高層建筑施工技術(shù)的探討

鐘濤 喬曉峰

摘 要：高層建筑鋼結(jié)構(gòu)體系是一項多樣化和復(fù)雜系統(tǒng)工程，施工的復(fù)雜性，技術(shù)上的高難度，使得我們有必要對高層建筑鋼結(jié)構(gòu)安裝過程中的各項技術(shù)措施做一個基本的了解認(rèn)識。該文旨在對基礎(chǔ)的施工技術(shù)方法，及應(yīng)注意事項做一個概括。

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

前言

隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，鋼結(jié)構(gòu)在我國的建筑業(yè)中的使用雖然起步比較晚，但是發(fā)展的速度卻是十分迅猛，近年來出現(xiàn)了許多著名的鋼結(jié)構(gòu)工程。鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用特別是在高層建筑中的應(yīng)用為我國的建筑行業(yè)快速發(fā)展起到了極大的促進(jìn)作用。

1 高層建筑的鋼結(jié)構(gòu)安裝

1.1安裝機(jī)械的選擇

高層鋼結(jié)構(gòu)安裝都用塔式起重機(jī)，這就要求塔式起重機(jī)的臂桿足夠長以使其具有足夠的覆蓋面；要有足夠的起重能力，滿足不同部位構(gòu)件起吊要求；鋼絲繩容量要滿足起吊高度要求；起吊速度要有足夠擋位，滿足安裝需要；多機(jī)作業(yè)時，相互要有足夠的高差，互不碰撞。

1.2高層鋼結(jié)構(gòu)安裝需按照建筑物平面形狀、結(jié)構(gòu)形式、安裝機(jī)械數(shù)量和位置等劃分流水段。總原則是：平面流水段劃分應(yīng)考慮鋼結(jié)構(gòu)安裝過程中的整體穩(wěn)定性和對稱性，安裝順序一般由中央向四周擴(kuò)展，以減少焊接誤差。立面流水段劃分，一般以一節(jié)鋼柱高度內(nèi)所有構(gòu)件作為一個流水段。

1.3標(biāo)高塊設(shè)置及柱底灌漿

1.3.1標(biāo)高塊設(shè)置。柱基表面采取設(shè)置臨時支承標(biāo)高塊的方法來保證鋼柱裝控制標(biāo)高，要根據(jù)荷載大小和標(biāo)高塊材料強(qiáng)度確定標(biāo)高塊的支承面積。

1.3.2柱底灌漿。一般在第一節(jié)鋼框架安裝完成后即可開始緊固地腳螺栓并進(jìn)行灌漿。灌漿前必須對柱基進(jìn)行清理，立模板，用水沖洗基礎(chǔ)表面，排除積水，螺孔處必須擦干，然后用自流平砂漿連續(xù)澆灌，一次塊，到時試壓，作為驗收資料完成流出的砂漿應(yīng)清除干凈，加蓋草包養(yǎng)護(hù)。砂漿必須做試。

2 鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的連接

2.1焊接連接

優(yōu)點：不削弱截面，方便施工，連接剛度大；

缺點：材質(zhì)易脆，存在殘余應(yīng)力，對裂紋敏感。

2.2鉚釘連接

孔比釘直徑大1mm，加熱900～1000℃，鉚釘槍打鉚。連接剛度大，傳力可靠，但是，對施工技術(shù)要求很高，勞動強(qiáng)度大，施工條件惡劣，施工速度慢，將逐步被高強(qiáng)螺栓所取代。

2.3螺栓連接

2.3.1普通螺栓

普通螺栓是以承擔(dān)剪力與拉力為傳力方式的螺栓，可以分為精制（A、B，A級用于M24以下，B級用于M24以上）和粗制（C）兩類。精制螺栓高，加工精度要求與成本較高，栓徑與孔徑之差為0.5～0.8mm，I類孔，使用在構(gòu)件精度很高的結(jié)構(gòu)，機(jī)械結(jié)構(gòu)以及連接點僅用一個螺栓或有模具套鉆的多個螺栓連接的可調(diào)節(jié)桿件（柔性桿）上。粗制螺栓相對較低，栓徑與孔徑之差為1～1.5mm，用于抗拉連接、靜力荷載下抗剪連接、加防松措施后受風(fēng)振作用抗剪、可拆卸連接以及安裝螺栓、與抗剪支托配合抗拉剪聯(lián)合作用等。

