高層建筑鋼結構安裝施工工藝分析

李文

（山西潞安工程有限公司，山西 長治 046102）

0 引言

鋼結構是建筑工程中較為常見的施工結構，較為穩定，合理應用鋼結構有助于減少外力作用對建筑工程結構穩定性的影響，在提升建筑工程性能等方面發揮著重要作用。合理應用鋼結構安裝施工工藝有助于減少建筑工程施工中產生的材料浪費，提升建筑工程施工質量與效率，并有效規避傳統施工工藝在抗震性、穩定性等方面的不足，在建筑領域得到了廣泛的應用。

1 建筑工程鋼結構概述

鋼結構主要由鋼制材料構成，自重輕，且性能優越，對建筑物產生的壓力小，施工比較便捷。與傳統建筑結構相比，在實現同等施工要求的條件下，鋼結構所需的綜合成本更低，操作更為便捷，因此備受建筑工程行業青睞。建筑工程鋼結構主要包括鋼梁、鋼柱、鋼桁架等構件[1]，將這些構件合理應用于建筑工程施工中，施工效率更高，而且能顯著提升建筑工程的施工質量，最大限度地降低建筑結構壓力、外力作用對建筑工程結構穩定性造成的不利影響。尤其是隨著建筑行業的發展，鋼結構性能逐漸得到優化，對外在因素的適應能力越來越強，應用范圍也越來越廣，在提升建筑工程施工整體效果及整體經濟效益方面優勢越來越顯著，對促進建筑行業健康發展方面影響深遠。

2 高層建筑鋼結構安裝施工特點

2.1 易受自然環境影響

雖然鋼結構自重輕，施工便捷，但在安裝施工過程中容易受到自然環境的影響，尤其是在變化比較劇烈的情況下。在暴雨、大雪、大風天氣下，不宜實施鋼結構安裝作業，不僅會影響鋼結構安裝施工質量，甚至引發施工安全問題。尤其是在焊接鋼結構時，可能會因外界因素影響而在焊接根部出現裂紋、夾渣等問題，會影響高強度連接螺栓的有效連接，從而削弱鋼結構之間連接的穩固性，為高層建筑結構安全帶來隱患。

2.2 鋼結構立體交叉作業繁多

建筑工程鋼結構涉及諸多的鋼構件，不僅種類多，且數量大，安裝起來比較復雜，在安裝過程中經常出現交叉作業的情況。許多安裝施工作業可能因施工協調不當而出現相互干擾，不僅影響安裝施工效率，有時還需要暫停某些安裝工序來保障其他構件的安裝施工，從而影響高層建筑鋼結構安裝施工進度。如果安裝施工過程中監管不到位，還可能對施工質量造成不利影響。比如，如果同時安裝鋼筋混凝土結構與鋼結構界面，就可能影響安裝施工的流水節拍[2]。

2.3 鋼結構安裝施工要求高

鋼結構安裝施工是一項新興的結構施工技術，與傳統結構施工存在較大的差異，安裝施工要求也相較更高，需要結合現場實際情況及施工狀況進行優化設計，只有這樣才能保障鋼結構安裝施工的科學性與有效性。比如，應充分分析建筑工程實際要求去設計鋼結構空間，制定切實可行的鋼結構安裝方案。鑒于高層建筑鋼結構安裝施工中焊接作業占比較高，為保障鋼結構加工質量，需要明確鋼結構焊接驗收標準，加強對加工精度的高標準把控，確保鋼結構構件按照合理的順序實施加工安裝。此外，高層建筑鋼結構安裝施工多發生在戶外，且屬于高空作業，風險系數高，要在做好高空作業安全防護的同時高質量地把控鋼結構安裝施工質量，這也增加了鋼結構安裝施工的難度，對安裝施工安全防護意識、規范操作能力等都提出了一定的要求。

3 高層建筑鋼結構安裝施工規劃與籌備

高層建筑鋼結構安裝施工環境比較特殊，作業空間有限，做好安裝施工規劃與籌備可以為鋼結構安裝施工工藝的有效應用奠定基礎。因此，應事先細致規劃鋼結構安裝場地空間，制定鋼結構構件安裝順序、進廠驗收與保管計劃，籌備好鋼結構安裝所需的吊裝設備、測量儀器等。

