高層建筑鋼結構的施工技術探討

鄒旭東

摘要：本文主要針對某工程鋼結構的施工技術展開了探討，對鋼結構的施工技術作了系統的論述，并對鋼結構變形模擬計算作了分析，以期能為有關方面的需要提供有益的參考和借鑒。

關鍵詞：高層建筑；鋼結構；施工技術

鋼結構建筑具有抗震性能好、施工周期短、工業化程度高、環保效果好等特點，在近年的高層建筑工程中被越來越廣泛的應用。但是高層建筑鋼結構的施工存在著一定的危險性，因此，需要我們在施工過程中根據規范及工程實際情況進行合理的施工，并采取相應的施工技術措施來確保工程的質量，防止安全事故的發生。

1工程概況

某建筑工程，地下一層，地上11層，高度43.8m，建筑面積約38778㎡，由南北兩個塔樓，從地下室到三層為連體結構，3-9層位分體塔樓，在10F-屋面即頂層設有一層連體結構組成的建筑，建筑內設有教室、實驗室、會議室、辦公室等功能，采用鋼筋混凝土框架剪力墻力墻結構體系。如圖1所示。

圖1 建筑效果圖

2施工難點

本工程鋼結構屋面連體桁架跨度大、重量大、桁架高度達到一個樓層的高度（4.9 m）難以在馬路上進行整體運輸，只能在工廠分解制作，然后再現場拼裝。同時安裝高度大，采用現場塔吊安裝吊裝能力不能滿足要求，而大型吊機無法達到，因此安裝難度大。鋼骨混凝土結構型鋼柱與梁的受力鋼筋、箍筋連接復雜，型鋼梁與梁的拉筋、柱的縱向鋼筋連接關系復雜。因此在鋼柱加工制作時，必須充分考慮這些復雜的施工問題才能保證整個施工優質，高效的完成。

3 鋼結構施工技術

3.1 結構體系及其布置

本項目采用框架剪力墻結構體系，但又與常規的框剪結構體系有很大不同。在豎向，角部四個框筒一直延續到塔樓頂部。由于框筒尺寸因建筑要求而發生變化，最大懸挑6m。南北邊各布置有數道剪力墻，一直延伸到8 層板面，為滿足建筑要求，剪力墻長度延豎向是變化的，最大懸挑達6 m，八層板面以上由斜柱支撐上部連接體，詳見圖2。

圖2 結構典型平面布置圖

3.2 節鋼柱安裝

根據工程實際情況對鋼柱進行合理分節，分節高度由塔吊吊裝能力來確定。根據鋼柱的底標高調整好螺母，然后鋼柱直接安裝就位。鋼柱起吊方式如圖3所示。

圖3 鋼柱起吊方式

當鋼柱吊到就位上方200㎜ 時，應停機穩定，對準螺栓孔和十字線后，緩慢下落，下落中應避免磕碰地腳螺栓絲扣，當柱腳剛與基礎接觸后應停止下落，檢查鋼柱四邊中心線與基礎十字軸線對準情況（四邊要兼顧）和柱腳下的鋼墊板位置，數量是否正確，如有不符應立即調整，經調整鋼柱的就位偏差在3㎜以內后，再下落鋼柱，使之落實，收緊四個方向的纜風繩，擰緊地腳鎖緊螺母，如受環境條件限制，不能拉設纜風繩時，則可以采用在相應方向上以硬支撐的方式進行固定和校正。如圖4所示。

圖4 鋼柱臨時校正調整圖

先在柱身標定高基準點，然后以水準儀測定其差值，利用柱腳底板下調整螺母來調整鋼柱的標高和垂直偏差。或加減柱腳底板下的斜墊片，墊塊來調整鋼柱的標高。墊板與基礎面和柱底面的接觸應平整、緊密。

3.3 上部鋼柱的安裝

上部鋼柱的安裝與首段鋼柱的安裝不同點在于柱腳的連接固定方式上同。鋼柱吊點設置在鋼柱的上部，利用四個臨時連接耳板作為吊點。吊裝前，下節鋼柱頂面和本節鋼柱底面的渣土和浮銹要清除干靜，保證上下節鋼柱對接面接解頂緊。下節鋼柱頂面標高和軸線編差、鋼柱扭曲值一定要控制在規范以內，在上節鋼柱吊裝時要考慮進行反向偏移回歸原位的處理，逐節進行糾偏，避免造成累積誤差過大。

鋼柱吊裝到位后，鋼柱的中心線應與下面一段鋼柱的中心線吻合，并四面兼顧，活動雙夾板平穩插入下節柱對應的安裝耳板上，穿好連接螺栓，連接好臨時連接夾板，并及時拉設纜風繩對鋼柱進一步進行穩固，校正后進行焊接，腹板采取全熔透的對接焊縫。鋼柱連接如圖5所示。

圖5 鋼柱連接

4 鋼結構變形模擬計算

本工程的施工要求高，難度大；同時，施工過程中結構構件的內力和變形狀態與設計狀態不符，結構體系處于時變狀態，隨著施工過程的不斷進行，結構構件的內力隨著時間的變化而變化，有時甚至達到不安全的狀態，從而必須進行施工過程計算機仿真計算，以保證施工過程中結構和構件的安全。根據選取的不利荷載工況組合、擬定的施工步驟及擬采用的施工措施，對本工程的施工過程進行計算機跟蹤仿真計算。

計算采用通用有限元軟件ANSYS11.0的Me-chanical-U結構分析模塊來完成。在模型中，梁、柱構件采用beam188空間梁單元，鋼筋混凝土核心筒和樓板采用shell181板殼單元。其中，利用beam188單元自定義截面技術建立了型鋼混凝土復合截面，考慮了外框筒型鋼內混凝土對結構強度、剛度和穩定性的影響；利用shell181單元自定義的Sandwich夾層單元，考慮了鋼筋混凝土核心筒和樓板配筋對強度的影響。

通過對比僅考慮荷載工況一（自重+風載+施工荷載（G+Wind_X+C）/X向風）的作用下，施工第一步與施工結束（十二步）的模擬計算結果，來最終判斷本施工方案的正確性。其余荷載工況二（自重+風載+施工荷載（G+Wind_Y+C）/Y向風）的計算方法也是相同的。

5 結語

綜上所述，鋼框架的施工，主要包括鋼柱、鋼梁、測量校正、樓梯的吊裝、連接、壓型鋼板的鋪設等工序，可以說是一項極為復雜的工程。因此，為了做好有關方面的施工，就必須要采取有效的施工技術進行施工，以保障工程的施工質量。

參考文獻：

[1]張建文.高層建筑中鋼結構施工技術探討[J].山東工業技術.2014（18）.

[2]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）.