2.3.2高強(qiáng)螺栓

高強(qiáng)螺栓是在安裝時將螺帽擰緊，使螺桿產(chǎn)生預(yù)拉力而壓緊構(gòu)件接觸面，靠接觸面的摩擦來阻止連接板相互滑移，以達(dá)到傳遞外力的目的。

高強(qiáng)螺栓按傳力機(jī)理分摩擦型高強(qiáng)螺栓和承壓型高強(qiáng)螺栓。這兩種螺栓構(gòu)造、安裝基本相同。但是摩擦型高強(qiáng)螺栓靠摩擦力傳遞荷載，所以螺桿與螺孔之差可達(dá)1.5～2.0mm。承壓型高強(qiáng)螺栓傳力特性是保證在正常使用情況下，剪力不超過摩擦力，與摩擦型高強(qiáng)螺栓相同。當(dāng)荷載再增大時，連接板間將發(fā)生相對滑移，連接依靠螺桿抗剪和孔壁承壓來傳力，與普通螺栓相同，所以螺桿與螺孔之差略小些，為1.0～1.5mm。摩擦型高強(qiáng)螺栓的連接較承壓型高強(qiáng)螺栓的變形小，承載力低，耐疲勞、抗動力荷載性能好。而承壓型高強(qiáng)螺栓連接承載力高，但抗剪變形大，所以一般僅用于承受靜力荷載和間接承受動力荷載結(jié)構(gòu)中的連接。

2.3.3特殊鋼結(jié)構(gòu)的安裝

它們往往以組合體的形式出現(xiàn)，體積大、重量重。組合體的連接形式復(fù)雜、多樣，連接要求高。在整個建筑中，它往往起到關(guān)鍵點和特定性作用。不同的建筑中特殊鋼結(jié)構(gòu)一般不會相同或相似，因此其安裝不可能有一個統(tǒng)一的或相對固定的安裝模式與工藝。這就體現(xiàn)了它在超高層鋼結(jié)構(gòu)安裝施工中的難度。在很大程度上，它左右了吊裝主機(jī)的選擇與布局，以及施工的總體流程。它的安裝工藝必須根據(jù)結(jié)構(gòu)的特點、吊裝設(shè)備的能力等，因地制宜地加以分析、研究。

3 鋼結(jié)構(gòu)防火與防腐

3.1鋼結(jié)構(gòu)防火

3.1.1.耐火極限等級

鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的耐火極限等級，是根據(jù)它在耐火試驗中能繼續(xù)承受荷載作用的最短時間來分級的。耐火時間大于或等于30min，則耐火極限等級為F30，每一級都比前一級長30min，所以耐火時間等級分為F30，F(xiàn)60，F(xiàn)90，F(xiàn)120，F(xiàn)150，F(xiàn)180等。鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件耐火極限等級的確定，依建筑物的耐火等級和構(gòu)件種類而定；而建筑物的耐火等級又是根據(jù)火災(zāi)荷載確定的。火災(zāi)荷載，是指建筑物內(nèi)如結(jié)構(gòu)部件、裝飾構(gòu)件、家具和其他物品等可燃材料燃燒時產(chǎn)生的熱量。

3.1.2防火材料

鋼結(jié)構(gòu)的防火保護(hù)材料，應(yīng)選擇絕熱性好，具有一定抗沖擊振動能力，能牢固地附著在鋼構(gòu)件上，又不腐蝕鋼材的防火涂料或不燃性板型材。選用的防火材料，應(yīng)具有國家檢測機(jī)構(gòu)提供的理化、力學(xué)和耐火極限試驗檢測報告。