3.1 施工現場構件質量驗收與管理

高層建筑鋼結構多由預制件構成，這些預制件事先通過工廠預制加工，需要結合鋼結構安裝施工步驟安排相應的預制件進場，以保障鋼結構安裝施工的有序開展。首先，應嚴格按照高層建筑鋼結構技術要求做好與工廠的溝通工作，確保加工工廠嚴格按照預制件技術要求規范開展加工作業，確保預制件如約高質量交付。其次，預制件進場之前，應嚴格把控進場驗收流程，合理控制抽查比例，加強對預制件尺寸、軸線等關鍵技術參數的復測工作，重點檢查預制件關鍵部位如防護涂層、焊縫等是否存在缺陷，強力螺栓等連接件規格、質量是否達標等，只有驗收合格方可進場。再次，應以鋼結構安裝施工圖紙為依據對鋼結構柱體、主梁、副梁等構件進行編號，做好安裝方向標記，并按照構件安裝順序有序堆放與管理[3]。當然，為了最大限度的保障鋼結構構件質量驗收的有效性，還可結合鋼結構安裝實際需求配置自動化驗收系統，依托紅外線掃描儀、超聲波等檢測設備深入檢測構件質量。最后，相關工作人員應做好鋼結構構件驗收記錄與登記工作，通過規范化操作提升工作人員的責任意識，保障構件驗收質量，同時為后續構件使用及引進提供依據。

3.2 吊裝機械設備選型與安裝

高層建筑鋼結構安裝施工離不開吊裝設備，而不同的吊裝設備所適用的作業環境不同，應以建筑主體結構特點、施工現場空間條件及施工成本預算等為依據，選擇相應型號的吊裝設備，合理安排吊裝設備數量。比如，當一臺吊裝設備無法滿足實際吊裝需求時，需要權衡是使用兩臺吊裝設備，還是更換更大型號的吊裝設備？哪種方案在安裝施工安全性、經濟性方面更具優勢等。其次，大型吊裝設備屬于特種設備，在選型時還應考慮大型吊裝設備安裝、拆卸等所需的技術要求以及所產生的成本支出，以確保大型吊裝設備的高效應用。此外，吊裝設備在施工作業中還會受到自然環境因素的影響，例如，大風天氣可能影響吊裝設備施工的穩定性；軟土地基區域耐受力較弱，需要做好土質處理及吊裝設備底部加固，以防止高負荷壓力造成地面沉陷。此外，如果施工環境風沙天氣較為頻繁，還需適當增加吊裝設備養護頻率，如定期涂抹潤滑油等，以保障吊裝設備的安全高效運轉。

3.3 鋼構件測量與校正

合理開展測量與校正工作是保障高層建筑鋼結構構件精準安裝的重要手段，需要在吊裝就位后立馬執行，因此，在鋼結構安裝施工之前應結合高層建筑結構特點制定測量與校正技術方案，提前布置高精度的測量儀器、測量控制網。在鋼結構構件吊裝就位后使用測量儀器跟蹤測量構件標高和軸線誤差等參數，及時調整超出吊裝設計誤差的構件位置，使不同構件空間位置得當，將整體結構誤差控制在預定范圍內，以保障鋼結構的強度與穩定性。

4 高層建筑鋼結構安裝施工技術

4.1 測量工藝

高層建筑鋼結構安裝施工需要使用一系列施工測量儀器及設備，如經緯儀、全站儀等，以確保測量數據的準確性，保障鋼結構進準規范安裝。對于高層建筑，需要在測量之前合理選擇周邊高層建筑物的層面測量基準點、基準線，然后再使用相應的測量儀器設備及測量手段。在采用測量工藝時要盡可能接近實際測量環境，切不可超出常理高層建筑水平標準高度，否則就會增加測量工作的難度系數，從而影響測量工作的開展及測量數據的精確性。

4.2 鋼結構柱體安裝基礎施工

柱體安裝是高層建筑鋼結構的關鍵承重構件，必須要予以高度重視，要結合鋼結構施工規范加強對柱體基礎澆筑、柱腳螺栓預埋的質量控制。首先，要精確定位預留地腳螺栓安裝孔洞，預埋螺栓，然后復核預留安裝空洞位置，待校正無誤后使用卡盤固定，并一次澆筑成型。其次，要復測基礎澆筑標高、軸線、地腳螺栓位置，確保地腳螺栓位移誤差在技術設計要求范圍內，且標高誤差在5mm 以內，軸線誤差在2mm 以內[4]，以保障柱體結構的穩定性。

4.3 鋼結構柱體吊裝施工

吊裝是鋼結構安裝施工的重要工序，吊裝施工質量直接影響著高層建筑鋼結構穩定性及施工質量，吊裝順序及施工效率直接影響著整個工程的施工效率，從而對鋼結構安裝施工的經濟效益產生影響。高層建筑鋼結構柱體吊裝施工有一定的規律，以先中心后四周為原則，先吊裝主框架結構主體，然后再依次吊裝樓板、主梁、次梁等。在柱體吊裝過程中，需要同步使用激光經緯儀等測量設備去監測吊裝主體軸線位置，使用墊塊、鋼楔等材料進行輔助調整，將柱體吊裝誤差控制在設計允許范圍內，然后再使用厚鋼板焊接固定。值得注意的是在進行第一段柱體吊裝時應采取防護措施，以避免柱體吊裝過程中對地腳螺栓造成破壞。

