試析鋼結構在高層建筑工程中的應用

馮沖 駱冰

(河南省第二建筑工程發展有限公司，河南 新鄉 453000)

一 前言

近幾年我國市場經濟的發展速度不斷加快，因而促使建筑規模得到擴大，也進一步的將鋼結構施工技術應用到高層建筑施工中去。鋼結構施工工藝和普通的混凝土施工工藝不同，它對工程的施工質量有著更高的要求，在施工過程中，現場施工作業人員一定要嚴格按照鋼結構的施工圖紙進行施工，每個工序的施工質量都要嚴格進行控制，施工完成后監理人員還要認真檢查上道工序的施工質量，在確保萬無一失后才能開展下一道工序的施工。

二 高層建筑物的結構體系

建筑工程分為多種，其種類不同，因而采用的結構體系也不一樣。像高層以及超高層的建筑結構體系中常會采用鋼筋混凝土的結構體系、混合型體系以及鋼結構體系。如果從建筑物的實際受力情況來判斷則可把建筑物的結構系統分為以下六種:第一，束筒結構體系;第二，筒中筒結構體系;第三框－簡結構體系;第四，框架－剪力墻結構體系;第五，剪力墻體系;第六，框架機構體系。這六種鋼結構鋼結構體系的強度大，自重比較輕，因而被廣泛的應用到高層建筑施工當中去。由于鋼結構混凝土鋼結構的體積和質量都很大，因而它常被用在建造建筑物基礎上。

三 鋼結構系統在高層建筑施工項目中的應用

1．鋼結構性能

鋼結構和混凝土結構差別很大，前者明顯的施工功效要比后者好，但是由于鋼結構的導熱系數比較大，因而耐火性能極差，當溫度處于600℃時鋼結構就會因變形而導致承載能力降低，從而促使建筑物坍塌等大型安全事故發生。導熱系數差也因而成了鋼結構最致命的缺陷，與此同時鋼結構在高層建筑的工程中還受到一些因素的制約，這也對其施工效果產生了一定的影響。隨著科學技術的不斷進步，許多鋼結構生產廠家借助先進技術改進了鋼結構的不足之處，并研發出了新型的耐火性能特別好的鋼材產品，供施工單位使用。試驗表明這類材料即便處于高溫下也能保持理想的性能狀態，其耐火性能也得到了很大的提高。不過這種新型鋼材料的造價成本很高，因而會給建筑功臣的施工成本帶來負擔，故而更多的施工單位為了節省成本，施工時仍然選購普通的鋼材，并采用防火材料對其進行特殊處理，進而使得建筑物的防火性能可以滿足施工設計規范的要求。根據調查數據可知，每年鋼結構安裝制作使用的費用里面，大概有三分之一都用在了防火涂裝上。所以房屋建筑施工時，鋼結構用料的選取，一定要在滿足工程實際所需的基礎上充分考慮所選材料的性價比，盡量的將工程的施工成本降到最低。

2．鋼結構的節點設計以及施工

在高程建筑中，需要把多個構件的節點連接起來，然后將其建立成一個完整的鋼結構體系。對于整個工程來說節點位置的設置以及施工非常關鍵，一旦出現問題就會影響到工程的施工質量。

(1)節點設計的要求

施工人員在設計鋼結構的節點時，必須著重考慮傳力可靠因素，其次還要把施工流程的簡捷以及施工成本的控制納入考慮范圍內。通常節點設置前選擇一個節點預先進行試驗，以所獲數據來判斷整個鋼結構的受力情況，這樣也能為更加準確合理的設計鋼結構提供有利的數據，進而保證節點的剛度以及強度能夠符合施工規定要求的。

(2)節點連接的應用

高層建筑施工中，鋼結構的節點要區別對待，也就是說每個位置設置的節點都要充分考慮到該位置所處區域的實際情況。節點設計時一定要將建筑物的抗震能力、彈塑性階段的鋼結構性質以及風荷載等各種因素都納入考慮范圍之內，從而使得工程實際所需得到滿足;當施工時不需要考慮抗震因素時，節點設計就處于彈性階段了。

(3)將節點連接起來

節點安裝好后就要對其進行固結，高層建筑的施工人員才會采取高強度螺栓以及焊接方法進行固接。焊接施工后，要采用探傷設備來對焊接的質量進行檢測，如果檢測的結果能夠達到施工規定，就說明工程這個環節的施工質量是沒問題的。當連接高強度螺栓時，施工人員要充分考慮受力情況可能對構件造成的影響;此外一些構件因自身力度不夠，還要對其施加一定的預作用力，以確保螺栓能夠緊密牢固的連接在一起，從而避免構件滑移現象的發生。

3．制作與安裝構件

(1)控制軸線，科學定位

在高層建筑工程中采用鋼結構進行施工時，要布置一些控制軸線，它們既可以位于建筑物內部，也可處于外部，而且要隨時進行復核，等到確保軸線精度能夠達到施工規范規定的標準后，才可以把它當作測量控制的根據，然后借助激光儀或者經緯儀正確進行引導，并開展構件的安裝作業。安裝鋼構件的過程中，精致引用上街鋼柱測量所得的參數，而是要重新多地面軸線進行測量并將其控制住，只有這樣才能預防安裝誤差累積的出現。鋼結構的基礎和鋼柱要采用埋入式的鋼式柱腳將二者連接起來，然后再用強度很高的螺栓將混凝土基礎和柱腳牢固的連接在一起，最后進行預埋。預埋過程中，要堅持按照基準軸線為參照物來預埋地腳螺栓;施工人員一定要嚴格控制這個環節的施工質量，不允許一點誤差的存在，一旦有就要將其拆除重新進行安裝，但是不允許強制進行安裝操作。

