高层钢结构施工技术新探

郭 涛

（陕西建工机械施工集团有限公司，陕西西安 710032）

钢结构具有轻质高强、工业化、装配化、绿色环保的特点，使钢结构在建筑和桥梁领域具有更为广阔的应用前景。（1）钢结构建筑自身重量较轻，强度高。在高层建筑施工中应用钢结构，对下部结构不会产生较大压力，可确保施工质量，降低建筑地基建设成本。在相同跨度及载荷状况下，钢结构重量与混凝土结构重量之比为1∶3。（2）施工周期短。与混凝土结构相比，钢结构的施工时间大幅度缩短。首先，工厂化制作，工业化生产可显著提高生产效率；其次，构件加工精度和质量有保障；最后，钢结构施工便捷，现场均为干作业。（3）环保节能。钢结构施工在高层建筑中应用时，将绿色环保理念凸显，传统混凝土建筑施工中，粉尘、噪声十分常见且较为严重，给周围居民生活造成影响，对环境污染较为严重。

1 钢结构施工中常遇问题

1.1 柱脚处理问题

钢结构实际施工进程中，柱脚处理存在以下问题：（1）锚栓连接问题。施工进程中，受各类因素影响，柱脚锚栓未拧紧，相应垫板与地板未焊接，使各结构间稳固性难以保障。（2）预埋件锚栓。预埋件锚栓未及时处理，使钢柱地板螺栓孔未能对应，整体布局发生偏移，主要因标高存在偏差，未及时给予丝扣保护策略。（3）锚栓未处于垂直状态。钢结构施工进程中，柱子安设完成后未能处于同一直线上，使钢柱安装存在较大偏差，建筑结构受力不均衡，难以满足最终验收要求。

1.2 钢结构制作问题

首先，对钢板进行切割及下料时，翼缘板尺寸宽窄存在差异，使牛腿及H型钢尺寸不一。切割边缘存在显著切割痕迹，制作工艺较为粗糙，使拼板边缘切割垂直度难以保障。其次，组装进程中，焊接H型钢时没有组装胎架，使H型钢高度尺寸存在较大偏差；腹板完成对接后，施工人员对焊缝未加以重视，存在显著凹凸现象。再次，焊接轻钢H型钢翼板开料后，再实施拼接，焊缝未装设引熄弧板，使焊缝缺乏饱满，边缘存在凹坑。柱脚、牛腿焊脚未严格依照相关图纸实施，造成焊缝产生严重塌边。最后，未做好除锈及构件运输堆放。除锈指钢结构施工前，除锈工作未落于实处，使构件表面涂抹厚度不均，且出现落锈状况。使用油漆涂抹防锈前，没有清除构件表面杂质，使表面凹凸不平，流挂现象时有发生。构件运输堆放指构件运输及堆放进程中，未及时给予针对性保护层，使构件直接暴露在空气中，一旦被雨水浸透，会增加构件腐蚀风险。

1.3 钢结构安装中问题

钢结构安装进程中，受各类因素影响，安装质量难以保障，存在问题主要为以下方面：其一，实际安装前，未制定完善的施工安装流程，未严格依照相关安装标准实施，无法形成稳固框架，受外界强烈冲击影响，会出现倒坍事故。其二，锚固螺栓高度不一。针对柱脚平面未能初期测量，预埋时发生位移，使柱子位置偏移，无法保证钢结构安装质量。其三，高强度螺栓连接。钢结构施工进程中，高强度螺栓的拧紧需涉及初拧、复拧、终拧，方可确保稳定性。在实际施工中，施工人员出于施工进度考量，未严格依照要求将高强度螺栓拧紧，难以保证钢结构稳定性。其四，端接板摩擦面间隙与规范标准不符。高强螺栓连接板发生形变，接触面无法紧密贴合，主要由于高强度螺栓连接，依靠构件连接处通过摩擦对构件滑动进行约束。

2 高层建筑钢结构施工关键技术

2.1 施工图纸审查阶段

施工图纸为钢结构施工的指导文件，高质量施工图纸为施工质量核心保障。施工前加强图纸审核可避免后期图纸出现变更，影响施工进度，可使施工工艺、要求与规定吻合。在图纸审核过程中，一旦发现不当部位，须立即与相关设计人员进行沟通，并进行妥善解决，进而保障施工质量。加强设计图纸审核可为施工提供完整的数据参数，确保项目设计完整性，为后期检验施工环节提供便捷，针对隐蔽工程需加强审核力度，保证项目顺利开展。

2.2 施工测量技术

高层钢结构的施工技术、测量精度、准确性要求较高。首先，在施工之前，为确保测量数据准确性，施工单位需拥有完整的测量系统以及科学、合理的施工方式，保障测量结果的精准性。其次，测量前需校准测量仪器，严格根据相关标准操作，避免校准不当造成测量结果存在误差，增加施工质量风险。最后，选取测量方法，立足于项目实际状况，对测量环节加以重视，测量是施工初始点，决定工程能否顺利开展。高层建筑施工中，多以双重控制网为主，利用GPS定位系统确定基线网，进一步获取准确的建筑坐标定位。

