钢结构关键施工技术在超高层施工中的运用

王立泰

（甘肃第六建设集团股份有限公司，甘肃 兰州 730000）

近些年来我国城市化进程正在持续平稳推进，城市中人口的增加也产生了人和土地之间的矛盾，这使得现如今我国所开展的建筑工程开始朝着高层和超高层的方向发展，但结合当前建设的实际情况来看，其在钢结构施工方面依然面临着一定的局限性，基于此，有必要对其展开更为深入的探究。

1 在超高层建筑施工中采用钢结构的科学性和局限性

1.1 科学性

将钢结构应用在超高层建筑施工中能够充分发挥出材料本身所具有的抗压性，从实际情况来看，钢材作为一种合金材料，有效实现了对于钢和铁优势的集成，所以其在实际应用到工程建设中之后能够展现出相对较强的抗压性以及柔韧度，相对于钢筋混凝土来说，相同体积的钢结构无论是在柔韧度还是在抗压性层面都要比其好1/2左右，与此同时，在超高层建筑施工中使用钢结构技术能够有效减少对于建筑空间的额外占用，进而在原有的基础上促进建筑自身可用空间面积的进一步提升。通常情况下来说，工作人员会使用整体安装的方式进行钢结构施工，这便能够减少其中各种细节化的制作和处理步骤，所以采用钢结构相对于混凝土施工来说具有极大的简便性。采用钢结构所建设的建筑物在完成建设之后可以对其所使用的各种施工材料进行回收再利用，这样便在极大程度上减少了材料浪费现象，可以帮助相关人员在减少成本支出的基础上实现其经济效益的进一步提升。

1.2 局限性

由于钢结构本身便是铁和钢混合而形成的，再加上其表层包含着一定的铁元素，这便导致铁一旦同水分接触便会增加其出现铁锈的可能性，这一容易氧化的特点在实际应用阶段难免会对钢结构本身的柔韧性以及抗压性造成一定的负面影响，进而制约超高层建筑物整体建设质量的提升。钢结构在遇到火和水时均会降低其使用性能，其中怕火这一特性主要是受到钢结构自身材质的影响，钢结构本身是一种合金材质，在这一材质当中，铁本身有着相对较强的导热性，一旦钢结构遭遇明火便会在短时间范围内迅速向主体结构进行传导，如果其温度上升达到一定水平便会直接降低钢材应有的强度。

2 钢结构关键施工技术在超高层施工中的实践应用分析——以某工程为例

2.1 工程案例

该项目为超高层塔楼，其总共包括68层，整体的结构高度为308 m，其地上建筑的总面积在2×104m2左右，在实际建设的过程中采用的是钢结构的形式，工程总体用钢总量大概为2.8×104t，塔楼的外轮廓呈现为梯形。该工程所采用的是框架—核心筒的结构形式，如图1所示。

图1 框架—核心筒

与此同时其还通过对于避难层以及对三个环带桁架进行设置的形式以达到提高其刚度的效果，其塔楼核心筒所选用的是全逆作的形式。塔楼的外框构成包括20根变截面异形柱，同时还包含着巨型斜撑，该工程地下室采用的是全逆作的形式，与此同时，其钢柱的长度基本上维持在30～33 m范围之内。

2.2 技术应用

2.2.1 螺栓预埋

在钢结构超高层建筑施工的过程中，螺栓预埋技术是其中比较基础的技术之一，其应用的关键便在于对其预埋柱脚螺栓的实际位置进行合理确定，在此过程中应当充分保障其未知的准确性，以切实提升钢柱安装工作的实际效果。相关施工人员在实际进行预埋螺栓位置施工时需要加大力度开展对于标高基准点以及基础轴线的合理控制工作。通常情况下来说施工人员需要开展两侧测量工作，分别在完成埋设定位以及混凝土浇筑工作之后，在此过程中工作人员需要结合现有条件对标高以及定位轴线的偏差进行有效把控，使其能够分别维持在5 mm和2 mm范围之内。

2.2.2 吊装技术

针对超高层建筑而言，吊装工作是钢结构施工不可或缺的重要组成部分，如图2所示。

图2 钢结构吊装

该操作的科学性以及有效性会在极大程度上影响建筑项目本身的施工质量，所以相关工作人员应当加强对于吊装技术的重视程度，以切实提升其施工效果，具体应当从以下两方面着手。一方面，在正式开展吊装工作之前，相关工作人员需要针对超高层建筑项目钢结构以及现场施工情况展开全方位的了解和分析，进而在综合考虑相关因素的基础上对具体的结构形式、塔吊装置以及施工标准进行明确，以保障后续各种工作都能够得到高效落实。

另一方面，施工人员需要注重把控钢结构吊装各个环节的施工顺序，对于钢结构吊装工作来说，其主要由平面内和立体吊装两部分所组成，但二者在实际操作的过程中在吊装顺序方面呈现出了一定的差异性。工作人员在进行竖向吊装作业的过程中，应当遵循着由下至上的工作顺序，实现对于下层框架梁的合理吊装。施工人员在实施中、上层框架梁吊装作业时应当在采取固定操作的同时对其展开动态的测量工作。进行平面吊装时，施工人员应当严格按照核心筒开展相应的工作，确保各种设备的吊装能够符合相关要求规定，并且得到充分的固定。除此以外，工作人员在实施吊装工作时需要加大对于起重机载重的有效把控，结合实际情况对载重的实际参数进行科学合理的设置。

