浅谈高层建筑工程中钢结构的应用

郭万标 （安徽四方建设集团有限公司，安徽 合肥 230001）

随着城市建设的发展，钢结构在建筑领域的运用越来越频繁。不仅广泛运用于工业厂房的建设，而且逐步向民用建筑尤其是高层建筑（如：住宅、商业综合体、写字楼等）延伸。钢结构在高层建筑中的运用有着自己独特的优势。

1 钢结构的特点

①钢结构强度高、刚度好、自重轻，空间布局灵活。钢结构虽然容量大，但是它自身的强度确实很高的，并且它可以跨越更大的跨度（这在商业综合体的建设中，构建更大的空间时独具优势）。

②钢结构塑性和韧性好，所以不会因为偶然的超负荷而产生突然的断裂破坏，也使其对动荷载有较强的适应性，这些特性为钢结构的安全、可靠性提供了充分的保证。

③装、拆方便，施工周期短。钢结构由各种钢型材组合而成，现场拼装时，通过焊接、锚接、栓接等形式，能很方便地形成刚性节点和铰接（柔性）节点，满足不同的受力状态。而且装、拆都很方便，大大减少了施工周期。这对于在狭小的区域内，进行高层建筑的施工时，优势十分明显。

2 最大程度地满足环保施工的需求

钢结构的结构件加工均在加工厂进行，运输到施工现场后进行拼装作业，不会产生扬尘、废水排放等污染。而且，拼装过程中的焊接、锚接等工艺噪声小，不会像混凝土浇筑过程中那样产生较大的振捣噪声，能最大程度地满足环保施工的需求。

3 符合建筑产业化的发展趋势

随着中国人口结构的变化，传统的建筑业作为劳动密集型产业，用工需求将越来越难以得到满足，这就要求建筑业必须向产业化方向发展。而钢结构的广泛运用恰恰符合建筑产业化发展的趋势：①钢结构结构件的加工均在加工厂房内进行，无论是型材调直、切割、焊接，还是除锈、刷防腐涂料（油漆）等，均可以在流水线上完成，并且工厂化管理能很好地保证结构件的加工精度、质量；②构件运输到施工现场进行拼装时，能充分利用机械进行垂直运输、平移就位等操作，最大程度地进行机械化施工，减少对人工的依赖；③钢材因其自身的有点，不仅能独立组装成构件。而且能作为主骨架，与钢筋混凝土（或混凝土）结合在一起制作成各种构件，在加工厂进行制作，现场进行组装，施工高效。

4 高层建筑中钢结构施工控制要点

高层建筑中钢结构的施工主要是控制好两个环节：结构件加工环节、现场吊装拼接环节。

4.1 结构件加工

结构件加工尽可能地在加工厂进行，这样可以充分利用加工厂的机械设备优势，对调直、切割、焊接、除锈等工序进行工厂化管理，确保构件的加工精度和质量。

①加强对钢结构加工企业的资质管理：对于大多数建筑工程总包企业而言，钢结构结构件的加工一般都采取专业分包的形式对外委托加工。因此，根据工程体量，选择具备相应资质的钢结构加工企业就显得尤为重要。加工企业只有具备相应的技术力量、机械设备、完善的管理制度，才能保证结构件的加工质量，保证供应进度，满足总承包企业对工程质量和工期进度的要求。

②根据工程需要，在满足运输、吊装负荷的前提下，合理地划分结构件的形式、批次进行加工。除了主要的承重构件（如：主框架柱、梁等单件重量较大的构件），次要构件在保证尺寸精度的前提下，在工厂内尽可能地采取组合的形式进行加工（如：楼梯、栏杆、隔墙钢骨架等），这样能尽量地减少现场的拼接工作量。

③加强工序质量检查：按照检验批的要求，对结构件的加工质量进行检查。检查构件用钢的合格证明文件，检查结构件焊接焊缝的高度、密实性，检查防腐、防火涂层的厚度等，确保满足设计的要求。

4.2 现场吊装、拼接环节

结构件的现场安装，主要是做好垂直（及水平）运输机械的组织、工序流程的管控工作。

①根据施工现场的平面布置条件，以及结构件的重量。在保证安全的前提下，合理地选择塔吊等垂直运输机械。尽可能地使其旋转半径覆盖整个工作面，进行机械化施工，提高工效，这一点非常重要。在城市区域内狭小的地块上进行高层建筑的施工，如何缩短工期是每个施工组织者重点考虑的问题。钢结构应用于高层建筑，就是充分地发挥了钢结构的优势，最大限度地利用机械化施工效能，减短施工周期。

②加强对主控轴线的复核，确保钢构件的就位精度。钢结构安装前，主控轴线主要复核纵向承重构件（主框架柱）的安装轴线。如有偏差，应采取补救措施。因为构件加工时，都是以设计图的轴线距离，减去钢型材腹板或翼缘厚度，再考虑加工时产生的合理误差，确定的下料尺寸。如果主控轴线出现较大偏差，就会影响其他钢构件的安装精度，从而影响安装质量。

③保证主要节点的安装质量：钢结构的稳定性，除了取决于刚才自身的物理特性（屈服强度、强度、延伸率等）外。组成空间结构时，它的承载力和稳定性还取决于主要节点的安装质量，主要是主框架柱和主框架梁之间的焊接质量。主框架柱、梁之间的连接一般是刚性连接，现场施工用电的电压、电流不稳定，焊接方式选择不当，焊接工人的技术水平不足等，都会影响焊接质量，进而影响整个钢结构体系的安全。因此，钢结构在现场拼装的过程中，要检查施工用电的稳定性。同时安排专门的质检人员，对主要节点的安装质量进行跟踪检查，通过采取尺量、超声波探伤等手段，检查焊缝高度、焊缝密实性等技术指标，保证主要节点的安装质量。

④防腐、防火涂层处理：钢构件防腐、防火性能较差，结构拼装过程中，难免会对钢构件已涂刷的防腐、防火涂料造成破坏。施工周期较长时，阴雨天的影响，也会造成防腐、防火涂层的损伤。因此，在钢结构吊装、拼接完成后，应对防腐、防火涂层的损伤部位重新进行除锈处理，并补刷涂料。对于高层建筑的一些重要部位结构件，采取钢结构骨架，外包钢筋混凝土（或混凝土）的形式，在充分发挥钢结构抗拉（弯）性能和混凝土抗压性能的同时，提高钢结构防火、防腐性能，从而提高建筑结构的整体安全性，也是一种很好的选择。

5 结束语

钢结构对高层建筑有很好的适应性，力学性能优良。自重轻（高层钢结构自重一般为高层钢筋混凝土结构自重的1/2～3/5），利于构建较大的跨度空间。而且便于控制加工精度和质量，装、拆方便，安全高效，必将越来越广泛地运用在建筑工程当中。