探析超高層建筑鋼結(jié)構(gòu)加工與安裝技術(shù)

姚雙雙

【摘要】：鋼結(jié)構(gòu)本身就以其剛度大等特點(diǎn)被應(yīng)用在眾多建筑工程中，尤其是現(xiàn)在的超高層建筑中應(yīng)用的比較多。超高層的鋼結(jié)構(gòu)安裝技術(shù)有很大的難度，而且施工工藝也比較復(fù)雜，對(duì)施工技術(shù)有很大的要求，在施工的時(shí)候要綜合考慮到建筑結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、施工單位技術(shù)水平以及施工現(xiàn)場各種施工環(huán)境，然后再制定科學(xué)的施工設(shè)計(jì)。由于施工難度大，所以在加工制造和安裝的時(shí)候都要控制好施工技術(shù)，確保建筑的穩(wěn)定性。本文分析了超高層建筑中鋼結(jié)構(gòu)在制造和安裝技術(shù)上的相關(guān)問題。

【關(guān)鍵詞】：超高層建筑； 鋼結(jié)構(gòu) ；加工技術(shù) ；安裝技術(shù)

【引言】：近年來，以鋼結(jié)構(gòu)為主要原料的建筑，憑借其在環(huán)境保護(hù)、節(jié)約能源、工業(yè)生產(chǎn)等方面明顯優(yōu)于磚混結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢，在房屋建筑中的利用率越來越高。如具有良好的抗震性和空間感、超快的施工速度、能源消耗量低、可重復(fù)利用以及較小的占地面積等特點(diǎn)。雖然是一種比較新興的建筑體系，但是目前高層建筑鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展愈發(fā)成熟，有不斷成為主流結(jié)構(gòu)的總體趨勢，同時(shí)也是以后超高層建筑的一個(gè)發(fā)展方向。

1、超高層建筑的定義及鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用現(xiàn)狀

1.1超高層建筑的定義

通常情況下，超高層建筑是指高度在 100 米以上，層數(shù)在 40層以上的建筑。超高層建筑是現(xiàn)代科技的產(chǎn)物，將鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用于超高層建筑中，有利于超高層建筑的標(biāo)準(zhǔn)整體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度要求的實(shí)現(xiàn)。

1.2超高層建筑鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用現(xiàn)狀

在發(fā)達(dá)國家中，運(yùn)用鋼結(jié)構(gòu)完成超高層建筑施工已經(jīng)成為一種普遍現(xiàn)象。鋼結(jié)構(gòu)建筑在日本的建筑總量中占據(jù)了 50% 的比例。近年來，我國的鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展速度較快，2012 年，我國鋼結(jié)構(gòu)的總產(chǎn)量達(dá)到了 3000 萬噸。但目前我國鋼結(jié)構(gòu)的加工技術(shù)和安裝技術(shù)水平相對(duì)較低，人們對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)較少。與發(fā)達(dá)國家相比，我國的超高層鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用存在著較大的發(fā)展空間。但我國的鋼材規(guī)格不齊全，使用率相對(duì)較低，超高層建筑中可以選擇的鋼的種類較少。在鋼板加工等方面的技術(shù)相對(duì)較為薄弱，并且在某些方面存在著一些質(zhì)量問題。為了將鋼結(jié)構(gòu)更好地運(yùn)用到超高層建筑施工中，需要對(duì)以上問題進(jìn)行解決。

2、超高層建筑鋼結(jié)構(gòu)的加工技術(shù)解析

超高層建筑中要求要有比較高的鋼結(jié)構(gòu)加工技術(shù)。如在鋼結(jié)構(gòu)的內(nèi)部，需要對(duì)結(jié)構(gòu)件的表面粗糙程度、具體材質(zhì)以及影響到材料的氣密性的相關(guān)內(nèi)容等進(jìn)行嚴(yán)格的各種檢測。而且超高層建筑有不同于一般建筑的特點(diǎn)，在建筑的結(jié)構(gòu)件的加工、選材等眾多方面要求更高且需要注意的事項(xiàng)更多。

2.1 構(gòu)件加工制作的整體流程

鋼結(jié)構(gòu)高層建筑工程有很大的工作量。鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件有多種結(jié)構(gòu)形式，主要表現(xiàn)為箱型構(gòu)件、T 型構(gòu)件和 H 型構(gòu)件等。構(gòu)件的焊接工序非常繁瑣，同時(shí)要求也很嚴(yán)，體現(xiàn)在：焊接要有較大的變形、很多的熔透焊位置以及高質(zhì)量的焊縫等。一般而言箱型構(gòu)件由于其內(nèi)隔板很少，在焊接過程中非常容易發(fā)生扭曲和變形。為了確保焊接的最終質(zhì)量和變形程度、構(gòu)件的尺寸精細(xì)合理以及避免層狀性撕裂出現(xiàn)，有效的焊接工藝指標(biāo)和措施尤為重要，這也是此類建筑工程加工技術(shù)中面臨的難題。鋼結(jié)構(gòu)高層建筑工程中的許多主要構(gòu)件大多是在工廠里面加工制作而成，基本的加工流程如下：做好技術(shù)上的準(zhǔn)備→采購與復(fù)驗(yàn)材料→鋼材的前期加工→對(duì)桿件進(jìn)行加工→整體節(jié)點(diǎn)的組裝→進(jìn)行涂裝→最終運(yùn)輸。

