超高層建筑鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)的運(yùn)用

高子強(qiáng)

摘 要：隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，鋼結(jié)構(gòu)在超高層建筑工程施工中的應(yīng)用日趨廣泛，鋼結(jié)構(gòu)是以鋼材為材料制成受力構(gòu)件的結(jié)構(gòu)，鋼結(jié)構(gòu)住宅以其多功能、成本低，自重輕，安裝簡(jiǎn)便及環(huán)保節(jié)能等綜合優(yōu)勢(shì)而受到各方重視。為此，本文主要對(duì)鋼結(jié)構(gòu)選型、結(jié)構(gòu)布置設(shè)計(jì)及關(guān)鍵施工技術(shù)進(jìn)行了分析與探究。

關(guān)鍵詞：超高層建筑；鋼結(jié)構(gòu)；選型

1 鋼結(jié)構(gòu)選型與結(jié)構(gòu)布置設(shè)計(jì)

鋼結(jié)構(gòu)具有強(qiáng)度高、自重輕、抗震性能好、施工速度快、地基費(fèi)用省、占地面積小、工業(yè)化程度高、外形美觀等一系列優(yōu)點(diǎn)，此外，鋼結(jié)構(gòu)建筑還具有良好的空間感，可設(shè)計(jì)成大量開放型辦公室圍繞著空中花園、中央天井加上合理的電梯設(shè)計(jì)可達(dá)到最低的能源消耗。因此鋼結(jié)構(gòu)又是環(huán)保型和節(jié)能型建筑結(jié)構(gòu)。

鋼結(jié)構(gòu)通常是框架、平面架、網(wǎng)架、索膜、輕鋼、塔桅等結(jié)構(gòu)形式，其理論與技術(shù)大都成熟，亦有部分難題沒有解決，或沒有簡(jiǎn)單適用的設(shè)計(jì)方法，結(jié)構(gòu)和選形式，方應(yīng)考慮它們的特點(diǎn)，基本雪壓大的地區(qū)，屋面曲線應(yīng)有利于積雪滑落，而屋面覆蓋跨度較大的建筑中，可選擇構(gòu)件受拉力為主的懸索結(jié)構(gòu)體系。

結(jié)構(gòu)的布置要根據(jù)體系特征、荷載分布情況及性質(zhì)等綜合考慮。一般說要?jiǎng)偠染鶆颍W(xué)模型清晰，盡可能限制大荷載或移動(dòng)荷載的影響范圍，使其以最直接的線路傳遞到基礎(chǔ)，柱間抗側(cè)支撐的分布應(yīng)均勻，其形心要盡量靠近側(cè)向力（風(fēng)震）的作用線。否則應(yīng)考慮結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)，結(jié)構(gòu)的抗側(cè)應(yīng)有多道防線。框架結(jié)構(gòu)的樓層平面次梁的布置，有時(shí)可以調(diào)整其荷載傳遞方向以滿足不同的要求。通常為了減小截面沿短向布置次梁，但是這會(huì)使主梁截面加大，減少了樓層凈高，頂層邊柱也有時(shí)會(huì)吃不消，此時(shí)把次梁支撐在較短的主梁上可以犧牲次梁保住主梁和柱子。

2 超高層建筑物鋼結(jié)構(gòu)施工的關(guān)鍵技術(shù)分析

1、施工準(zhǔn)備工作

根據(jù)平面控制網(wǎng)線，在墊層上放出底板主控制線。板上放出該層平面控制軸線。待豎向鋼筋綁扎完成后，在豎向鋼筋上部標(biāo)出標(biāo)高控制點(diǎn)。根據(jù)圖紙，放出軸線、墻、暗柱、集水坑和洞等位置線，對(duì)墻柱要放出軸線、結(jié)構(gòu)邊線和控制線，并用油漆明顯標(biāo)識(shí)，配筋技術(shù)人員應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)圖，在鋼筋綁扎之前，技術(shù)人員要對(duì)各級(jí)管理人員和工人進(jìn)行技術(shù)規(guī)范交底和關(guān)鍵部位施工交底。鋼筋進(jìn)場(chǎng)的同時(shí)提交鋼筋材質(zhì)證明書并及時(shí)做復(fù)試和按規(guī)定見證取樣，嚴(yán)格按規(guī)范要求進(jìn)行。

