簡議高層建筑鋼結構施工技術的應用

尤 疆 嚴文華

（江蘇雙樓建設集團有限公司 江蘇南京 210000）

簡議高層建筑鋼結構施工技術的應用

尤 疆 嚴文華

（江蘇雙樓建設集團有限公司 江蘇南京 210000）

隨著可利用土地的面積的逐漸少，高層建筑已經成為城市建筑的主要建設形式。鋼結構作為城市高層建筑的常見建設結構，其建設施工質量直接影響到建筑整體的安全性、可靠性，所以一定要對鋼結構施工技術進行嚴格控制管理。

高層建筑；鋼結構；施工優點；技術應用

前言

鑒于高層建筑對質量、性能以及安全的考慮，在高層建筑鋼結構施工中，除按照相應的流程進行施工外，還需要掌握其關鍵的施工技術，以保證高層建筑鋼結構的整體施工質量不受影響，提升高層建筑整體的安全性能。

1 高層鋼結構建筑的優點分析

1.1 塑性和韌性好

因為高層建筑的垂直高度較大，所以作用在單位面積上的重力負荷加重，需要地基承受較大的荷載。如果地基出現沉降不均現象，就會對整體建筑結構產生拉應力，威脅到高層建筑的安全。而由于鋼材的質地比較均勻，所以擁有良好的塑性和韌性，能夠承受較強的拉應力，避免混凝土裂縫的發生。在高層建筑整體處于強震的狀態下時，鋼材能夠將受力均勻的分布在整體結構上，避免因為局部受力過大而發生斷裂等現象。良好的塑性和韌性，提高了鋼材的塑造性能，并且能夠保持極佳的穩定性，提高建筑的抗震性，最大程度的確保高層建筑的安全性。

1.2 強度高，自重輕

鋼材不僅具有較好的韌性和塑性，并且強度較高，在受到應力作用時，能夠有效分散應力，實現整體承重，最大程度的減少應力荷載。在與混凝土結構施工相比，鋼材在豎向截面的面積要遠遠小于混凝土結構，所以鋼材的用量較少，一方面降低了施工的成本，另一方面還擴大了建筑的使用面積。因為鋼結構的整體重量要比混凝土小一半左右，所以在承受應力時的荷載也相對降低，能夠更好的應對地震以及各種應力造成的拉伸、擠壓等現象，有效的保證了高層建筑的穩定性和安全性。

1.3 綠色環保

鋼結構具有節能、綠色的特點，可以進行循環利用，產生的建筑垃圾相對來說較少。隨著當前社會經濟的不斷發展，人們對于環境要求越來越高，環保建筑是未來發展的主要趨勢，鋼結構可以很好地適應這個趨勢。鋼結構與其它結構相比，具有一定的自身特點和發展優勢，這種優勢目前已經得到了建筑行業的全面關注。在未來的高層建筑房屋施工中，鋼結構的應用會越來越廣泛。

2 工程概況

某建筑工程1～5樓為共用裙房，6樓以上均為兩個塔樓，東邊規劃為寫字樓，高為188m；西邊則為酒店式公寓，總共37層樓，高為138m。該工程的辦公塔樓由外框鋼管柱以及混凝土內核心筒組成豎向結構，以整板為基礎，梁柱與鋼管柱之間采用鋼筋混凝土環梁進行連接。建筑鋼結構總體重量大概為2800t，具體包含以下建筑物：公寓樓大概為600t，辦公樓大概為2200t。其中，辦公樓主要是通過相互結合伸臂桁架鋼結構以及19根鋼管柱構成的，公寓樓主要是通過10根型鋼混凝土結構構成的。

3 高層建筑鋼結構的施工技術應用

3.1 鋼結構內部剖析

鋼結構包含有伸臂鋼桁架和外框圓形鋼管柱等，而辦公樓則是由外框和核心筒進行組合。伸臂鋼桁架的鋼材為Q345GJB鋼，鋼管柱的鋼材為Q345B鋼，同時，外框共圓形鋼管混凝土柱有19根，往地下室的底板內鋪上生根，而其中的14根柱子都是伸向辦公樓的主屋面，長度為185.8m，5根柱子伸向177.35m，全部高面一共有8～9次的截面尺寸有所改變。為了能夠加大核心筒與外框柱間的側向剛度，特設伸臂桁架定于11層與26層作為突發狀況的人類避難層，每一層插入3榀，寬跨度為35.5m，高跨度為4.6m，其中單榀桁架的合理重量大概是25.8t。鋼管柱以及桁架的連接方式主要是通過鋼牛腿焊接完成，核心筒混凝土墻以及預埋在墻內的H型鋼骨柱主要是通過焊接來完成。辦公樓內部結構平面分布如圖1所示。