2.2.3 焊接技术

一般来说，在建筑领域的钢结构施工中势必会通过对于焊接技术的应用将各个构件之间妥善连接起来，所以施工人员在实践中需要注重对于焊接技术的合理应用。

首先，在正式进入到施工阶段之前，相关工作人员便应当综合现有条件和施工要求，对与工程实际情况相适应的焊接技术以及设备进行合理选用。当前在钢构件焊接方面较常使用的技术包括二氧化碳保护焊接技术等，其在应用过程中有着较强的优势，包括成型效果好以及成本投入不高等等。

其次，在应用焊接技术时，施工人员需要立足于工程开展实际情况科学选用焊接方式，具体来看应当严格遵循着由中心向四周过渡的顺序展开扩散焊接工作。针对竖向结构而言，工作人员在进行焊接工作时需要按照特定的顺序进行操作，以免各步骤之间出现相互影响的问题。在开展钢结构柱和柱之间焊接工作时，应当安排两个专门的工作人员进行操作，与此同时还要第一时间针对焊缝层采取妥善的清理措施，以免其在焊接的过程中出现过多的杂质。

最后，在实际开展焊接作业时不可避免地会生出热量，如果其焊接未能够在规定的时间范围内完成冷却，便会在极大程度上增加钢结构出现变形问题的概率。基于此，相关工作人员需要科学落实对于相关焊接方法的选用，以充分展现出其在变形控制的优势作用。

2.3 技术管理

针对超高层建筑而言，其在使用钢结构施工技术的过程中大多面临着一定的特殊性，这要求施工人员在实际应用相关技术时需要配合相应的技术管理措施，与此同时还要充分同当前各种新型的信息技术相结合，以从根本上提升结构体施工的科学性与合理性。施工人员需要全方位开展对于相关施工数据的合理监控工作，继而采取针对性的优化措施，提升结构体施工质量，确保其能够同主体的设计要求相适应。而安全管理工作的落实则能够保障现场设备和人员的平稳运行，为环境整体安全性的提升提供充足的保障。

2.3.1 引入BIM技术

在以往进行超高层建筑工程钢结构施工的过程中不可避免地会遇到各个工种之间协调配合度不够出现的结构碰撞等现象，所以在施工阶段，相关人员应当尽可能强化对于BIM技术的合理使用，以从源头上规避各个结构体之间发生碰撞。具体来看，技术人员可以在使用BIM技术的基础上针对超高层建筑中的各种设备管线和结构梁柱之间所呈现出的相关关系展开建模工作，进而在正式施工之前便明确判断其各方面情况，第一时间采取相应的优化改善措施，此举能够尽可能减少钢结构各个系统的碰撞，还可以提升建筑物内部规划成效，最终助力超高层建筑整体应用质量的提高。

2.3.2 强化数据监控

超高层建筑钢结构本身有着相对复杂的结构体系，也没有形成良好的视线条件，并且在施工的过程中存在着较高的施工要求，所以施工人员需要实时动态地开展对于施工数据的监控工作，基于各种仪器设备的使用保障结构体可以充分同设计要求相适应。施工人员需要着眼于全局展开系统化的分析工作，更加详细科学地针对那些极易产生问题的部位展开核查工作，以从根本上为建筑整体安全性和稳定性的提升创造良好的条件。

2.3.3 安装质量控制

钢结构安装是整个钢结构施工中最为关键和基础的环节之一，安装质量直接关系到超高层建筑在正式投入使用之后的效果，所以应当在各种技术的应用阶段加强对于质量的控制。工作人员在正式进入到安装施工环节之前，需要先妥善处理好相应的安排和规划工作，进而从具体的要求和标准出发进行施工。施工人员应当立足于钢柱分段的具体状况进行合理分配，保障其可以有效适应结构的多方面需求。当进入到钢结构吊装环节之后，应强化控制钢结构自身的实际强度，促使其有效适应施工要求，并在合理应用自动式塔式起重机的过程中有效把控其具体的起吊高度，以适应施工各方面的要求。在此过程中，相关工作人员需要注重标准节框架合理施工，重点关注那些特殊节所处的框架位置，确保各项操作的开展都综合考虑了其特殊性以及实际标准，在正式进入到钢结构安装工作之前，施工人员需要在综合考虑相关影响因素的基础上全面落实对于钢柱连接设施的合理检查工作，使得其各个环节都能够满足标准要求，这样便可以为后续安装工作的高质量开展奠定坚实的基础。

2.3.4 加强安全防护

在施工阶段，工作人员大多会选用焊接的方法实现钢柱之间的链接，这样便能够充分提高连接位置的牢固性，若是不可以使用焊接的方式便应当灵活使用相关工具进行连接，并保障前期连接的牢固性，在完成之后才能够正式进入到吊装环节中。在钢梁的连接方面，工作人员在使用传统焊接方式的同时还可以通过对于高强螺栓的使用连接柱子和钢梁的节点，而在其节点处还应当合理使用钢制脚手，以提升其使用的灵活程度，为其高效移动创造良好的条件。除此以外，施工人员需要合理安设安全防护网，超高层钢结构建筑施工一旦出现坠落物便会严重危害周边行人的安全，而良好的安全防护网可以尽可能避免因为掉落杂物所出现的人员伤亡事故。除了水平防护网以外，竖向和挑网防护网同样可以起到一定的防护作用，受到穿插施工的影响，施工人员应当额外进行压型钢板隔离层的合理设置，以有效起到相应的安全保护作用。

3 结论

综上所述，将钢结构应用在超高层的建筑工程中能够体现出较强的应用优势，对于建筑本身建设效果、应用质量的提升有着积极的促进作用。因此，相关研究人员应当加强对于钢结构施工技术的认识程度，进而在实践中掌握其应用技巧，并配合相应的技术管理措施，充分保障各种技术的应用水平，真正展现出钢结构在超高层建筑中的实际应用成效。