當前高層建筑鋼結構施工技術應用分析

吳曉明

福建博業建設集團有限公司

1 引言

在高層建筑施工過程中，對鋼結構的安裝和施工具有嚴格的施工標準和要求。基于此，相關技術人員應該根據設計要求和安裝規范進行科學設計和安裝。結合多方面要求標準，選擇最合適的施工技術類型，以最大限度地保證建筑工程質量基礎。因此，針對高層建筑鋼結構應用特點，工作人員需要嚴格把控鋼結構施工技術的應用要點，為充分保證高層建筑的安全穩定性負責。

2 建筑鋼結構的特點

相對來說，不論在哪種類型的工程建筑制造過程中，鋼結構是最常使用的施工工藝。在高層建筑中廣泛應用鋼結構，可以為建筑具備良好的抗震性能、降低造價成本、建筑結構塑性等方面提供極大的便利。而且使用鋼結構進行施工建筑施工，可以使空間布置的靈活性增強，符合業主美觀需求的同時，也能提升建筑的使用性能。此外，鋼結構的使用還能夠對建筑空間布局進行靈活把控和布置，使工程的空間利用性大大增強。由此可見，相較于其他基礎型結構施工工藝，鋼結構的使用能夠更好地滿足當代社會生產和人們生活對建筑美觀和功能特點的需求[1]。

3 高層建筑鋼結構設計

3.1 鋼結構選型與布置

目前建筑材料市場上流轉的鋼結構選型種類非常多，在實際進行鋼結構種類選擇和布置時，應該提前考察和了解工程建設環境特點和業主需求，而且還需要充分考慮到建筑所要實現的施工功能特點、荷載性能、抗震需求、材料供應、人員組成等多方面影響因素，最終選擇出最適合建筑施工需求，且經濟環保的鋼結構體系和結構形式。

3.2 節點設計

節點設計在鋼結構設計中占據非常關鍵的環節。根據建筑所需的不同的傳力需求，節點連接可以分成剛接、鉸接和半剛接。在實踐應用過程中，應該考量實際需求。一般來說，節點設計需要涉及五個環節：第一，焊接。在進行焊縫和尺寸設計時，必須嚴格按照相關標準操作，還要注意焊條與技術連接材料匹配；焊接接點的一、二級焊縫要做探傷檢測。第二，拴接。在高層建筑中最常使用的鋼結構連接傳力螺栓是高強螺栓，其可以達到12.9s 強度等級。在選擇螺栓時，一般會選擇承壓、抗拉和摩擦三種類型，但是后者表現為極強的連接功能，也是鋼結構施工最常用的，；第三，梁腹板。對栓孔位置的腹板抗剪凈截面需要進行驗算操作，此外在連接高強承壓型螺栓時，還要對局部孔壁的承壓能力進行驗算處理；第四，連接板。是梁腹板的加厚形式，其主要加厚了4mm，但是還需要對抗剪凈截面進行驗算。最后，除以上重要環節，還需要充分考慮螺栓的安裝、現場焊接等工作空間以及吊裝構建的具體順序等問題[2]。

3.3 支撐設計

為了進一步增強現代鋼結構的穩定性，此時便需要采取支撐設計。該設計過程可以實現對合理內力分配體系的建立，旨在對現代鋼結構的剛度分布情況進行合理劃分，使其內部結構對水平荷載的承載能力變得均勻，承受能力更強。鋼結構的支撐設計有非常規范的操作原則，簡單來說，首先，需要實現縱向荷載的合理傳遞；其次，確保鋼結構平面的穩定和光滑，能夠為鋼結構以及整體構件的穩定性提供安裝支點；另外，確保鋼結構安裝快捷方便；最后，完成建筑施工對鋼結構強度和剛度的標準需求，保證鋼結構的充分穩固性能。

4 高層建筑鋼結構施工技術應用要點

4.1 施工機械設備的選擇、布置和裝拆

保證高層建筑質量最基本的環節操作是對鋼結構施工設備的合理選擇和有效布置。同樣的，作為整體工程建設最關鍵的施工設備塔吊，為充分保證塔吊設備的高效運行，現場施工人員有必要提前將項目實際施工位置、周邊環境、道路情況以及鋼結構構件本身情況等多方面因素全面考察清楚，有利于最合適塔吊類型和工作位置的選擇。此外，考慮到塔吊設備的笨重，可以采用內爬式塔吊，不僅解決了塔吊的布設范圍局限性的問題，對后期拆裝操作也提供極大的便利條件。

4.2 螺栓預埋

預埋螺栓技術的具體應用過程中，最關鍵的操作是精準的把握預埋柱腳螺栓的位置及螺栓頂標高設定。只有這樣，才有利于保證鋼柱安裝的質量和方便。因此，在施行該技術操作時，首先嚴格把控基礎軸線和標高基點，為保證測量的準確性，可以進行三次重復檢測，第一次測量在于確定埋設具體位置，第二次是在每個地腳螺栓群固定后復檢，第三次是在混凝土澆筑完全凝固后的測量，并標記好中心線及標高。要注意的是，三次測量所得數據不能超過指定的位移范圍。具體來說，實際工地現場施工過程中，標高偏差確保控制在正10mm 之內，同時將定位軸線偏差定位在5mm以內。地腳螺栓預埋好后，應進行有效保護，以免損傷螺牙或被混凝土所污染，常用方法有塑料套筒保護和膠帶紙包扎保護。在地腳螺栓預埋偏移的調節時，不允許采用移焊嫁接、氣割烤調的工藝。

