一般可以降低钢量15%—20%，还可减少支模，施工方便、快速，因此混合结构在高层，超高层建筑中所占比重较多。

三、钢结构的施工技术

1、钢柱钢梁的安装

（1）钢柱吊装，钢柱竖直于地面，钢柱影响了建筑高度和层数。对其生产加工需考虑目前行业标准。钢柱在用料制作时要注意焊接过程会导致材料收缩并且将其竖直放置后受力改变后也有可能受向下的压力扭曲，因此翻样、下料时选择材料要比完成长度略长些，大概几毫米的差距。且钢柱上相两截的尺寸即使一样也不能互换。每节钢柱用编号加以区分。准确安装。高层钢结构吊装一般需划分吊装作业区域，吊装按划分的区域，平行顺序同时进行。為了避免钢柱安装的时候撞坏螺栓丝牙部位，要在地脚处安装保护保护装置。钢柱被吊起来等待安全前需做好前期设置工作，在预定位置按好应用于上下的梯子，挂蓝等。起重时用双机还是单机设备的选择根据高柱的轻重和起重机的载重能力来判定。

双机抬吊时，钢柱吊离地面后在空中进行回直。单机吊装时需在柱子根部垫以垫木，以回转法起吊，严禁柱根拖地。钢柱就位后，先调整标高，再调整位移，最后调整垂直度。柱子要按规范规定的数值进行校正标准柱子的垂直偏差应校正到零。当上柱与下柱发生扭转错位时，可在连接上下的耳板处加垫板进行调整。

为了控制安装误差，对高层钢结构先确定标准柱。正方形框架取4根转角柱，长方形框架当长边与短边之比大于2时取6柱，多边形框架则取转角柱为标准柱。钢柱轴线位移校正，以下节钢柱顶部的实际柱中心线为准，安装钢柱的底部对准下节钢柱的中心线即可。校正位移时应注意钢柱的扭转，钢柱扭转对杠架安装很不利。

（2）钢梁吊装，主梁起吊前期要调查好各项安全设施，梁上安装好辅助工具：扶手干，绳。起吊安装到位后把扶手绳和柱子紧紧挤在一起，确定稳固。这是 施工安全的重要组成部分。通常情况下选择梁上边界处打孔使之成为吊点。它的大小和方位反映的是钢梁跨度的大小。如果小梁数量很多也可以用一次多吊的方法节省时间。

2、高强螺栓连接

高强度螺栓连接有三个步骤，分别是节点处理、螺栓安装以及螺栓紧固。在钢结构架设调整完毕后，要对接合件进行矫正，消除接合件的变形、错位和错孔、板束接合摩擦面要贴紧后才能安装。螺栓安装时要按照同一个方向穿进，最好采用由内而外的方向进入螺栓，这样安装时比较方便。安装螺栓时也要掌握一定的尺寸，如果不能顺利组合时不能硬来，可以用浇刀来调整孔的大小。安装完后还要用砂轮打磨掉螺栓上的毛糙部位，使其贴合度高。螺栓紧固时，分为初拧和终拧。如果钢板扭曲和螺栓的切合程度不是很紧实，就需要进行初拧，防止钢板和螺栓相互影响，初拧的轴力一般能达到标准轴力的60%～80%。终拧是对螺栓做的最后的紧固，终拧的轴力值要符合设计要求的标准轴力，终拧时预拉力的损失、根据试验，一般为设计预拉力的5%～10%。终拧扭矩可以根据下面的公式进行计算：

M=（P+ΔP）·k*d

其中：M-终扭矩kNom；P-设计预拉力kN；ΔP-预拉力损失值，一般为设计预拉力的5-10%；k-扭矩系数；d-螺栓公称直径（mm）。

3、钢结构焊接

钢结构的焊接焊缝分为工厂制作焊缝和现场安装焊缝两大类。设计要求分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级，Ⅰ级焊缝要求最高，Ⅲ级焊缝要求最低。Ⅲ级焊缝只需要进行外观检查，表面应无气孔、夹渣、弧坑裂纹等缺陷。Ⅰ、Ⅱ级焊缝应进探伤检验，其检验方法按以下原则确定：①对工厂制作的焊缝，应按每条焊缝计算百分比，且探伤长度应不小于200mm。②对现场安装焊缝，应按同一类型，同一施焊条件的焊缝条数计算百分比，探伤长度应不小于200mm，且应不少于1条焊缝。Ⅰ级焊缝的探伤比例为100%，Ⅱ级焊缝的探伤比例为20%。施工中钢柱之间的连接常采用坡口电焊连接。主梁与钢柱间的连接，一般上、下翼缘用坡口电焊连接，而腹板用高强螺栓连接。次梁与主梁的连接基本上是在腹板处用高强螺栓连接，少量再在上、下翼缘处用坡口电焊连接，柱与梁的焊接顺序，先焊接顶部柱、梁节点，再焊接底部柱、梁节点，最后焊接中间部分的柱、梁节点。对坡口进行电焊粘贴的前期工作有检测坡口平实度、清理杂物废物使之符合焊接标准、先加温使其适应焊接、两个柱子结合时用两个焊接人员两边同时开工，柱子和梁也采用这种连接方式，这样可以缓解形状不对称或变形。对于厚板的坡口焊，打底层焊多用直径4mm焊条焊接，中间层可用5mm或6mm焊条，盖面层多用直径5mm焊条。三层应连续施焊，每一层焊完后及时清渣。焊缝余高不超过对接焊体中较薄钢板厚的1/10，但也不应大于3.2mm。焊后当气温低于0℃时，用石棉布保温使焊缝缓慢冷却。焊缝质量检验均按二级检验标准检验。

4、安全施工

安全施工是钢结构施工中的重要环节，高层钢结构施工的特点是高空、悬空作业点多。为了杜绝安全事故，项目部成立安全监督小组，设立专职安全员，严格管理，制定周密完的安全生产条例，对职工进行定期安全教育，树立“安全第一，预防为主”的思想。在严格管的基础上，项目部不惜花费大量人力、物力、财力进行严密的防保。

结束语：随着我国钢结构建筑的发展，钢结构住宅将成为今后我国住宅的发展趋势。在进行钢结构的施工过程中，要严把施工质量关，按照施工要点进行施工，保证高质量的建筑工程。

参考文献：

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