高层建筑钢结构施工技术的相关探究

刘瑞城

（晋城宏圣建筑工程有限公司，山西 晋城 048000）

0 引言

钢结构是由钢制材料组成的结构，是整个建筑的主要组成部分。它的主要部件是型钢、钢板和钢构件等，每个部件通常通过焊接、螺钉等其他方法进行连接。钢结构建筑因其结构轻、施工方便而得到广泛应用。钢框架是目前我国最常见的高层建筑类型，具有面积大、安全、耐久等特点。由于高层钢结构施工的复杂性，对施工场地、人员、技术、设备等都有很高的要求。为了满足高层建筑日益增长的需求，有必要加强钢结构的施工工艺。相关部门应根据项目的具体情况，开展整个质量管理过程，不断优化施工技术，促进高层建筑施工的顺利进行[1]。

1 高层钢结构的优势

1.1 施工材料质地好

钢材加工应采用热轧和冷加工等工艺，然后采用适当的专业焊接技术。与其他建筑材料相比，这种类型的钢由于其高强度和高黏度，在强度和黏度方面具有显著优势。在一些大型建设项目中，横截面积较小，但承载力较大。因此，在一些大型项目中，其应用范围会更广，例如，长距离跨越或高荷载桥梁等都采用钢结构。

1.2 钢结构生产工艺成熟

本项目使用的钢结构的主要材料是钢。我国是一个钢铁大国，目前冶金技术相对成熟，主要在自动化方面，可以有效保证产品质量和强度。此外，还可以使用螺栓和焊接等方法进行连接，提高了施工效率。

1.3 可重复使用，环保

在全球竞争日益激烈和能源短缺的背景下，所有工业部门都将环境视为可持续发展的先决条件。钢的主要优点之一是可重复使用和高强度。同时，废金属也具有较高的回收应用价值，因此环保是钢结构的主要优势之一。

1.4 具有优良的结构性能

与钢筋混凝土结构相比，其主要优点是生产周期短，操作简单方便。材料本身结构荷载小，净重轻，有效减少了建筑基础的投资。钢结构稳定性强，抗震性能好，钢结构截面少，可以有效保证施工质量。

1.5 施工时间短

施工所需的结构构件可以由工厂加工制造，并在现场安装，减少脚手架支架安装，并使用压钢固定建筑物的混凝土地板以形成模板。混凝土施工和钢结构安装的交叉实施可以缩短施工时间。

1.6 建筑施工空间大

钢的抗压强度和抗弯强度都比混凝土要大得多。因此，在相同的条件下，减少钢材的横截面可以增加施工和使用的空间[2]。

2 高层建筑钢结构施工技术要点

2.1 预制模板施工技术

在高层建筑施工中，要根据工程的具体情况，科学控制工期和质量。与普通工程相比，工程建设中使用的工程结构复杂，工程建设过程中经常出现重复情况。因此，工程建设需要科学应用工程技术，充分考虑工程的工期，施工规划等要求应与施工的各个方面相结合，确保施工质量和安全。在具体的建设项目中，最基本的部分是现成钢结构的施工。根据不同的工程形式，采用不同的方法进行施工，如采用滑膜技术施工预制模板的竖向结构，必须保证构件的整体完整性。钢筒墙和剪力墙可采用吊装技术施工，基础模板可通过机械装置提升至标准高度，然后分段浇筑。预制模板施工应注意以下3 点。

（1）施工时应检查原材料和施工质量。例如，钢管检查的重点是检查钢管的完整性和规格，以及检查弯曲、变形和裂纹。此外，在钢管检查时，应监测螺栓外径与钢管内径的差值，并将螺栓外径和钢管内径的误差控制在3mm 以内，有效提高钢管结构的稳定性。

（2）在建立模板辅助结构时，施工单位应指导施工人员正确理解施工顺序。必须首先安装水平拉杆、水平剪刀撑等杆件应先搭设。否则，钢管的长度会影响钢材的安装过程，降低工作效率。

（3）在完成支撑系统后，施工单位应对已完成的支撑系统进行验收。验收过程中，不仅要注意扫地杆与地面的距离，还要注意天花板与最大水平杆的距离是否在0.2～0.3m。立柱之间使用的方法是对接，以确保不同类型杆件接头位置合适。在框架安装过程中，周围的建筑可以作为支撑系统，以降低框架的高度，影响建筑的稳定性[3]。

