鋼結(jié)構(gòu)加工和安裝技術(shù)在超高層建筑中的應(yīng)用

亢紅星

摘 要：鋼材，具有變形能力強、自身重量輕、材料強度高的特點，已經(jīng)越來越多的被運用在建筑當中。以鋼材為主要材料所制作出來的工程被稱作是鋼結(jié)構(gòu)工程，是現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)類型當中最具有代表性的一種，也是綜合性非常強的一種。鋼結(jié)構(gòu)作為合成材料，在建筑當中，尤其是在高層或是超高層的建筑當中被極其頻繁的使用。鋼結(jié)構(gòu)擁有其他結(jié)構(gòu)沒有的優(yōu)點，但與此同時，也有著很嚴格的使用方法，不管是施工時對于材料的選擇、對于樓蓋的施工以及設(shè)計、還有連接位置的設(shè)計都需要進行全面的考察，不可以有一點敷衍。本文就超高層建筑鋼結(jié)構(gòu)的加工和安裝技術(shù)在實際施工過程中的具體應(yīng)用，參考筆者的實際經(jīng)驗，展開論述。

關(guān)鍵詞：超高層建筑；鋼結(jié)構(gòu)；加工和安裝技術(shù)；實際應(yīng)用

1 高層及超高層結(jié)構(gòu)體系定義

高層建筑物即指具有較多層數(shù)高度較高的建筑，但是具體達到何種程度算作高層，不同國家有不同的規(guī)定。一般來說超高層建筑指40層以上，高度100米以上的建筑物。高層及超高層建筑一定條件下是現(xiàn)代科學技術(shù)的產(chǎn)物，傳統(tǒng)的木、磚、石材料以及結(jié)構(gòu)基本上很難滿足要求，而鋼結(jié)構(gòu)的加工和運用在高層及超高層建筑的使用越來越廣泛和普遍，有利于建筑物整體結(jié)構(gòu)強度的達標。中國鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)業(yè)在近10余年期間發(fā)展迅速，對技術(shù)問題也提出更高的要求。

2 鋼結(jié)構(gòu)施工前的準備工作

2.1 技術(shù)與計劃準備

編制施工組織設(shè)計，確定建筑整體結(jié)構(gòu)的建造思路，確定建筑物各項施工材料的選取，精密計算每一個所需數(shù)值，避免誤差。由于高層及超高層建筑對建造技術(shù)有很高的要求，首要要保證有一個完整的建筑思路和技術(shù)團隊，進行工藝測評和工藝試驗，確定及完善施工及建后驗收標準，保證每一步后續(xù)施工的順利進行。

2.2 材料的選用

鋼結(jié)構(gòu)具有抗震性、抗風性、耐久性、保溫性、隔音性等等優(yōu)點，在使用、設(shè)計、施工及綜合經(jīng)濟方面都具有優(yōu)勢。然而鋼結(jié)構(gòu)也具有一些不容忽視的缺點，比如質(zhì)量問題，其導熱系數(shù)大，耐火性差，這就體現(xiàn)了鋼結(jié)構(gòu)工程項目施工質(zhì)量問題的復雜性，那么在高層及超高層建筑中材料的選用就顯得尤為重要，應(yīng)首選耐火鋼，考慮其屈服強度，保證建筑在高溫情況下也不至于完全喪失承載能力。

2.3 施工現(xiàn)場準備

首先對于吊裝準備，目前國內(nèi)多選用自升式塔式起重機作為吊裝施工機械主機，首要考慮的是吊裝設(shè)備是否符合工程建設(shè)需要。另外施工安裝前現(xiàn)場準備及各項安全檢查也顯得尤為重要，比如鋼構(gòu)件的驗收、測量儀器的準備、材料運輸及存放、設(shè)備工具、組織施工力量等等。

3 超高層建筑鋼結(jié)構(gòu)的加工技術(shù)解析

3.1 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，同時要求也很嚴，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)件的尺寸精細合理以及避免層狀性撕裂出現(xiàn)，有效的焊接工藝指標和措施尤為重要，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)上的準備→采購與復驗材料→鋼材的前期加工→對桿件進行加工→整體節(jié)點的組裝→進行涂裝→最終運輸。

3.2 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)先選用有先進配置的焊接方法和設(shè)備裝置。如對于加勁板和內(nèi)部的隔板的焊接，宜采用二氧化碳氣體保焊法。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，且二氧化碳氣體的純度和含水量不能異于一定指標。

4 超高層建筑鋼結(jié)構(gòu)的安裝技術(shù)

（1）預埋件的安裝。施工本工程預埋件是由鋼板、預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，需要使用塔吊來進行施工。在安裝過程中需要做好以下幾方面的控制。

（2）標準節(jié)框架的安裝。超高層鋼結(jié)構(gòu)標準節(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區(qū)間作為標準區(qū)間，安裝4根鋼柱構(gòu)成空間標準間，按照施工進程逐漸擴大框架，最終完成施工。

（3）特殊節(jié)框架的安裝。特殊節(jié)框架指不用于標準節(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，高空散裝”的安裝方法。

（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，利用混凝土下落時產(chǎn)生的動能達到振實混凝土的目的。當澆搗至8.3m高度時，上端4m范圍采用振搗器內(nèi)部振搗振實。一次拋落的混凝土量最好在0.7m3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，排出管內(nèi)空氣。現(xiàn)場利用1.2m3吊斗進行澆筑，并在擬澆筑混凝土的鋼柱頂部布置高500m，邊長lm的漏斗進行下料，漏斗下口邊長為160～180mm，進入鋼柱內(nèi)的斗口高度約200mm。

（5）安裝鋼梁。由于本項目中需要安裝的鋼梁數(shù)量非常多，則需隨鋼柱一起進行安裝。臨近鋼柱安裝好以后，將鋼梁和鋼柱連接到一起進而使其構(gòu)成一個穩(wěn)定性良好的結(jié)構(gòu)。當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連接，要使用纜風繩來對其進行臨時固定。安裝鋼梁時，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。

5 結(jié)束語

超高層鋼結(jié)構(gòu)的施工過程是一項錯綜復雜的系統(tǒng)工程，施工前需要作出縝密計劃，考慮現(xiàn)場施工條件，綜合利用高層建筑技術(shù)。同時鋼結(jié)構(gòu)強度高、自重輕、剛度大；材料勻質(zhì)性和各向同性好，屬理想彈性體，最符合一般工程力學的基本假定；材料塑性、韌性好，能很好地承受動力荷載；建筑工期短；工業(yè)化程度高，可進行機械化程度高的專業(yè)化生產(chǎn)。對于鋼結(jié)構(gòu)在超高層建筑中的應(yīng)用我們既要掌握各項方法，也要尋求突破創(chuàng)新，增強建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)固性與實用性。

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