(2)合理制作和安裝鋼柱

鋼柱是高層建筑中用來承受豎向荷載力的最主要部件之一，它對整個工程的承重體系起著非常關鍵的作用。制作和安裝鋼柱是鋼結構施工施工過程中非常關鍵的環節，所以施工人員一定要按照施工規范進行操作。制作鋼柱時，一定要嚴格控制鋼柱的精度，以免下料時因受多種因素影響而出現誤差，影響到鋼構件成品的精度以及施工質量。一些已經安裝好的鋼構件要依次進行編號以作區分;一些鋼柱的橫截面可能相同，也要作清除的標記，并且不允許隨意進行調換，以免安裝過程中出現差池。為了確保能夠嚴格控制鋼柱的制作和安裝過程，施工人員要從以下幾個方面著手:

第一、按照施工設計要求給鋼柱各部件選擇合適的安裝位置，如果存在誤差也只能在施工設計和規范規定的范圍之內。

第二、通常鋼柱裝配部位的標高會采用絕對標高以及相對標高兩種方式進行控制。所謂絕對標高是指要嚴格的控制每一根鋼柱的實際標高，并且施工規范還要求，鋼柱的制作及安裝人員要分別對每一根鋼柱存在的變形誤差以及制作誤差進行控制，而且要確保鋼柱的誤差不會超過施工設計及規范規定的范圍，進而從整體上將整個建筑工程可能存在的誤差控制住，以提高建筑物的質量。絕對標高控制是針對樓層在12層以上的房屋建筑物而言的，而相對標高常用于12層以下的建筑物中，對于豎向荷載變形以及焊接變形產生的誤差通常不會考慮，它所允許的鋼柱長度存在的誤差需保持在3毫米以內。施工人員在計算鋼柱的誤差值時，要確保它的總和小于建筑物總高度誤差，這樣才能滿足施工規范規定的要求。

(3)制作和安裝框架梁

在高層建筑工程中，鋼結構的另外一個重要組成部分是框架梁。工廠在生產制作框架梁時要采用預制法，等到框架梁只做好后才能送到施工現場進行安裝。不過框架料在下料前，要充分考慮割縫以及焊接時引起的變形收縮所帶來的損失等諸多因素，且要保持下料的長度比實際設計的長度要長;框架梁的成品以及裝配使用的部件要按照類別分別進行編號，以免混淆了，這樣也能進一步確保鋼結構的制成品能夠達到施工設計以及施工規范要求的標準，與此同時也能節省材料;施工人員要充分利用框架梁受力的特點，在框架梁和鋼柱之間的連接處選擇一個位置設立一個懸臂短梁，它的斷面要呈H型，從而確保框架梁具備充足的承載力來滿足施工規范的要求;在對框架梁和懸臂梁翼緣進行焊接時，要采取剛性連接法，腹板則需選用貼角來焊縫，焊接時要采用剖口熔透焊縫，通過將鋼柱和框架梁牢固的連接在一起，使得整個框架梁的承載力進一步的增強;由于混凝土結構的加工精度比較低，當把框架梁和混凝土結構連接在一起時，很容易在安裝的時候出現誤差，這時就需要在腹板上選擇一個合適位置鑿開一盒橢圓孔來處理誤差，需注意的是橢圓孔的邊距要和施工規范要求的一致，而且圓孔的長向尺寸一定不能超過螺栓直徑的2倍。

四 結語

高層建筑工程中對鋼結構的施工要求特別嚴，這是因為鋼結構的施工工藝非常復雜。近幾年我國的經濟取得了很大的進步，相應的也帶動了城市化進程的發展，進而使得鋼結構在高層建筑工程施工中得到了更加廣泛的應用。然而我國的鋼結構施工技術與發達國家的鋼結構施工技術還存在著很大的差距，所以我國的鋼結構施工技術水平仍然需要提高，這就需要施工技術人員不斷提高對技術研究和創新的認識，并加強對外國先進技術的學習，進而不斷地改善我國鋼結構施工技術存在的不足，從而促使其施工效率的提高，推動我國高層建筑的鋼結構施工技術能夠跟上發達國家的施工技術水平。

［1］崔曉強，郭彥林，葉可明．大跨度鋼結構施工過程的結構分析方法研究［J］．工程力學．2006(05)．

［2］郭彥林，崔曉強．大跨度復雜鋼結構施工過程中的若干技術問題及探討［J］．工業建筑．2004(12)．

［3］趙偉．超高層建筑鋼結構施工技術與管理［J］．鋼結構．2007(11)．

［4］鄭茁．建筑工程中超高層鋼結構旋工管理技術［J］．中國新技術新產品．2011(07)．

［5］施東紅，何漢林，邱黎．廣東電信廣場工程建筑新技術創新開發與應用［J］．廣東土木與建筑．2007(02)．

［6］崔勇剛．超高層建筑施工技術要點分析［J］．建設科技．2011(13)．