2.2 钢柱吊装

安装钢柱时，相关施工单位应牵头开展相关准备工作。在普通的高层建筑工程中，钢结构通常采用通用的吊装方法。简单地说，在地面上将钢梁和钢筋固定在一个平面上，然后再以圆点为中心将周围空间分割开来。在垂直方向上，必须严格遵循钢柱从下到上的安装顺序。在安装时，还需要考虑项目的实际面积，并确保每层钢筋都符合高水平的要求。必须进行基础夯实并逐步安装。

2.3 高层建筑焊接施工技术

高层建筑钢结构焊接施工的关键技术要求包括内腔的全面同步和焊接对称协调模式的选择。不同类型的焊接技术需要不同的焊接设备，施工技术人员必须掌握的焊接技术也各不相同。常用的焊接技术有以下两种。

（1）CO2气体保护焊操作工艺。在施工过程中，应根据产品厚度、焊接位置、焊丝粒径和熔滴过渡形状，考虑焊接耗材、焊丝的选择，以及焊接后电弧和电流电压的选择。电弧应与选定的电流相匹配。焊接方法根据钢结构情况选择，通常使用左侧焊接，可以清楚地看到焊条和熔池，有利于有效控制电极的形成。

（2）电渣焊的操作工艺。电渣焊是在高强度钢焊接的垂直部分进行的自动焊接。为有效保证施工过程中焊接功能的发挥，施工技术人员应科学选择相应的焊接工艺，并考虑焊接设备的预制是否能满足施工要求。

一般来说，钢结构内腔的垂直焊接方式的选择需要特殊的手动同步焊接才能连接到一个共同的内部配合面，需要多名施工人员进行接头加工。在焊接过程中，必须确保系统内外的空气不会与其他杂质混合。如果空气没有得到净化，会直接影响焊接排气装置和主要工作的内部输出。分段钢结构要求采用跳焊操作模式，以确保焊接精度和对接焊接。在具体的操作过程中需要安装特殊的变形限制设备，以提供基本的保护和相应的质量策略[4]。

2.4 主体结构安装

螺栓预埋完成后，必须将钢柱安装在适当的定位点上。由于钢柱的基本结构稳定性直接决定了钢结构的整体寿命和风险承受能力，因此这一环节是施工中最重要的一步。在海拔100m 以上的地方，人工施工受到限制，钢柱的安装主要采用悬挂方式。钢柱的重量沉，对空间的要求也更高。因此，出于安全和施工需要，在安装钢柱之前，必须将施工现场分开，形成一个相对独立的空间，然后必须使用平行吊装安装钢柱。在这个过程中，嵌入式螺钉有一定的碰撞风险，最直接的后果是螺钉松弛和稳定性降低。因此，必须为螺栓提供必要的保护措施，以避免可能对钢柱结构造成损坏的冲击，如吊装过程中的摩擦和碰撞。在吊装过程中，必须调整钢柱的位置，使其与设置的高度相匹配，控制误差在1mm 以内。对于目前在建的一些建筑，施工顺序不受限制，钢柱的布置取决于施工人员的操作技能，这在一定程度上改善了不同地方钢柱的差异。虽然不需要找平，但在同一建筑内放置钢柱的顺序应相同。避免在安装过程中出现重大错误[5]。

2.5 钢结构高强度螺栓连接

（1）当使用高强度螺钉时，有必要确保孔位置的准确性。目前常用的打孔方法有模板加工和多轴加工，但加工过程中使用的多轴加工工艺比传统工艺更复杂。因此，在加工过程中，它必须位于每个螺钉的一端，并且必须以两个或更多的间隔填充。高强度螺钉必须随意插入，不能锤击或强行固定到位。如果螺纹孔的一部分发生变化，则只能使用绞刀进行处理。禁止通过气割法进行扩孔，如果进行气割法扩孔会认为是严重的质量问题。

（2）在绞孔之前，有必要确保所有螺钉都是紧固的，直到压实后才能进行绞孔。在加工过程中，应该避免钢丝掉入堆焊处。用钻头钻孔后，必须清除孔周围的毛刺。

（3）预埋柱螺栓的位置必须非常精确。如果采用这种方法，不仅会给钢柱的安装带来一定的困难，还会严重影响施工效率。因此，有必要严格控制预制构件的安装位置。安装完成后，应严格控制底座的坐标位置。

