高層建筑中的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工初探

摘 要：隨著建筑行業(yè)的不斷發(fā)展與創(chuàng)新，建筑工程的設(shè)計(jì)方案與結(jié)構(gòu)特點(diǎn)都在不斷的發(fā)生改變，這對建筑施工材料的選擇要求也越來越規(guī)范化，同時(shí)鋼結(jié)構(gòu)在建筑行業(yè)中也得到了廣泛的運(yùn)用。目前高層建筑中的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工過程中，仍然存在著很多問題。文章對其存在的問題進(jìn)行簡單的闡述，并針對問題提出有關(guān)的解決措施。

關(guān)鍵詞：高層建筑；鋼結(jié)構(gòu)；設(shè)計(jì)；施工

鋼結(jié)構(gòu)在現(xiàn)代高層建筑中得到了廣泛的運(yùn)用，具有跨度大、施工速度快、造價(jià)低的特點(diǎn)。在高層建筑中的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工應(yīng)該盡可能的節(jié)約施工材料和費(fèi)用、縮短施工工期、經(jīng)濟(jì)效益最大化等，那么，如何合理的處理高層建筑中的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工呢？作者結(jié)合自己的實(shí)踐工作經(jīng)驗(yàn)對此發(fā)表了自己的看法和給予了一定的建議。

1 高層建筑中鋼結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)

1.1 質(zhì)量輕、強(qiáng)度高、成本低

與傳統(tǒng)的鋼筋混凝土高層建筑相比，鋼結(jié)構(gòu)比較經(jīng)濟(jì)，施工工期短，質(zhì)量輕，強(qiáng)度較高，且不易受到自然環(huán)境因素的影響，同時(shí)，在高層建筑中鋼結(jié)構(gòu)一般都是采用先進(jìn)的設(shè)計(jì)和工藝。此外，由于鋼結(jié)構(gòu)的質(zhì)量比較輕，所以能夠節(jié)約處理地基的費(fèi)用，降低施工項(xiàng)目的成本。

1.2 材料比較環(huán)保

鋼結(jié)構(gòu)的主要材料是鋼，其強(qiáng)度較高，能夠支持的結(jié)構(gòu)較大，是實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代工業(yè)化生產(chǎn)的主要途徑。同時(shí)，鋼材的邊角料可以被循環(huán)利用，回收運(yùn)輸都十分便利且價(jià)值較高。這一過程不僅節(jié)約施工單位的成本，還能夠保護(hù)環(huán)境。

1.3 空間比較大，可移動

傳統(tǒng)的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)沒有較大的跨度，通常不超過15m，且鋼筋混凝土建成之后很難改變，不易移動。然而，在高層建筑中鋼結(jié)構(gòu)的內(nèi)部有充足的空間，可以達(dá)到60m，還可以進(jìn)行簡單的改建和擴(kuò)張，同時(shí)比較容易移動。

2 高層建筑中鋼結(jié)構(gòu)的施工工藝

2.1 焊接工藝

在鋼結(jié)構(gòu)中由于鋼的材質(zhì)和種類的多樣性，在焊接時(shí)應(yīng)該要從焊前預(yù)處理、焊接工藝和焊后處理這三個(gè)方面來考慮：一是焊前預(yù)處理。將焊接前的準(zhǔn)備工作做好，根據(jù)焊接縫的不同形式采用適當(dāng)?shù)暮附臃绞胶秃附庸ぞ撸詈蟾鶕?jù)焊接的環(huán)境來選擇預(yù)熱處理工藝；二是焊接藝術(shù)。除了選擇合適的電流和焊條的型號，還需要注意焊接過程中的有關(guān)工藝；三是焊后處理。在焊接完成之后，為了保證焊接處的美觀（如：沒有凹陷、氣孔、咬邊、裂紋等現(xiàn)象），應(yīng)該對焊接處采用超聲波來進(jìn)行檢查。

2.2 組裝工藝

高層建筑中鋼結(jié)構(gòu)施工藝術(shù)的組裝藝術(shù)主要包括以下三個(gè)方面：一是結(jié)構(gòu)簡單、零件較小。這一工藝可以根據(jù)簡單的圖紙?jiān)谄脚_上自行組裝，配置定位進(jìn)而實(shí)現(xiàn)各組裝之間的裝配；二是箱型結(jié)構(gòu)。這一施工藝術(shù)首先應(yīng)該以圖紙的要求為基礎(chǔ)，通過粉線在箱型結(jié)構(gòu)的蓋板、腹板的組裝面上畫出組裝線，其次應(yīng)該以蓋板為基準(zhǔn)面，按照要求組裝腹板和隔板；三是H型鋼結(jié)構(gòu)。這一施工工藝首先應(yīng)該根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙做出模型，常以翼緣板作為基準(zhǔn)面，其次利用腹板增加水平的推力。

3 目前高層建筑中鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工中出現(xiàn)的問題

3.1 設(shè)計(jì)工作者的方案缺少創(chuàng)新性，缺乏較強(qiáng)的科學(xué)意識

在高層建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的環(huán)節(jié)中，大部分設(shè)計(jì)者的方案普遍存在一種片面性，沒有從多方面去考慮和衡量方案的價(jià)值。這場會導(dǎo)致在施工過程中，就會產(chǎn)生一些不必要的費(fèi)用，進(jìn)而大大增加施工單位的成本。

3.2 施工圖紙不夠嚴(yán)謹(jǐn)，隨意性比較大

鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中通常采用的是套圖設(shè)計(jì)，由于這種設(shè)計(jì)方式不夠準(zhǔn)確，容易出現(xiàn)漏洞，進(jìn)而不能夠有效的滿足投標(biāo)、采購和施工的有關(guān)要求。同時(shí)，這種設(shè)計(jì)方式在設(shè)計(jì)過程中通常會出現(xiàn)漏、錯(cuò)、缺等矛盾現(xiàn)象，進(jìn)而使鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不能夠形成一套完整的設(shè)計(jì)體系。

