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前城市用地緊張的問題，美化城市的同時反映出一個城市的經(jīng)濟實力。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)計施工實踐，首先對鋼結(jié)構(gòu)及其優(yōu)點進行概述，隨后對其施工前準備工作展開論述，最后重點探究出一些鋼結(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：TU974 文獻標識碼：A 文章編號：1674—3024（2016）05—99—02

1超高層建筑鋼結(jié)構(gòu)及其優(yōu)點概述

發(fā)達國家鋼結(jié)構(gòu)建筑面積占總建筑面積的10%以上，美、日等國更是超過40%，因為鋼結(jié)構(gòu)建筑具有眾多的優(yōu)點：①便于實現(xiàn)建筑工業(yè)化，即建筑設(shè)計標準化、部品部件工業(yè)化、現(xiàn)場施工裝配化、土建裝修一體化、管理運營信息化。鋼構(gòu)件一般在工廠加工，運輸?shù)绞┕がF(xiàn)場，吊裝就位，通過高強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、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，從而減小了對環(huán)境的污染；③鋼結(jié)構(gòu)由于具有自重輕、強度高、延性好等優(yōu)點，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，可實現(xiàn)災(zāi)后快速修復(fù)，災(zāi)后快速重建。

譬如，遠大可建工業(yè)化裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑突出的優(yōu)點是采用工廠生產(chǎn)的成品標準模塊，強化了建筑系統(tǒng)的標準化、系列化和通用化，建筑現(xiàn)場安裝施工量僅占整個建筑用工量的7%，工廠化成都達到93%。在現(xiàn)場采用法蘭和高強螺栓進行拼接，實現(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)場做到“無火、無水、無塵、無垃圾”，建筑垃圾只有1%；

相比于發(fā)達國家，我國目前鋼結(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)量最大的國家，鋼結(jié)構(gòu)建筑發(fā)展嚴重滯后。在經(jīng)濟轉(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)施工前準備工作

施工前的準備工作是保證工程后續(xù)工作正常運作的重要前提條件，因此應(yīng)當予以充分重視。第一，做好施工圖紙的會審工作。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)當組織相關(guān)人員對圖紙要求、項目工藝選擇、標準規(guī)范等內(nèi)容進行全面熟悉與掌握，并準確掌握設(shè)計意圖。此外，還應(yīng)組織相關(guān)技術(shù)人員來會審圖紙，核查施工圖紙有無出現(xiàn)錯誤或遺漏的地方，并及時采取相應(yīng)的解決對策，以避免由于圖紙問題而影響到了工程的進度與質(zhì)量。第二，應(yīng)對鋼結(jié)構(gòu)安裝的施工組織設(shè)計進行全面審核。由于施工組織設(shè)計是指導(dǎo)施工單位進行工程施工的技術(shù)性文件，其對工程的進度與質(zhì)量有著極大的影響，所以，在對其進行審查時應(yīng)重視以下幾點內(nèi)容：①特色工種的上崗證以及培訓合格證；②技術(shù)管理體系以及質(zhì)量保證體系的建立；③工程進度與質(zhì)量的控制方法；④新工藝的應(yīng)用；⑤施工進度以及計劃的安排；⑥對工程項目的針對性。

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，因此在安裝時應(yīng)當確保最底段鋼柱的安裝準確無誤。第二，應(yīng)采用平墊鐵安裝鋼柱，并對墊鐵頂面進行標高測量，判斷其達到相關(guān)標準。在同一水平線上采用水準儀測量全部鋼柱1m標高線，合理偏差范圍在一5mm～8mm間。如若出現(xiàn)偏差，且偏差大于標準要求時，需將墊鐵更換。第三，保證基礎(chǔ)平面坐標中心線與鋼柱諸柱身平面坐標中心線對齊，且偏差小于5mm。第四，應(yīng)對各鋼柱的中心線問的距離進行測量，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°方向上測量其垂直度，保證其柱身長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，每道鋼柱對接焊縫應(yīng)配備兩名工作人員來進行對稱焊，先對厚板進行焊接，在對薄板進行焊接，在此過程中應(yīng)保證焊縫的連續(xù)性。第七，在搭設(shè)操作平臺來進行鋼柱對接，并確保在上下節(jié)對口時，翼板與緣板沒有出現(xiàn)錯位情況，并將每層平臺的標準作為基準，通過水準儀來測量保證各個平臺的標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。在完成對接焊接后，割掉對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，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)均需要在高空進行，這加大了焊接的難度與危險性，并且受自然條件影響較大。因此在進行高層建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接時，應(yīng)當結(jié)合現(xiàn)場施工環(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。值得注意的是在進行鋼結(jié)構(gòu)焊接時，還應(yīng)做好相應(yīng)的防雨防風工作、相關(guān)的焊接技術(shù)培訓工作以及相應(yīng)的無損檢測工作等，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)?，F(xiàn)階段，我國焊接技術(shù)通常采用二氧化碳氣體保護半自動焊，輔之以手工焊。

3.3高強度螺栓連接

結(jié)合筆者實踐來看，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，做好高強度螺栓連接安裝也是該工程建設(shè)的關(guān)鍵。對此，筆者認為建筑企業(yè)可以通過以下方法將高強度螺栓連接安裝施工做好：第一，確保高強度螺栓質(zhì)量。高強度螺栓質(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，對此建筑企業(yè)必須先根據(jù)具體鋼結(jié)構(gòu)工程實際采購符合要求的螺栓，隨后在裝運、保管過程中應(yīng)當嚴格按照相關(guān)規(guī)范進行，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)高強度螺栓連接技術(shù)，對它們進行節(jié)點處理、安裝以及緊固等作業(yè)。需要注意的是，在此過程中應(yīng)當嚴格按照相關(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行垂直運輸，因此，施工中選用何種吊裝機械進行施工，關(guān)系到施工速度，并對建筑總造價有一定影響。

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

建筑施工升降機用來運送人員和物料，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，而且也是衡量一個國家建筑科學技術(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。