超高層建筑鋼結構的關鍵施工技術分析

文/王文杰 寧夏第五建筑公司 寧夏銀川 750021

超高層建筑鋼結構的關鍵施工技術分析

文/王文杰 寧夏第五建筑公司 寧夏銀川 750021

本文分析了現代大型超高層鋼結構的結構特點及對施工的影響，同時從設備選擇、測量技術、焊接技術等多方面分析了施工企業應如何進行超高層建筑鋼結構施工，以便提高我國超高層建筑的施工質量以及安全性。

超高層建筑；鋼結構施工；措施

1、現代大型超高層鋼結構的結構特點及對施工的影響

超高層建筑鋼結構基本都具備高、重等特點。建筑物高度可達幾百米之上，對施工企業的施工技術要求較高。超高層建筑物需要施工人員進行高空作業，也是對施工企業安全防護措施的考驗。上海環球金融中心高度為492m，臺北國際金融中心的高度達到508m，可見，超高層建筑物的高度正在不斷增加。不僅如此，超高層建筑物高度增加，便代表所使用的鋼結構質量也應相應提高，鋼結構的重量也會隨之增加。

施工企業應不斷更新自身運輸鋼結構的工具，以適應重量逐漸加重的鋼結構。近些年來，超高層建筑物在為人類提供活動空間的同時，也更為注重視覺上的追求。于是超高層建筑物的建筑風格也有所變化，出現如下較為特殊的特點：其一，斜。以西班牙馬德里的超高層建筑物歐洲之門雙塔為例，建筑物設計時雙塔按照一定角度傾斜，且傾斜角達到15度，施工企業施工過程中，可能會出現水平變形，對施工企業的施工技術有較高要求。

第二，扭。部分建筑設計完成之后整體呈螺旋上升形狀。以廣州新電視塔為例，鋼結構從下而上扭曲了約45度，結構呈現三維傾斜的狀態。施工企業在進行該類建筑物施工時，無法輕易對鋼結構各部分進行定位，且此時鋼結構會受到溫度的影響，荷載量產生變化。第三，懸。部分超高層建筑局部懸空，且懸空部分距地面較高。如CCTV電視臺新臺址，該超高層建筑物延伸出巨大的懸臂。施工企業在進行該部分施工時，需考慮如何進行結構吊裝，同時還需考慮變形對鋼結構的影響，對鋼結構變形的控制極為復雜與困難。高層吊裝對施工人員的安全也具有一定威脅，導致施工較為困難。

2、超高層建筑物的施工技術以及具體措施

2.1 機械設備的選擇

施工企業在承包項目之后，需先對項目要求有所了解，并對施工現場進行實地考察，確定工具的選擇與購置。施工企業在施工之前選擇與項目情況相符的吊裝機械，為之后的施工奠定了基礎，使得施工能夠順利進行。以目前建筑行業的發展而言，塔式起重機依舊是施工企業進行超高層建筑物施工的主要施工設備，該設備主要負責進行高空吊裝作業。

除塔式起重機以外，施工企業還應準備履帶吊、門式起重機作為輔助設備，負責搬運施工用的鋼構件，還可以進行低空吊裝作業。如今，液壓集群千斤頂發展迅速，在超高層建筑物建造當中的應用也較為頻繁，受到廣大施工企業的青睞。其在施工現場當中主要負責對大型鋼構件、組裝而成的鋼構件甚至是整體鋼結構進行升高、平移以及旋轉，將構件放置于施工方案當指定位置。以我國廣州新電視塔建造工程為例，施工企業應根據外框筒結構建造特點以及實際情況進行施工工具選擇。

在對廣州新電視塔進行全面考察之后，施工企業應選擇使用兩臺重量達1200tm級別的M900D式塔吊進行施工，作為施工當中的主要起重機械，主要負責實施鋼結構的吊裝作業，同時負責將鋼結構放置于施工方案當指定位置。兩臺機械進入施工現場之后，分別放置于核心筒的兩側。除此以外，施工人員還需考慮工期、鋼結構重量以及塔吊安裝時長等問題。因此，施工人員在實施高度不足100m的吊裝作業時，可用兩臺300t的履帶吊作為輔助設備，幫助施工人員進行施工，構成多條作業線，實現同步吊裝，從而縮減施工時長。

2.2 測量技術

超高層建筑物對施工企業的測量技術具有較高要求，施工方案設計人員需對測量基準點進行科學合理地設計，以便形成基準網。不僅如此，施工人員在進行測量過程中，也應選用正確合適的測量與校驗方法，同時還應注意對數值傳遞路線的選用，上述都是保證測量結果的基礎。

超高層建筑物高度過高，因此測量會受到通視條件的影響，無法輕易測量鋼結構。如今，施工企業較為常用的測量方式為雙重控制網，即施工人員通過GPS定位系統，對測量基線網進行測定以及設立，并使用高精度全站儀進行輔助與配合，利用空中三維坐標對鋼構件進行定位。

2.3 焊接技術

通常情況下，施工人員使用焊接技術對超高層建筑物的鋼構件進行連接，焊接量極大，對焊接質量的要求也較高。超高層建筑物的焊接施工往往需要在高空當中完成，施工人員的安全問題難以得到保障。若此時氣候較為惡劣，則施工條件不佳，施工難度也相應加大。

施工企業在施工開始之前，需對施工現場的氣候進行判斷，同時建立完善的施工人員保護措施。不僅如此，施工企業還應對即將使用的鋼材構建有所了解。施工企業在綜合分析上述因素之后，選擇合適施工的焊接方式、設備以及相應材料。

2.4 預變形技術

我國大部分超高層建筑物的設計愈發具有個性，存在斜、扭等較為特殊造型的建筑物數量較多。然而這類建筑物在建造過程中，往往會發生空間三維變形，這一問題不可避免，故而應該引起施工企業的注意，施工方案設計人員與施工人員也應重視該部分的設計與施工，對設計質量與施工質量進行控制，否則，空間三維變形必然會影響超高層建筑鋼結構的穩定性，若變形嚴重，甚至會對超高層建筑物整體的安全產生影響，進而引發事故。

不僅如此，超高層建筑物還會受到差異壓縮變形以及不均勻沉降的影響，施工企業在施工之前，應綜合考慮上述問題，并提出相應的解決方案，施工企業可采用預變形技術解決空間三維變形等影響鋼結構穩定性的問題。所謂預變形技術，指施工企業在施工之前，對施工全過程進行模擬與仿真實驗，并通過實驗獲得鋼結構各節點在吊裝與施工過程中持續變化、累積的變形值，并以該述據為基礎，對施工方案與技術進行調整。施工企業可對鋼構件的整體長度進行縮減或增加，或是要求施工人員在施工過程中，對預先反向變形值進行調整，以便鋼結構在施工完成之后與施工方案所限定的幾何位置之間基本不存在偏差，最大限度降低空間三維變形對鋼結構的影響，以達到穩定鋼結構的目的。

[1］萬榮濤.淺談超高層建筑鋼結構施工技術[J］.浙江建筑，2009（03）：33-37，58.

[2］趙玉寶.超高層建筑鋼結構施工技術與管理[J］.黑龍江科技信息，2014（14）：180.