2、螺栓預(yù)埋

預(yù)埋柱腳螺栓的位置必須非常準(zhǔn)確，否則會(huì)導(dǎo)致鋼柱安裝上的困難，且對(duì)安裝質(zhì)量有較大的影響。因此預(yù)埋螺栓位置應(yīng)給予嚴(yán)格控制，施工中應(yīng)嚴(yán)格控制基礎(chǔ)軸線和標(biāo)高基準(zhǔn)點(diǎn)，埋設(shè)后進(jìn)行兩次復(fù)測(cè)，第一次在埋設(shè)定位后測(cè)量，第二次在基礎(chǔ)混凝土澆筑并代其堅(jiān)固后進(jìn)行復(fù)測(cè)，如果在復(fù)測(cè)過程中發(fā)現(xiàn)位移超出范圍則必須進(jìn)行重新埋設(shè)。其標(biāo)高偏差控制在±5mm以內(nèi)，定位軸線的偏差控制在±2mm以內(nèi)。

3、鋼柱吊裝

鋼柱是決定高層建筑層高和總高度的主要豎向構(gòu)件，在加工制造中必須滿足現(xiàn)行規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn)。鋼柱在翻樣下料制作過程中應(yīng)考慮焊縫的收縮變形和豎向荷載作用下引起的壓縮變形，所以鋼柱的翻樣下料長度不等于設(shè)計(jì)長度，即使只有幾毫米也不能忽略不計(jì)。而且上下兩節(jié)鋼柱截面完全相等時(shí)也不允許互換，同時(shí)要求對(duì)每節(jié)鋼柱應(yīng)編號(hào)予以區(qū)別，正確安裝就位。

4、鋼梁吊裝

鋼梁在吊裝前，應(yīng)于柱子牛腿處檢查標(biāo)高和柱子間距，主梁吊裝前，應(yīng)在梁上裝好扶手桿和扶手繩，待主梁吊裝就位后，將扶手繩與鋼柱系牢，以保證施工人員的安全。一般在鋼梁上翼緣處開孔，作為吊點(diǎn)。吊點(diǎn)位置取決于鋼梁的跨度。為加快吊裝速度，對(duì)重量較小的次梁和其他小梁，多利用多頭吊索一次吊裝數(shù)根。有時(shí)將梁、柱在地面組裝成排架進(jìn)行整體吊裝，減少了高空作業(yè)，保證了質(zhì)量，并加快了吊裝速度。

5、鋼結(jié)構(gòu)高強(qiáng)螺栓連接

（1）節(jié)點(diǎn)處理

高強(qiáng)度螺栓連接應(yīng)在其結(jié)構(gòu)架設(shè)調(diào)整完畢后，再對(duì)接合件進(jìn)行矯正，消除接合件的變形、錯(cuò)位和錯(cuò)孔、板束接合摩擦面要貼緊后進(jìn)行安裝高強(qiáng)度螺栓。為了接合部板束間摩擦面貼緊，結(jié)合良好，先用臨時(shí)變通螺栓和手動(dòng)扳手緊固、達(dá)到貼緊為止。在每個(gè)節(jié)點(diǎn)上穿入臨時(shí)螺栓的數(shù)量應(yīng)由計(jì)算決定，一般不得少于高強(qiáng)度螺栓總數(shù)的1/3。最少不得少于二個(gè)臨時(shí)螺栓。沖打穿入螺全的數(shù)量不宜多于臨時(shí)螺栓總數(shù)的3%。不允許用高強(qiáng)度螺栓兼臨時(shí)螺栓，以防止損傷螺紋，引起扭矩系數(shù)的變化。

（2）螺栓安裝

高強(qiáng)度螺栓安裝在節(jié)點(diǎn)全部處理好后進(jìn)行，螺栓穿入方向要一致。一般應(yīng)以施工便利為宜，對(duì)于箱形截面部件的接合部，全部從內(nèi)向外插入螺栓，在外側(cè)進(jìn)行緊固。如操作不便，可將螺栓從反方向插入。對(duì)于大六角高強(qiáng)度螺栓連接副在安裝時(shí)，根部的墊圈有倒角的一側(cè)應(yīng)朝向螺栓頭，安裝尾部的螺母墊圈則應(yīng)與扭剪型高強(qiáng)度螺栓的螺母和墊圈安裝相同。嚴(yán)禁強(qiáng)行穿入螺栓，如不能穿入時(shí)，螺孔應(yīng)用絞刀進(jìn)行修整，用絞孔修整前應(yīng)對(duì)其四周的螺栓全部擰緊，使板疊密貼后再進(jìn)行。修整時(shí)應(yīng)防止鐵屑落入疊縫中。絞孔完成后用砂輪除去螺栓孔周圍的毛刺，同時(shí)掃清鐵屑。