2.3 吊装施工

钢柱实际吊装前，需明确钢柱位置及轴线标高，且应反复检查，主要内容包含尺寸、连接板方位等，确保各项数据与设计要求吻合，确定钢柱两端安装中心线及标高线，钢柱吊装应严格遵循安装顺序，形成稳定框架，在安装过程中应循序渐进操作。首先，安装完成吊装各类辅助工作用具，譬如吊索用具、爬梯等。吊装实施阶段，安装整体框架，之后实施楼板安装，并遵循由四周扩展，安装主梁为首，其次为次梁。第一节钢柱安装中，需给予地脚螺栓架设保护套，避免地脚螺栓丝牙受损。在第一空间单元核心受力钢柱安装完毕后，实施主横梁及次横梁，将其安插于钢梁两端的螺孔内部，使用临时螺栓予以紧固。钢梁安装时，针对钢梁与钢柱连接整体垂直度以及明确轴线位置，利用限位钢板进行固定，位置通过多次审核校对完成。其次，主梁安装前，将扶手杆及绳索安设于主梁上，吊装就位后及时牢固，根据钢梁实际跨度确定具体吊点位置，一般开孔位置在钢梁翼缘部位并作为吊点。

针对小梁进行吊装时，通过多头绳索实现多根吊装或在地面组装，再实施吊装，以减少在高空作业的频次及时间，降低高层施工危险性。最后，钢梁起吊就位后，测定安装中预先留有的焊缝收缩量，通过经纬仪测量倾斜及垂直状况，将构件调整至准确安装部位，使用螺栓紧固，主梁吊装完成后，使用高强螺栓实施紧固，应注意施工中使用的高强度螺栓规格及性能，均应满足设计要求，螺栓根据规格及型号存储，施工中使用螺栓连接副紧固力平均值，在工厂内进行检测。

2.4 焊接钢结构

高层建筑结构中选取钢材厚度较厚，在设计中使用大量斜柱，此类设计增加了焊接工作量，需实施大量斜焊作业，增加了施工安全风险，且难以确保施工质量。因此，为解决上述问题，焊接中使用二氧化碳气体保护半自动化焊接，根据项目实际情况进行斜焊，确保焊接质量，且提升焊接速率。确定焊接技术后，需抽调专业人员组成焊接工艺评定小组，将焊接参数进行编制。在焊接过程中，焊接节点繁多，加之钢结构安全性较低、结构高，给钢结构焊接工作提出新的挑战，为提升焊接技术质量，明确焊接顺序，根据钢材类别选取合适的焊接技术。加强培训焊接专业人员，确保人员持证上岗，对焊接后产品审核，特别为缺陷及内部损伤检测，进而控制焊接质量。

焊缝质量等级检测部分项目如表1所示。

表1 焊缝质量等级检测部分项目

2.5 仿真技术

高层钢结构施工中，钢结构自身重力、外界因素影响，钢结构焊点位置极易发生形变，若未能有效解决，便难以保证建筑质量。

施工中焊点发生形变，主要通过仿真技术进行检测，在钢结构未发生形变前，先预测及计算，通过实施仿真试验，明确结构形变特征，若发生变形应基于针对性防护。

3 加强高层建筑钢结构施工技术策略

3.1 完善实时监控操作系统

高层建筑钢结构施工中，质量易受外界因素影响，存在变量较多，需完善实时监控技术系统，收集施工中各类数据信息，为施工安全及可靠性做保障。当前动态监控系统，可将施工全过程进行展现，可展现部分盲点，避免隐蔽部分出现质量问题，且根据收集数据信息进行整合分析，为施工有序性及科学性提供支撑。

3.2 加强安全操作系统

高层建筑施工危险性与普通建筑相比，系数大幅度提升，应重视安全操作系统，应确保施工人员安全，且提升施工效率及质量。根据施工实际状况，设置部分防护设施，从根本上遏制各类安全隐患。加强安全操作系统建设，如针对楼层缺失层面，可布设工字钢支撑设备，为结构稳定安装提供便捷。

3.3 实施气象保护措施

高层钢结构施工中，易受外界气候影响，如雷击破坏，给施工人员安全构成严重威胁，施工单位应与气象部门建立良好沟通，及时索取天气状况，避免外界因素影响，加强保护措施，为项目顺利实施提供保障。

4 结语

城市化进程不断加快，为建筑行业带来新的机遇，带来相应的挑战，钢结构施工成为建筑行业核心技术。为了提升企业市场竞争力，掌握钢结构核心要点，严格根据相关要求操作，加强优化及完善部分关键部位，提升钢结构施工技术质量，为项目质量做以支撑。