3.3 施工前的準(zhǔn)備工作不夠完善

在高層建筑中的鋼結(jié)構(gòu)施工中常存在由于施工人員不能夠很好的、正確的理解設(shè)計(jì)圖紙的真正含義，導(dǎo)致施工過程中出現(xiàn)一定的問題。同時(shí)，施工人員沒有對鋼結(jié)構(gòu)安裝前進(jìn)行充分的檢查，在施工的現(xiàn)場設(shè)備和構(gòu)件擺放比較凌亂等問題。

3.4 沒有考慮自然環(huán)境因素的影響

在高層建筑中的鋼結(jié)構(gòu)部件長期暴露在外，經(jīng)常會受到自然環(huán)境因素的影響，這會加速部件的老化和生銹，這不僅會影響高層建筑物的美觀，還會降低鋼材的性能，產(chǎn)生安全隱患。如果設(shè)計(jì)者沒有充分考慮自然環(huán)境因素的影響，將會造成高層建筑中鋼結(jié)構(gòu)的安全隱患問題的產(chǎn)生。

4 高層建筑中鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與施工的改進(jìn)措施

4.1 提高設(shè)計(jì)人員的綜合素養(yǎng)，定期舉辦培訓(xùn)

為了避免設(shè)計(jì)工作者在設(shè)計(jì)方案時(shí)存在普遍的片面性，培養(yǎng)設(shè)計(jì)者的創(chuàng)新精神，增強(qiáng)設(shè)計(jì)者的科學(xué)意識，提高設(shè)計(jì)者的業(yè)務(wù)水平，增強(qiáng)設(shè)計(jì)工作者的責(zé)任心，有關(guān)施工單位應(yīng)該為有關(guān)設(shè)計(jì)人員定期舉辦專業(yè)技能培訓(xùn)和綜合素質(zhì)培訓(xùn)。同時(shí)，要求有關(guān)設(shè)計(jì)工作者對建筑工程的難度進(jìn)行合理的預(yù)測，并對一些重要的步驟做到心中有數(shù)，進(jìn)而使高層建筑中的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的每個(gè)環(huán)節(jié)都能夠得到有效的保障。

4.2 完善設(shè)計(jì)圖紙的審核制度

在鋼結(jié)構(gòu)圖紙?jiān)O(shè)計(jì)中應(yīng)該嚴(yán)格根據(jù)有關(guān)的設(shè)計(jì)規(guī)章制度來要求設(shè)計(jì)者進(jìn)行圖紙?jiān)O(shè)計(jì)，進(jìn)而完善圖紙?jiān)O(shè)計(jì)的審核制度，保障圖紙的管線布置、預(yù)留孔等形成一套合理的、完整的體系。同時(shí)，加強(qiáng)對圖紙的檢查工作，避免施工環(huán)節(jié)中的變更等問題的發(fā)生。此外，設(shè)計(jì)的施工圖紙是進(jìn)行施工的主要依據(jù)，因此，為避免由于施工人員誤解圖紙的含義，導(dǎo)致在施工過程中出現(xiàn)一定的施工問題，影響施工的質(zhì)量和進(jìn)度問題等，在施工前應(yīng)該有專門的人員對圖紙的含義和有關(guān)的技術(shù)、工藝等做出充分的解釋。

4.3 完善構(gòu)件的運(yùn)輸、堆放和驗(yàn)收的方法

眾所周知，大部分的施工現(xiàn)場規(guī)模都相對較小，對各種零部構(gòu)件的堆放、運(yùn)輸和驗(yàn)收都有著嚴(yán)格的要求，進(jìn)而保障施工的秩序。在高層建筑施工前，鋼材料數(shù)量和種類都比較多，常常需要層層堆放，如果沒有科學(xué)的、合理的堆放方法，將會導(dǎo)致現(xiàn)場凌亂，無法順利開展施工，甚至導(dǎo)致所需鋼材沒有堆放的位置。因此，施工單位應(yīng)該根據(jù)施工現(xiàn)場的特點(diǎn)和要求，完善構(gòu)件的運(yùn)輸、堆放和驗(yàn)收的方法，合理的、科學(xué)的、有效的規(guī)劃現(xiàn)場堆放的地點(diǎn)和運(yùn)輸?shù)捻樞颍M(jìn)而使所有的鋼結(jié)構(gòu)都能夠有地可放，并為施工人員創(chuàng)造干凈、整潔、有序的工作環(huán)境。

4.4 做好鋼結(jié)構(gòu)的防腐工作

在高層建筑中的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，應(yīng)該充分考慮自然環(huán)境因素給鋼結(jié)構(gòu)帶來的腐蝕性，充分結(jié)合高層建筑物所在地的天氣狀況、施工現(xiàn)場的溫度和濕度，以及鋼結(jié)構(gòu)的防腐性能，和對裝飾的有關(guān)要求，進(jìn)而做好鋼結(jié)構(gòu)的防腐工作，選擇出最佳的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案。

5 結(jié)束語

由于鋼結(jié)構(gòu)自身的特點(diǎn)和優(yōu)勢，在高層建筑中的運(yùn)用越來越廣泛，受到諸多因素的影響，在鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與施工中仍然存在著很多問題，這需要施工人員不斷地提高自身的專業(yè)水平和綜合素質(zhì)，在日常工作中進(jìn)行不斷地反思和總結(jié)，進(jìn)而滿足現(xiàn)代社會與自然環(huán)境因素對高層建筑中鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工的要求。

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