（4）处理完所有部件后，应将高强度螺栓固定在同一方向。箱体部件的连接由内而外用螺钉固定。如果在使用过程中安装困难，可以将螺钉从反方向安装。

2.6 充分考虑防腐设计

如果处于潮湿的环境，钢结构长期暴露在空气中而极易受到腐蚀。如果钢结构被腐蚀，不仅会减少钢结构的横截面，还会在钢结构表面产生腐蚀坑，从而降低钢结构的耐久性。因此，在设计防腐钢结构时，设计人员必须结合实际情况进行考虑。防腐设计主要包括在钢结构表面涂覆防腐材料。所用材料应具有耐腐蚀性高、附着力强、密度高、疏水性强等特点，能有效防止氯化物、氧气和水离子腐蚀，从而有效保护钢结构。在酸性环境中，应特别注意使用特殊的氯磺酸涂料来保护钢结构[6]。

2.7 高层建筑钢结构施工的预变形控制技术

由于高层建筑钢结构体积大、重量大，在未来使用过程中会对环境产生影响，造成压缩、变形和沉降等问题。因此，在施工过程中必须采用适当的预变形控制技术。应用最广泛的预变形控制技术主要是通过模拟和实践获得高层钢结构的变形数据，计算施工过程中特定阶段的变形次数，调整结构特定阶段的长度，或预留混凝土楼板带[7]。采用钢梁吊装拱等措施，防止和纠正拱的变形。

3 建筑钢结构施工控制措施

3.1 提高钢结构施工质量

针对我国高层建筑施工中的一些问题，有关部门应从钢材入手，加强钢材质量控制，组织专业采购人员采购原材料并进行专业技术培训，提高采购人员对钢材质量的认识。制定合理的管理措施，定期对钢材进行质量控制，确保建设项目的质量，最大限度地发挥自身效益，从而提高绩效[8]。

3.2 提升钢结构焊接品质

由于其特殊性，可能会对不同的环境条件造成不同程度的干扰，导致其无法充分体现自身功能，这将对后续的工程工作产生一定的负面影响，从而引发大量的安全风险。因此，在钢结构施工中，有必要提高整体焊接质量，加强焊接工艺管理，确保焊接工艺符合设计质量和强度，从而为后续施工的顺利进行奠定基础[9]。

3.3 加强建筑人员培训

随着现代科学技术的发展，钢结构焊接技术不断发展和完善。传统的连接技术已不能满足现代工业建筑的要求，因此有必要加强焊工的培训。定期举办具有专业经验的高质量专家讲座。课程内容包括理论和实践。理论知识的学习可以支持实际学习，使焊工更容易学习新技能和技术[10]。另外，提高焊工的安全意识，需要在焊接过程中穿戴防护服，以避免焊接过程中的潜在安全风险。确保焊工的安全。提高焊工的质量意识，避免个人因素影响焊接质量，最终会导致高层建筑的质量问题。

3.4 重视钢结构的制作，合理选择安装单位

在钢结构的实际施工中，既有预制件，也有实际安装。这两个方面可以由一个建筑企业完成，但有时也可以由两个不同的建筑企业完成。近年来，钢结构建筑市场发展迅速，但普通钢结构单位企业规模较小，大型钢结构企业不多，这方面还不够成熟[11]。在钢结构制造中，装配组织关注其企业是否具有相关资质、生产规模、技术人员数量、合格工人数量等，是否具有资质证书，以及机械设备是否正常运行，企业的整体效率等。钢结构资质只能通过专项审批才能获得。

4 结语

随着钢结构在建筑中越来越受欢迎，其在建筑中的作用越来越突出，越来越受建筑企业的欢迎。在具体项目中，应做好相应的初步设计，根据项目要求进行工程建设，并开展相应的监理工作。高层建筑中使用的钢结构具有较高的承载强度，也具有与时俱进的优点。因此，有必要对施工过程的各个方面进行全面的技术检查和方案制定，以确保钢结构施工能够实现关键技术突破，提高高层建筑施工整体质量。