（3）螺栓緊固

高強(qiáng)度螺栓緊固時(shí)，應(yīng)分初擰、終擰。對(duì)于大型節(jié)點(diǎn)可分為初擰、復(fù)擰和終擰。初擰是為了盡量縮小螺栓在緊固過程中由于鋼板變形等的影響，采取縮小互相影響的措施。高強(qiáng)度螺栓緊固時(shí)，至少分二次緊固。第一次緊固稱之為初擰。初擰軸力一般宜達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)軸力的60%-80%，最低不應(yīng)小于標(biāo)準(zhǔn)軸力的30%。復(fù)擰即對(duì)于大型節(jié)點(diǎn)高強(qiáng)度螺栓初擰完成后，在初擰的基礎(chǔ)上，再重復(fù)緊固一次，復(fù)擰扭矩值等于初擰扭矩值。終擰是對(duì)高強(qiáng)度螺栓作最后的緊固。終擰的軸力值以標(biāo)準(zhǔn)軸力為目標(biāo)，并應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求?？紤]高強(qiáng)度螺栓的蠕變，終擰時(shí)預(yù)拉力的損失、根據(jù)試驗(yàn)，一般為設(shè)計(jì)預(yù)拉力的5%-10%。

6、鋼結(jié)構(gòu)焊接

鋼結(jié)構(gòu)的焊接焊縫分為工廠制作焊縫和現(xiàn)場(chǎng)安裝焊縫兩大類。設(shè)計(jì)要求分為I、Ⅱ、Ⅲ級(jí)，I級(jí)焊縫要求最高，Ⅲ級(jí)焊縫要求最低。Ⅲ級(jí)焊縫只需要進(jìn)行外觀檢查，表面應(yīng)無氣孔、夾渣、弧坑裂紋等缺陷。I、Ⅱ級(jí)焊縫應(yīng)進(jìn)探傷檢驗(yàn)，其檢驗(yàn)方法按以下原則確定：①對(duì)工廠制作的焊縫，應(yīng)按每條焊縫計(jì)算百分比，且探傷長度應(yīng)不小于200 mm。②對(duì)現(xiàn)場(chǎng)安裝焊縫，應(yīng)按同一類型，同一施焊條件的焊縫條數(shù)計(jì)算百分比，探傷長度應(yīng)不小于200 mm，且應(yīng)不少于1條焊縫。Ⅰ級(jí)焊縫的探傷比例為100% ，Ⅱ級(jí)焊縫的探傷比例為20 %。

施工中鋼柱之間的連接常采用坡口電焊連接。主梁與鋼柱間的連接，一般上、下翼緣用坡口電焊連接，而腹板用高強(qiáng)螺栓連接。次梁與主梁的連接基本上是在腹板處用高強(qiáng)螺栓連接，少量再在上、下翼緣處用坡口電焊連接，柱與梁的焊接順序，先焊接頂部柱、梁節(jié)點(diǎn)，再焊接底部柱、梁節(jié)點(diǎn)，最后焊接中間部分的柱、梁節(jié)點(diǎn)。

3 結(jié)束語

綜上所述，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，鋼結(jié)構(gòu)工程已經(jīng)成為現(xiàn)代城市建設(shè)中的一項(xiàng)重要建設(shè)項(xiàng)目，而城市功能發(fā)揮的好壞正取決于鋼結(jié)構(gòu)工程質(zhì)量的好壞，在施工過程中必須嚴(yán)格按照每一道工序的規(guī)范要求，對(duì)各環(huán)節(jié)質(zhì)量嚴(yán)格把關(guān)，防止各種質(zhì)量通病的發(fā)生，確保整體工程施工質(zhì)量達(dá)到合格水平，并努力實(shí)現(xiàn)創(chuàng)優(yōu)目標(biāo)。因此，我們必須加快研究，不斷采用新技術(shù)、新工藝，改善工作條件，提高工作效率，逐步向機(jī)械化、智能化水平發(fā)展，為城市建設(shè)奉獻(xiàn)力量。

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