2.2 工程焊接

焊接的方法選擇應(yīng)考慮整體工藝流程和鋼柱的結(jié)構(gòu)等，優(yōu)先選用有先進(jìn)配置的焊接方法和設(shè)備裝置。如對(duì)于加勁板和內(nèi)部的隔板的焊接，宜采用二氧化碳?xì)怏w保焊法。需要注

意的是，要保證保焊焊絲應(yīng)符合國家的相關(guān)規(guī)定，且二氧化碳?xì)怏w的純度和含水量不能異于一定指標(biāo)。

3、超高層建筑鋼結(jié)構(gòu)的安裝技術(shù)

3.1預(yù)埋件的安裝。施工本工程預(yù)埋件是由鋼板、預(yù)埋螺栓和矩形短柱構(gòu)成的一種長方形結(jié)構(gòu)，總質(zhì)量為10.8t，總長度為6.9m，最大埋件截面積為1200mm×1200mm×50mm。由于一些埋件的質(zhì)量很大，需要使用塔吊來進(jìn)行施工。在安裝過程中需要做好以下幾方面的控制。

3.2標(biāo)準(zhǔn)節(jié)框架的安裝。超高層鋼結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)框架的施工一定情況下代表著超高層鋼結(jié)構(gòu)框架施工的主動(dòng)權(quán)，其安裝方法通常分為節(jié)間綜合安裝法和按構(gòu)件分類大流水安裝法。前者節(jié)間綜合安裝法是選擇一個(gè)區(qū)間作為標(biāo)準(zhǔn)區(qū)間，安裝4根鋼柱構(gòu)成空間標(biāo)準(zhǔn)間，按照施工進(jìn)程逐漸擴(kuò)大框架，最終完成施工。

3.3特殊節(jié)框架的安裝。特殊節(jié)框架指不用于標(biāo)準(zhǔn)節(jié)的框架，如底層大廳和屋頂花園層等等，由于超高層建筑中建筑和結(jié)構(gòu)的特殊要求，施工技術(shù)方案也應(yīng)有所不同。對(duì)于網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，由于內(nèi)部結(jié)構(gòu)跨度較大且多位于高層建筑或旁邊，施工難度較大，一般采用“地面拼裝，整體提升”“搭設(shè)平臺(tái)，高空散裝”的安裝方法。

3.4鋼柱的安裝。管柱安裝應(yīng)在分析下層杯口偏離網(wǎng)絡(luò)線的位置數(shù)據(jù)后，確定管柱的偏移和傾斜數(shù)據(jù)，據(jù)此數(shù)據(jù)進(jìn)行安裝。根據(jù)鋼管柱截面高度變化形式及鋼柱的分節(jié)長度，每3層澆筑一次，澆筑高度約為12.3m?；炷敛捎昧⑹礁呶粧伮錈o振搗法，利用混凝土下落時(shí)產(chǎn)生的動(dòng)能達(dá)到振實(shí)混凝土的目的。當(dāng)澆搗至8.3m高度時(shí)，上端4m范圍采用振搗器內(nèi)部振搗振實(shí)。一次拋落的混凝土量最好在0.7m 3 左右，用料斗裝填或設(shè)置澆筑漏斗，料斗的下口尺寸應(yīng)比鋼管內(nèi)徑小100 ～ 200mm，以便混凝土下落時(shí)，排出管內(nèi)空氣。現(xiàn)場利用1.2m 3 吊斗進(jìn)行澆筑，并在擬澆筑混凝土的鋼柱頂部布置高500m，邊長lm的漏斗進(jìn)行下料，漏斗下口邊長為160 ～ 180mm，進(jìn)入鋼柱內(nèi)的斗口高度約200mm。

3.5安裝鋼梁。由于本項(xiàng)目中需要安裝的鋼梁數(shù)量非常多，則需隨鋼柱一起進(jìn)行安裝。臨近鋼柱安裝好以后，將鋼梁和鋼柱連接到一起進(jìn)而使其構(gòu)成一個(gè)穩(wěn)定性良好的結(jié)構(gòu)。當(dāng)天安裝的鋼梁和鋼柱都要連接到一起，如果因特殊原因沒有及時(shí)連接，要使用纜風(fēng)繩來對(duì)其進(jìn)行臨時(shí)固定。安裝鋼梁時(shí)，按照下層優(yōu)先的則，先將主梁安裝好，然后再將次梁安裝好。

結(jié)語

超高層建筑鋼結(jié)構(gòu)工程具有一定的復(fù)雜性和多樣性，因此在工程施工前，需要結(jié)合實(shí)際的施工場地等因素，制定詳細(xì)的施工計(jì)劃，對(duì)超高層建筑技術(shù)進(jìn)行合理利用。在超高層建筑中應(yīng)用鋼結(jié)構(gòu)能夠有效地提升超高層建筑的強(qiáng)度和穩(wěn)固性，因此需要對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的加工技術(shù)和安裝技術(shù)進(jìn)行充分掌握。

【參考文獻(xiàn)】：

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