超高層建筑鋼結(jié)構(gòu)施工的關(guān)鍵技術(shù)和措施

趙雄飛　趙陽　淮飛

摘要：伴隨城市土地供求矛盾加劇，超高層建筑很大程度地緩解了當(dāng)前城市用地緊張的問題，美化城市的同時(shí)反映出一個(gè)城市的經(jīng)濟(jì)實(shí)力。在超高層建筑中鋼結(jié)構(gòu)占很大比例，隨著超高層建筑越建越高，其施工難度也不斷增大。因此，保證并提高鋼結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量，成為行業(yè)發(fā)展亟需解決的任務(wù)。本文將結(jié)合筆者多年設(shè)計(jì)施工實(shí)踐，首先對(duì)鋼結(jié)構(gòu)及其優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行概述，隨后對(duì)其施工前準(zhǔn)備工作展開論述，最后重點(diǎn)探究出一些鋼結(jié)構(gòu)施工的關(guān)鍵技術(shù)和措施。

關(guān)鍵詞：超高層建筑；鋼結(jié)構(gòu)施工；關(guān)鍵技術(shù)；措施

中圖分類號(hào)：TU974 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674—3024（2016）05—99—02

1超高層建筑鋼結(jié)構(gòu)及其優(yōu)點(diǎn)概述

發(fā)達(dá)國(guó)家鋼結(jié)構(gòu)建筑面積占總建筑面積的10%以上，美、日等國(guó)更是超過40%，因?yàn)殇摻Y(jié)構(gòu)建筑具有眾多的優(yōu)點(diǎn)：①便于實(shí)現(xiàn)建筑工業(yè)化，即建筑設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化、部品部件工業(yè)化、現(xiàn)場(chǎng)施工裝配化、土建裝修一體化、管理運(yùn)營(yíng)信息化。鋼構(gòu)件一般在工廠加工，運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場(chǎng)，吊裝就位，通過高強(qiáng)螺栓連接或焊接形成結(jié)構(gòu)體系；②鋼結(jié)構(gòu)可回收循環(huán)使用，是真正的綠色建材，可持續(xù)發(fā)展、循環(huán)再利用的理念體現(xiàn)在建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、施工、建造、拆除及異地重建的全過程；施工過程中節(jié)約大量水資源，減少了建筑垃圾的產(chǎn)生，從而減小了對(duì)環(huán)境的污染；③鋼結(jié)構(gòu)由于具有自重輕、強(qiáng)度高、延性好等優(yōu)點(diǎn)，其抗震性能較傳統(tǒng)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)大幅提高；④施工速度快，施工現(xiàn)場(chǎng)濕作業(yè)量較傳統(tǒng)混凝土結(jié)構(gòu)大大減少，不需搭設(shè)腳手架，可實(shí)現(xiàn)災(zāi)后快速修復(fù)，災(zāi)后快速重建。

譬如，遠(yuǎn)大可建工業(yè)化裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑突出的優(yōu)點(diǎn)是采用工廠生產(chǎn)的成品標(biāo)準(zhǔn)模塊，強(qiáng)化了建筑系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和通用化，建筑現(xiàn)場(chǎng)安裝施工量?jī)H占整個(gè)建筑用工量的7%，工廠化成都達(dá)到93%。在現(xiàn)場(chǎng)采用法蘭和高強(qiáng)螺栓進(jìn)行拼接，實(shí)現(xiàn)搭積木式快速施工安裝。采用鋼桁架支撐壓型鋼板混凝土組合樓板形成主板，集成了樓板、輕質(zhì)墻板和水暖電等管線綜合。施工現(xiàn)場(chǎng)做到“無火、無水、無塵、無垃圾”，建筑垃圾只有1%；

相比于發(fā)達(dá)國(guó)家，我國(guó)目前鋼結(jié)構(gòu)建筑面積占總建筑面積還不到5%，作為世界上建筑規(guī)模、鋼材產(chǎn)量最大的國(guó)家，鋼結(jié)構(gòu)建筑發(fā)展嚴(yán)重滯后。在經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型和生態(tài)環(huán)境的雙重壓力下，發(fā)展工業(yè)化裝配式鋼結(jié)構(gòu)是我國(guó)綠色建筑和生態(tài)文明建設(shè)的迫切要求。