4.3 鋼結構吊裝

第一步吊裝將核心筒作為主要受力的主桁架，接著吊裝位于核心筒與獨立鋼柱之間的主桁架，這樣做最主要的目的在于使三者之間在最短時間內形成穩固的空間框架體系。第二步主要在于穩定局部整體區域，主要吊裝次桁架和連接梁。最后一步設備向外伸展開始吊裝其他桁架次結構件。通常在進行高層建筑的結構施工過程中，最常采用的吊裝方法是“區域吊裝”法，具體是采用多個吊裝設備相互協調配合的合作模式，進行吊裝作業以保證吊裝保質保量地完成任務。盡量避免兩個施工段對向而行的吊裝方向，而優先采取同向流水安裝施工方法。吊裝過程中，技術人員應對每個構件的型號、位置、尺寸、軸線標高、垂直度等進行跟蹤測量及復檢，發現問題及時整改到位。吊裝時應做好構件的防護，吊點正確，保證構件不變形，表面防腐層不損傷。

4.4 鋼結構高強螺栓連接技術

節點處理技術。按照相關操作標準對高強度螺栓連接結構的架設情況進行合理的調整，然后對結合件采取相應的矯正處理，這樣做的目的在于從根源上規避結合件出現變形、錯位、錯孔等情況出現。接著對板束接合摩擦面進行貼緊處理，最后安裝高強度螺栓。連接件摩擦面應無污染、無涂層且微銹，要做高強螺栓抗滑移系數檢測并達到合格標準。高強螺栓連接螺栓孔不允許用氣割擴孔，而應采用機械擴孔。螺栓安裝技術。高強度螺栓的安裝工作進行之前，必須首先確保所有節點問題全部處理完全，其次再具體安裝時需要確保穿入的方向統一。此外施工便利性也是必須考慮的問題之一，主要可以適用于箱型截面接合部位進行螺栓插入操作時。為更好地適用這一原則，可以采取多方向作業，有墊圈的，將有倒角的那一側面插入螺栓，無法插入時，可以借助鉸刀的力量對螺孔進行合理處理后再穿入。要注意處理后螺孔周圍產生的毛刺應該用砂輪除去[3]。螺栓緊固技術。在對高強度螺栓進行緊固處理時，一般需要采用初擰、復擰和終擰的順序進行。初擰可以有效降低螺栓緊固時導致的鋼板變形問題；復擰與初擰的扭矩值相同，該操作是在初擰的基礎上進行的；終擰最終實現螺栓緊固的標準。高強螺栓扭緊應從中間向兩邊的順序，以保證摩擦面緊密連接且不產生局部應力。高強螺栓的長度要計算確定，以扭緊后有外露三個螺牙為合格。

4.5 焊接

在不同的位置需要選擇不同的焊接方法，通常情況下，水平焊接更多選擇左方向焊接方法，這樣可以清楚地看到焊縫和熔池，而且更易于控制焊縫的形成；橫向焊接多采用右方向焊接方法；垂直焊接分為向上和向下垂直焊接兩種方法；厚板細絲焊接使用向上垂直焊接，薄板則可以使用向下垂直焊接。在自動埋弧焊作業過程中，首先需要進行的是操作是選擇焊絲。具體選擇方法可參考“鋼結構高層建筑設計與施工規程”中相關條例進行選擇；其次，對焊絲數目的確定，可以選擇雙絲焊，這樣可以一次操作就能得到較多數量的熔敷金屬，不僅焊接變形力度小而且也可以進一步提升焊接速度；最后，對于不能使用襯熱的焊縫，可以第一步先采用手工焊接密封底部，然后再采用埋弧焊操作。另外，厚度較大的鋼板需要進行焊接時，可以采取多層焊接操作。

4.6 鋼結構防腐

目前最常用的防腐蝕操作是在鋼結構表面刷防腐涂層。雖然市面上還流傳著較多存在錯誤的防腐蝕方法，但是相關部門最新要求規定，必須在相關防腐蝕材料上標明除銹等級以及涂料和涂層的厚度，標準等級為Sa2.5。而且推廣使用噴射除銹的方法。此外，對于需要埋于地下的鋼結構，可以對該部分采取混凝土包裹處理，要注意的是，已經受到侵蝕作用的柱腳不能再埋設于地下。鋼結構表面涂層有損傷時，應表面處理后補刷防銹漆，不可直接刷中間漆或面漆。鋼結構接頭表面應處理干凈，并按規定刷好防銹漆及其他涂層。防火涂料在施工前應做相溶性試驗并符合要求后才可進行涂裝施工。

5 結語

綜上所述，建筑行業改革和城市化進程的加快，促使建筑市場對高層建筑工程建設質量和使用性能提出更高的要求，因此，有必要加強對鋼結構施工技術的施工要點進行準確靈活把控，在更好的發揮鋼結構優勢性能的基礎上，促進高層建筑的可持續發展。