圖1 辦公樓內部結構平面分布

3.2 高層建筑鋼結構的鋼管柱分節

鋼管柱吊的分節主要是通過工程施工的實際現場情況來進行有效合理分節的。塔吊吊裝能力是分節高度確認的重要前提，建筑體中的辦公樓的部分組成是由19根圓形鋼管柱所組成的，它的斷層尺寸有8段為GKZ1、GKZ2，同時還有9段為GKZ3，外框鋼管柱的設計圖紙要參照以上尺寸來進行設計。實際施工中鋼管柱位置與基坑支撐若不進行一層一節分節很難避免兩者所可能產生的矛盾。同時，結合了實際經濟效益后，現場的吊裝能力依然按照兩層一節柱將外框鋼管柱分為24節。GKZ1鋼管柱分節見表1。

表1 部分GKZ1鋼管柱分節

3.3 高層建筑鋼結構的伸臂桁架分節與安裝

依照工程施工的順序，辦公樓的伸臂桁架分別設置在12層和27層，每一層都設置有3榀，一共6榀。單榀伸臂鋼桁架及分節單元如圖2所示。

圖2 單榀伸臂鋼桁架及分節單元

按照工程施工的設計圖紙，伸臂鋼桁架分別以斜腹桿和上下弦桿進行現場焊接，現場的散件可以作為臂鋼桁架安裝的依據來進行合理的安裝。單榀伸臂桁架是由下弦桿、斜腹桿、上弦桿所組成，安裝的具體方法為：首先將伸臂桁架的下弦桿固定安裝好后再插入伸臂桁架的斜腹桿，最后再將伸臂桁架的上弦桿安裝好以完成鋼管柱的安裝，如圖3所示。

圖3 伸臂桁架安裝流程圖

3.4 高層建筑鋼結構的“十”字柱安裝方法

建筑體中公寓樓的有效結構是應用“十”字柱安裝法，它主要是通過把5根側核心筒外邊的柱子用塔吊吊裝進行由下往上以后，再利用塔吊吊裝左側的5根柱子的方法進行安裝。“十”字柱安裝法是在施工現場由遠及近在進行的，它在地下室的第一節柱到頂部之間用塔吊吊裝起來進行連續施工，待“十”字柱腳錨栓成功安裝好之后再對其進行定位。需要注意的是，要避免柱的四面定位中心線以及地面定位中心線不對齊，作業人員要小心把控好“十”字柱的高度再準確無誤地定位在“十”字柱腳錨栓上，保持兩中心線的對齊吻合，很好去完成“十”字圖柱的定位工作，如圖4所示。

3.5 高層建筑鋼結構的鋼結構變形模擬計算

高層建筑的施工工程結構構件的內力可能會發生較多的變化，結構體常處于不可預測的變化之中，因此，這對高層建筑工程施工的要求是極為嚴格且難度是相當大的。倘若安全度得不到提高，很容易導致事故或者工程受阻的發生。為了能夠保障施工安全及施工正確方式，可以通過計算機有效進行模擬計算來進行安全保障的實施。計算機的模擬計算是以Me-chanical-U結構分析系統來進行，它結合beam188單元自定義截面技術將型鋼混凝土的符合截面制作出一個建立體，考慮型鋼內混凝土在外框里的結構強度以及穩定性可能帶來的影響，同時也考慮了樓板配筋和鋼筋混凝土核心筒兩者的對比強度所可能帶來的影響，合理通過荷載工況一呈現出的對比效果圖就工程施工過程的第一步以及重要的最后一步而言所得出的模擬計算結果來進行正確的判斷。

圖4 “十”字柱的就位工作分布圖

4 結束語

綜上所述，高層建筑鋼結構的鋼框架施工不僅包含了柱、鋼梁、測量校正、樓梯的吊裝、連接、壓型鋼板的鋪設等復雜工序，還充分表明了這是一項非常復雜的工程。要做好施工方面的工作，就要通過實踐進行不斷認識和改進技術，采取最為有效的施工技術措施，保證工程能有高質量的水平。

[1]何戰宇.高層建筑鋼結構施工技術[J].企業科技與發展，2010（12）.

[2]付春松.高層建筑鋼結構施工的關鍵技術和措施[J].中華民居（下旬刊），2014（05）.

[3]李鵬飛.高層建筑鋼結構施工技術要點分析[J].江西建材，2014（21）.

TU974

A

1673-0038（2015）45-0005-02

收稿日期：2015-10-18