3.1.3.防火工程施工方法

采用噴涂方式。鋼結(jié)構(gòu)防火涂料施工前應(yīng)充分?jǐn)嚢杈鶆蚝蠓娇墒┕な褂茫┕さ谝槐楹螅砀珊?8-24h進(jìn)行第二遍施工，以后各遍施工，涂層厚度應(yīng)根據(jù)需求控制，直至達(dá)到規(guī)定厚度。每次施工時間間隔為18-24小時以上，施工環(huán)境溫度為0-40℃。基材溫度為5-45℃。空氣相對濕度不大于90%，施工現(xiàn)場空氣流通，風(fēng)速不大于5m/S，室外作業(yè)或施工構(gòu)件表面結(jié)露時不宜施工。噴涂底層料，為提高涂料與鋼梁基層的粘結(jié)強(qiáng)度，應(yīng)在底層的漿料中添加少量的水性膠粘劑。涂層表面有明顯的乳突、凹坑，應(yīng)用抹刀修平。噴涂前應(yīng)進(jìn)行試噴并制作樣板。通過試噴確定噴涂氣壓、噴距、噴槍移動速度等工藝的最優(yōu)參數(shù)，并經(jīng)監(jiān)理用標(biāo)準(zhǔn)樣板比對確認(rèn)后，方可進(jìn)行大面積噴涂。噴涂時，噴槍要垂直于被噴鋼構(gòu)件表面，噴距6-10毫米，保持在0.4-0.6MP，噴槍運行速度要保持穩(wěn)定，不能在同一位置久留，避免造成涂料堆積和流淌。噴涂過程中，配料及往噴涂機(jī)內(nèi)加料均要連續(xù)進(jìn)行，不得停留。底層涂料表面干燥后（底層涂料施工24小時后），方可進(jìn)行面層涂料的噴涂，對于明顯凹凸不平處，應(yīng)用抹刀進(jìn)行抹平處理，以確保涂層表面均勻光潔。

3.2防腐工程

3.2.1鋼結(jié)構(gòu)腐蝕的化學(xué)過程與防腐蝕方法

鋼結(jié)構(gòu)腐蝕的程度和速度，與相對大氣溫度以及大氣中侵蝕性物質(zhì)的含量密切有關(guān)。研究表明，當(dāng)相對大氣濕度小于70%時，鋼材的腐蝕并不嚴(yán)重；只有當(dāng)相對大氣濕度超過70%時，才會產(chǎn)生值得重視的腐蝕。在潮濕環(huán)境中，主要是氧化腐蝕，即氧氣與鋼材表面的鐵產(chǎn)生化學(xué)作用而引起銹蝕。防止氧化腐蝕的主要措施是把鋼結(jié)構(gòu)與大氣隔絕。

3.2.2鋼結(jié)構(gòu)的涂裝防護(hù)

用涂油漆的方法對鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行防腐，是用得最多的一種防腐方法。鋼結(jié)構(gòu)的涂裝防護(hù)施工，包括鋼材表面處理、涂層設(shè)計、涂層施工等。

3.2.2.1鋼材表面處理。進(jìn)行鋼材表面處理，先要確定鋼材表面的原始狀態(tài)、除銹質(zhì)量等級、除銹方法和表面粗糙度等。

3.2.2.2涂層設(shè)計。涂層設(shè)計包括涂料品種選擇、確定涂層結(jié)構(gòu)和涂層厚度。

3.2.3金屬鍍層防腐

鋅是保護(hù)性鍍層用得最多的金屬。在鋼結(jié)構(gòu)高層建筑中亦有不少構(gòu)件是采用鍍鋅來進(jìn)行防腐的。鍍鋅防腐多用于較小的構(gòu)件。鍍鋅可用熱浸鍍法或噴鍍法。熱浸鍍鋅在鍍槽中進(jìn)行，可用來浸鍍大構(gòu)件，鍍的鋅層厚度約為80～100μm。噴鍍法可用于車間或工地上，鍍的鋅層厚度約為80～150μm。在噴鍍之前應(yīng)先將鋼構(gòu)件表面適當(dāng)打毛。鋼結(jié)構(gòu)防腐的費用，約占建筑總造價的0.1%～0.2%。一個較好的防腐系統(tǒng)，在正常氣候條件下的使用壽命可達(dá)10～15年。在到達(dá)使用年限的末期，只要重新油漆一遍即可。

總結(jié)

現(xiàn)代高層建筑隨著社會生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用也越來越廣泛。一大批先進(jìn)的儀器和施工工藝越來越廣泛地應(yīng)用到施工中，這對設(shè)計、施工提出了越來越高的要求。高層建筑鋼結(jié)構(gòu)施工的技術(shù)、工藝，值得進(jìn)一步研究、探討。

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