超高层建筑钢结构施工技术分析

袁兴浩

河南豫能电力工程有限责任公司

超高层建筑钢结构施工技术分析

袁兴浩

河南豫能电力工程有限责任公司

钢结构建筑具有抗震性能好、施工周期短、工业化程度高、环保效果好等特点，符合我国国民经济可持续发展的要求；所以钢结构近年来在超高层建筑工程中的应用越来越广泛，在施工期间必须根据规范及工程实际情况进行合理的施工，并采取相应的施工技术措施来确保工程的质量。

超高层建筑；钢结构；施工技术

一、工程案例

某工程由塔楼、配楼、连廊3部分组成，总建筑面积111818m2。其中塔楼地下4层、地上35层，总建筑面积79012m2。总檐高150m，为全钢结构。工程吊装任务重，钢构件总量达15000工；外轮廓由折线柱组成双曲面，给安装测量造成了极大难度；材料采用Q345GJC，最大板厚达100mm，焊接难度大。

二、超高层建筑钢结构施工准备

1、施工准备

高层钢框架结构安装前的准备工作，除了一般性的准备工作，还包括：钢结构构件预检和配套、钢柱基础检查、安装流水段的划分、安装机械的选择等。钢构件在加工厂的制作程序为：首先进行编制构件制作指示书和原材料的矫正；然后进行放样、下料、切割等施工；制孔并进行边缘加工；经过组装和焊接，仔细对端部加工和磨擦面处理，并严格执行除锈和涂装步骤，最后验收和发运即可。

2、测量定位

测量定位是施工中不可以忽视的事情。这个过程不仅是对钢结构变形控制需要有精确的定位，更重要的是在整体钢结构安装的质量和进度过程中，与测量工作的好坏密切相关，所以在钢结构施工工程中应积极采用先进的测量仪器，主要针对高层钢结构工程施工的难点和重点，充分应用工程施工的经验，并密切结合高层钢结构施工的特点，对钢结构的吊装和焊接质量进行正确的引导和实时监控。

钢框架结构安装测量工作的主要内容：验收土建平面控制基线或红线界桩点及标高基准点的位置正确，并作好书面记录；基础埋件的放线就位及标高等；设置并控制好垫板组、构件安装的标高和轴线；主轴线网的合理建立；平面控制网的测放；标高的引测；H型钢拄和箱形柱的校正等。

三、超高层钢结构施工技术的应用

结合高层钢结构的工艺流程与特点（构件验收→吊装→高强螺栓→焊接及其检测→压型钢板与栓钉），现对超高层钢结构施工技术进行简要总结。超高层钢结构施工技术主要包含如下几方面内容：①塔吊的选择、布置及装拆；②构件进场、验收与堆放；③吊装；④测量控制；⑤焊接；⑥工期及质量控制；⑦安全施工。

1、塔吊的选择、布置及装拆塔吊是超高层钢结构工程施工的核心设备，其施工，对塔吊起重能力和幅度要求不像采用附着式塔吊那样苛刻。另外，采用附着塔吊的造价要远高于同类型起重能力稍小的内爬式塔吊，比如本工程设计高度为150m，采用附着式塔吊的塔身高度约180m（其中考虑钢结构3层柱12m，吊索4～6m，吊钩滑轮及小车全高4m，安全操作距离2m等），加上地下部分高度共200m，而采用内爬式塔吊的塔身约为40～50m。

附着塔吊的租赁成本要大于内爬式塔吊。因此，从经济上考虑，为节约成本，优先选用内爬式塔吊进行钢结构超高层建筑的施工。

2、吊装吊装是钢结构施工的龙头工序，吊装的速度与质量对整个工程起着举足轻重的作用。钢结构吊装前应根据结构平面和立面形状、结构形式、塔吊的数量和位置、现场施工条件等因素确定吊装分区与吊装顺序。本工程划分为东、西两个作业区，由两个作业组分别完成各自范围内的构件吊装。吊装的总原则为：

（1）平面内均从中心核心筒向四周扩展，即从中间的一个单元开始，先组装成一个稳定的刚度柱网单元，先吊柱后吊梁，一个柱网单元吊装并临时固定后，再在其左右或前后吊装两个单元，待3个单元构件全部吊装完成后，进行全面的精确校正。

（2）竖向吊装顺序（以一柱三层为例）：先安4根钢柱→下层框架梁→测量校正→螺栓初拧→中层框架粱→上层框架粱→测量校正→螺栓初拧→测量校正→终拧高强螺栓→焊接→焊缝检测→散铺上层压型钢板与栓钉焊接→下、中层压型钢板散铺与栓钉焊接→下、中、上层钢梯、平台吊装→楼盖钢筋混凝土楼板施工。

在本工程主体钢结构施工中，通过采取“区域吊装”及“一机多吊”技术解决了工期紧与工程量大的矛盾，从钢结构施工流程可以看出，各工序问既相互联系又相互制约，选择何种测量控制方法直接影响到工程的测量精度与进度。在本工程测量施工中，我们采取“预先控制”与“跟踪校正”相结合，即在吊装前对楼层柱标高及定位进行测定，并对构件进行标线控制，吊装后在柱梁框架形成前将柱子初步校正并及时纠偏，形成单元体后进行最终校正，这样大大减轻了校正难度，并实现了区域施工各工序问良性循环的目标。

3、焊接高层钢结构具有工期紧、结构复杂、工程量大、质量要求高的特点，而焊接作为钢结构施工的重要工序，其焊接顺序与工艺参数的选择与施焊水平对工程的“安全、优质、高速”的完成影响重大。本工程约15000工钢结构安装施工任务，月施工最快完成9层；采用CO2气体保护半自动焊完成了超厚钢板焊接的施工（最厚达100mm），整个工程的焊缝100%超声波探伤，100%合格，一次探伤合格率达98%；在钢结构吊装方面，经过项目技术人员不断探索与总结，解决了超高层钢结构空间定位及折线形钢结构箱型柱吊装技术问题，且整体垂直度最大偏差9mm.。

确定焊接顺序①平面内：应从建筑平面中心向四周扩展，采取结构对称、节点对称和全方位对称的顺序焊接。②竖向上：L层框架梁→压型钢板支托→下层框架梁→玉型钢板支托→中层框架梁→压型钢板支托→焊接检验（柱柱焊接可在梁焊接前进行，也可于之后进行）。③柱一柱焊接应由两名焊工相对，两面等温、等速对称施焊。④柱梁节头的焊接，一般先焊H型钢的下翼缘板，再焊上翼缘板。一根梁的两个端头应先焊一个端头，待其冷却至常温后，再焊另一端。

四、结束语

综上所述，随着科技的不断发展，超高层建筑的钢结构施工技术也随之不断提高。但是我国的超高层建筑钢结构施工，仍存在着超高层建筑过于复杂、施工场地窄小等问题，这些问题严重的制约了我国的超高层建筑发展。因此我国各施工企业应当加强对超高层建筑钢结构施工的技术能力。从而推动超高层建筑的发展进步。

［1］杨少亮.超高层建筑钢结构施工的关键技术与措施［J］. 建材与装饰. 2016（26）