2超高層建筑鋼結(jié)構(gòu)施工前準(zhǔn)備工作

施工前的準(zhǔn)備工作是保證工程后續(xù)工作正常運(yùn)作的重要前提條件，因此應(yīng)當(dāng)予以充分重視。第一，做好施工圖紙的會(huì)審工作。圖紙是施工的重要依據(jù)，因此，在正式開始施工前，相關(guān)建立單位應(yīng)當(dāng)組織相關(guān)人員對(duì)圖紙要求、項(xiàng)目工藝選擇、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范等內(nèi)容進(jìn)行全面熟悉與掌握，并準(zhǔn)確掌握設(shè)計(jì)意圖。此外，還應(yīng)組織相關(guān)技術(shù)人員來會(huì)審圖紙，核查施工圖紙有無出現(xiàn)錯(cuò)誤或遺漏的地方，并及時(shí)采取相應(yīng)的解決對(duì)策，以避免由于圖紙問題而影響到了工程的進(jìn)度與質(zhì)量。第二，應(yīng)對(duì)鋼結(jié)構(gòu)安裝的施工組織設(shè)計(jì)進(jìn)行全面審核。由于施工組織設(shè)計(jì)是指導(dǎo)施工單位進(jìn)行工程施工的技術(shù)性文件，其對(duì)工程的進(jìn)度與質(zhì)量有著極大的影響，所以，在對(duì)其進(jìn)行審查時(shí)應(yīng)重視以下幾點(diǎn)內(nèi)容：①特色工種的上崗證以及培訓(xùn)合格證；②技術(shù)管理體系以及質(zhì)量保證體系的建立；③工程進(jìn)度與質(zhì)量的控制方法；④新工藝的應(yīng)用；⑤施工進(jìn)度以及計(jì)劃的安排；⑥對(duì)工程項(xiàng)目的針對(duì)性。

3超高層鋼建筑結(jié)構(gòu)施工的關(guān)鍵技術(shù)和措施探究

3.1鋼柱安裝

第一，由于整根鋼柱安裝的基礎(chǔ)是在最底段的鋼柱，因此在安裝時(shí)應(yīng)當(dāng)確保最底段鋼柱的安裝準(zhǔn)確無誤。第二，應(yīng)采用平墊鐵安裝鋼柱，并對(duì)墊鐵頂面進(jìn)行標(biāo)高測(cè)量，判斷其達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。在同一水平線上采用水準(zhǔn)儀測(cè)量全部鋼柱1m標(biāo)高線，合理偏差范圍在一5mm～8mm間。如若出現(xiàn)偏差，且偏差大于標(biāo)準(zhǔn)要求時(shí)，需將墊鐵更換。第三，保證基礎(chǔ)平面坐標(biāo)中心線與鋼柱諸柱身平面坐標(biāo)中心線對(duì)齊，且偏差小于5mm。第四，應(yīng)對(duì)各鋼柱的中心線問的距離進(jìn)行測(cè)量，保證其定位中心線的偏差在5mm范圍內(nèi)。第五，采用經(jīng)緯儀在鋼柱90°方向上測(cè)量其垂直度，保證其柱身長(zhǎng)度中心線處于垂直狀態(tài)，全高小于35mm，單節(jié)偏差小于10mm。第六，每道鋼柱對(duì)接焊縫應(yīng)配備兩名工作人員來進(jìn)行對(duì)稱焊，先對(duì)厚板進(jìn)行焊接，在對(duì)薄板進(jìn)行焊接，在此過程中應(yīng)保證焊縫的連續(xù)性。第七，在搭設(shè)操作平臺(tái)來進(jìn)行鋼柱對(duì)接，并確保在上下節(jié)對(duì)口時(shí)，翼板與緣板沒有出現(xiàn)錯(cuò)位情況，并將每層平臺(tái)的標(biāo)準(zhǔn)作為基準(zhǔn)，通過水準(zhǔn)儀來測(cè)量保證各個(gè)平臺(tái)的標(biāo)高線都位于同一平面上，最后采用經(jīng)緯儀來找正鋼柱的垂直度。在完成對(duì)接焊接后，割掉對(duì)口工裝以及收弧板與引弧板，最后將其磨平。第八，應(yīng)搭設(shè)防風(fēng)防雨棚以保證空中焊接不受自然條件的影響而得以順利進(jìn)行。

3.2鋼結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)