4.4 鋼結構主梁吊裝施工

鋼結構主梁與柱體之間的連接效果在很大程度上直接影響著鋼結構的穩定性與性能，務必要予以高度重視，合理應用主梁與柱體連接工藝去保障高層建筑鋼結構施工質量。在主梁吊裝全程使用測量儀器跟蹤測量柱體間距、軸線位移、標高等位置參數，使用限位鋼板調整主梁與柱體的位置，通過持續性的監測與復核確保梁柱整體位置參數的精準性。然后再使用焊接工藝調整預留焊縫，三次緊固吊裝主梁與柱體之間高效連接的高強螺栓。此外，由于主梁吊裝及連接工藝比較復雜，且對鋼結構安裝施工質量的影響較大，因此，應適當加大重視力度，事前要重點檢查防護措施是否得當，以防止高空墜物等問題的出現，同時保障高空作業的安全。

4.5 構件位置參數測控與預變形工藝

位置參數測控是每一個鋼結構構件安裝施工中都必須要重視的環節，應結合具體的施工階段科學選擇作業空間，合理布置測量控制網點，將位置參數測控貫穿構件安裝施工全周期。在構件就位那刻起測量其位置參數，然后結合安裝施工技術要求校正相關參數并進行復核，在固定和連接構件后再次測量鋼結構整體結構空間位置，并進行數據校正。此外，在安裝施工過程中如果結構內部應力發生變化，還應結合具體情況應用預變形工藝，以減輕安裝過程中因內部應力變化對結構穩定性造成的影響。

4.6 鋼結構現場焊接技術

焊接是鋼結構安裝施工中經常使用的技術手段，主要用于鋼結構梁與柱、梁與梁等不同構件的連接，現場焊接技術的應用效果在一定程度上直接影響著鋼結構安裝施工的質量。尤其是針對高層建筑，在進行鋼結構焊接安裝施工時務必要把握以下焊接技術要點。首先，焊接技術會受到溫度及環境的影響，比如現場焊接溫度應高于0℃，現場風力應控制在每秒5m 以內等，因此在焊接施工過程中應盡量創造適合焊接操作環境。比如，如果現場溫度過低，應提前進行焊接預熱；如果現場風力過大，或雨量過大，應加設防雨防風裝備[5]。其次，鋼結構焊接需要遵循一定的順序性，比如由主梁、壓型鋼板支托至壓型鋼板點焊，應嚴格按照焊接規范執行焊接操作。再次，針對不同位置的構件焊接，應科學應用相應的焊接工藝，比如焊接柱與柱之間接頭時應同時安排兩位焊工對向作業，并安排專業人員結合不同的焊條及焊縫調整電流，以保障焊縫焊接質量。此外，應在完成焊縫焊接操作24h 立即檢驗焊接質量，對不達標項目及時實施返修操作。

4.7 鋼結構涂裝

隨著時間的推移，鋼結構會因水分、酸雨等因素的影響而出現生銹腐蝕的問題，久而久之會對鋼結構造成破壞，從而影響鋼結構的穩定性，而鋼結構質量與穩定性直接影響著高層建筑使用的安全性，因此需要對鋼結構進行防腐處理。此外，火災是影響建筑使用安全的重要隱患，尤其是隨著建筑高度的不斷刷新，建筑體內匯聚的使用者越來越多，發生火災的風險概率也越來越大，在鋼結構中涂刷防火涂料有助于提升高層建筑結構的防火性能及防火等級，從而更好地保障高層建筑的使用安全。與傳統熱浸鍍鋅等操作相比，對鋼結構實施涂裝防腐涂料和防火涂料操作更為便捷，且施工成本更低，在高層建筑施工領域得到了更為廣泛的應用。由此可見，使用防腐、防火涂料對鋼結構實施防腐、防火工序是提升鋼材料抗腐蝕及防火能力的必然要求，一般情況下，會先在鋼結構底層涂刷環氧底漆等防銹漆，再涂刷防火涂料，最后再涂刷面漆，以保障高層建筑整體的安全性與美觀性。

5 結語

總而言之，科學應用鋼結構已成為滿足建筑行業發展需求、提升建筑工程質量與性能的重要趨勢，相關部門應加大對高層建筑鋼結構安裝施工工藝的研究力度，持續提升鋼結構安裝施工水平，為建筑行業穩步發展奠定基礎。