超高層建筑鋼結(jié)構(gòu)往往具有焊接量大、質(zhì)量要求高等特點(diǎn)，尤其是超高層建筑的結(jié)構(gòu)構(gòu)較高，大部分焊接作業(yè)均需要在高空進(jìn)行，這加大了焊接的難度與危險(xiǎn)性，并且受自然條件影響較大。因此在進(jìn)行高層建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接時(shí)，應(yīng)當(dāng)結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)施工環(huán)境和鋼結(jié)構(gòu)的特性來合理選擇焊接材料、設(shè)備以及工藝。值得注意的是在進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)焊接時(shí)，還應(yīng)做好相應(yīng)的防雨防風(fēng)工作、相關(guān)的焊接技術(shù)培訓(xùn)工作以及相應(yīng)的無損檢測(cè)工作等，不僅如此，還應(yīng)盡可能采用可以確保焊接質(zhì)量、減少焊接變形以及提升焊接效率的焊接技術(shù)。現(xiàn)階段，我國(guó)焊接技術(shù)通常采用二氧化碳?xì)怏w保護(hù)半自動(dòng)焊，輔之以手工焊。

3.3高強(qiáng)度螺栓連接

結(jié)合筆者實(shí)踐來看，在超高層建筑鋼結(jié)構(gòu)施工中除了上述鋼柱安裝以及焊接外，做好高強(qiáng)度螺栓連接安裝也是該工程建設(shè)的關(guān)鍵。對(duì)此，筆者認(rèn)為建筑企業(yè)可以通過以下方法將高強(qiáng)度螺栓連接安裝施工做好：第一，確保高強(qiáng)度螺栓質(zhì)量。高強(qiáng)度螺栓質(zhì)量高低在很大程度上影響著超高層建筑鋼結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量，對(duì)此建筑企業(yè)必須先根據(jù)具體鋼結(jié)構(gòu)工程實(shí)際采購符合要求的螺栓，隨后在裝運(yùn)、保管過程中應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)范進(jìn)行，從而有效地確保螺栓的質(zhì)量。第二，建筑企業(yè)在確保所使用高強(qiáng)度螺栓質(zhì)量符合要求以及待鋼構(gòu)件架設(shè)調(diào)整完成后，施工人員便可以根據(jù)相關(guān)高強(qiáng)度螺栓連接技術(shù)，對(duì)它們進(jìn)行節(jié)點(diǎn)處理、安裝以及緊固等作業(yè)。需要注意的是，在此過程中應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格按照相關(guān)螺栓連接安裝規(guī)范開展，并且盡可能避免接合件產(chǎn)生變形、錯(cuò)位等相關(guān)問題，從而最大程度地確保超高層建筑鋼結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量。

3.4吊裝與垂直運(yùn)輸

超高層施工期間，每天都有大量的建筑材料、半成品、成品及施工人員要進(jìn)行垂直運(yùn)輸，因此，施工中選用何種吊裝機(jī)械進(jìn)行施工，關(guān)系到施工速度，并對(duì)建筑總造價(jià)有一定影響。

鋼構(gòu)件的運(yùn)輸一般選用塔式起重機(jī)，其按結(jié)構(gòu)形式可分為：固定式塔式起重機(jī)、移動(dòng)式塔式起重機(jī)、自升式塔式起重機(jī)，其中自升式塔式起重機(jī)又可細(xì)分為附著式和內(nèi)爬式；其按回轉(zhuǎn)形式可分為：上回轉(zhuǎn)塔式起重機(jī)、下回轉(zhuǎn)塔式起重機(jī)；其按架設(shè)方法可分為：非自行架設(shè)塔式起重機(jī)、自行架設(shè)塔式起重機(jī)；其按變幅方式可分為：小車變幅塔式起重機(jī)、動(dòng)臂變幅塔式起重機(jī)、折臂式塔式起重機(jī)。為了保證塔機(jī)的安全作業(yè)，應(yīng)根據(jù)《塔式起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范》和《塔式起重機(jī)技術(shù)條件》的規(guī)定配備各類安全保護(hù)裝置。

建筑施工升降機(jī)用來運(yùn)送人員和物料，施工中應(yīng)保證其安全裝置保持良好的狀態(tài)，防止意外事故。

4結(jié)語

超高層建筑的施工技術(shù)、施工方法和施工設(shè)備，不僅是超高層建筑發(fā)展的根本因素，而且也是衡量一個(gè)國(guó)家建筑科學(xué)技術(shù)水平的重要因素。超高層建筑的層數(shù)越多，施工難度越大，隨著高層建筑的發(fā)展，新技術(shù)、新工藝、新產(chǎn)品也將不斷推出。