高層建筑鋼結(jié)構(gòu)施工的關(guān)鍵技術(shù)和措施

徐亮

【摘要】高層建筑作為目前城市建筑過程中的主要形式受到了社會(huì)各界人士的廣泛關(guān)注，早在2018年年底，我國住建部開展了全國建筑行業(yè)的會(huì)議[1]，在該會(huì)議中，住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部明確指出要在未來的裝配式建筑建造過程中發(fā)展鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并且進(jìn)一步地完善裝配式建筑的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系。在這樣的背景下，鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)成了當(dāng)前建筑行業(yè)的主要發(fā)展方向，因此，研究高層建筑中鋼結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵性施工技術(shù)對于高層建筑行業(yè)的發(fā)展有著非常積極的意義。

【關(guān)鍵詞】高層建筑;鋼結(jié)構(gòu)施工;關(guān)鍵技術(shù)

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.27.

鋼結(jié)構(gòu)具有輕質(zhì)高強(qiáng)、工業(yè)化、裝配化、綠色環(huán)保的特點(diǎn)，使鋼結(jié)構(gòu)在建筑和橋梁領(lǐng)域具有更為廣闊的應(yīng)用前景。（1）鋼結(jié)構(gòu)建筑自身重量較輕，強(qiáng)度高。在高層建筑施工中應(yīng)用鋼結(jié)構(gòu)，對下部結(jié)構(gòu)不會(huì)產(chǎn)生較大壓力，可確保施工質(zhì)量，降低建筑地基建設(shè)成本。在相同跨度及載荷狀況下，鋼結(jié)構(gòu)重量與混凝土結(jié)構(gòu)重量之比為1：3。（2）施工周期短。與混凝土結(jié)構(gòu)相比，鋼結(jié)構(gòu)的施工時(shí)間大幅度縮短。首先，工廠化制作，工業(yè)化生產(chǎn)可顯著提高生產(chǎn)效率;其次，構(gòu)件加工精度和質(zhì)量有保障;最后，鋼結(jié)構(gòu)施工便捷，現(xiàn)場均為干作業(yè)。（3）環(huán)保節(jié)能。鋼結(jié)構(gòu)施工在高層建筑中應(yīng)用時(shí)，將綠色環(huán)保理念凸顯，傳統(tǒng)混凝土建筑施工中，粉塵、噪聲十分常見且較為嚴(yán)重，給周圍居民生活造成影響，對環(huán)境污染較為嚴(yán)重。

1、高層建筑鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展概述

基于土地資源利用率要求，高層建筑建設(shè)規(guī)模持續(xù)增大。鋼結(jié)構(gòu)已經(jīng)成為高層建筑結(jié)構(gòu)的首選，構(gòu)件強(qiáng)度高、單位承載力大，可滿足建筑高度不斷增加的需求，也有利于確保底部穩(wěn)定。相關(guān)研究顯示，鋼結(jié)構(gòu)具有自重輕、施工迅速、質(zhì)量可靠等優(yōu)勢，與傳統(tǒng)建筑結(jié)構(gòu)相比，高層建筑鋼結(jié)構(gòu)施工可有效減少施工中的資金消耗，保證項(xiàng)目按期保質(zhì)完成，最終獲得應(yīng)有的經(jīng)濟(jì)效益，促進(jìn)我國建筑行業(yè)的穩(wěn)定、健康發(fā)展。

2、鋼結(jié)構(gòu)建筑的優(yōu)點(diǎn)

（1）鋼結(jié)構(gòu)的自重輕。鋼結(jié)構(gòu)相比傳統(tǒng)的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)等體系而言，其自重比較輕，能有效解決傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)自重大，支撐體系要求強(qiáng)度高等特點(diǎn)，對其施工而言帶來不小的便捷性，同時(shí)材料也都為輕型的鋼材和型鋼，在安裝過程中有效避免了大型構(gòu)件或者重型構(gòu)件難以控制精度的問題。（2）鋼結(jié)構(gòu)強(qiáng)度比較高。對于鋼材而言盡管其自重比較低，卻不影響本身的強(qiáng)度，尤其是抗拉強(qiáng)度，混凝土構(gòu)件最大的問題是其本身的抗拉性能比較差，由此必須在混凝土中配置相當(dāng)數(shù)量的鋼筋，而鋼結(jié)構(gòu)則直接解決了這個(gè)問題，尤其鋼梁在抗彎和抗剪方面性能尤為突出，很好地完成了梁、板抗彎方面的要求。（3）鋼結(jié)構(gòu)制造和安裝機(jī)械化程度比較高。相比較混凝土而言，鋼結(jié)構(gòu)的安裝施工中大量采用的機(jī)械操作，能夠較好地解決人工不足的問題，提高安裝的效率，改善施工速度，縮短工期。（4）鋼結(jié)構(gòu)密封性好。整個(gè)結(jié)構(gòu)的安裝可以利用焊接的方式很好地進(jìn)行密封施工，對于密封要求高的建筑，有很好的適用性。由此，可以看出鋼結(jié)構(gòu)相對于混凝土而言帶來了不可替代的優(yōu)勢。多種復(fù)雜環(huán)境下都可以采用鋼結(jié)構(gòu)以滿足使用環(huán)境，降低造價(jià)，提高速度。然而，鋼結(jié)構(gòu)的施工也面臨著很多問題，如鋼材易被腐蝕，耐火性和耐熱性比較一般，這些問題也一直困擾著行業(yè)的發(fā)展。

3、高層建筑鋼結(jié)構(gòu)施工關(guān)鍵技術(shù)

3.1配件的分段吊裝

裝配式建筑的現(xiàn)場施工是整個(gè)建筑過程中的關(guān)鍵性內(nèi)容，也是鋼結(jié)構(gòu)施工中需要重點(diǎn)把握的技術(shù)內(nèi)容。首先，在現(xiàn)場施工開始之前，應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格地按照圖紙的要求對起重工作進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，保證吊裝的過程中起重的極限能夠維持在最佳的范圍之內(nèi)，接著應(yīng)當(dāng)對實(shí)際工程的運(yùn)輸條件進(jìn)行全面地分析，當(dāng)配件的長度大于12m，寬度大于2.8m，高度大于4.5m的時(shí)候可以采用分段技術(shù)來對鋼預(yù)制構(gòu)建進(jìn)行處理。在分段吊裝的過程中，一定要嚴(yán)格地按照行業(yè)內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)流程進(jìn)行操作，做好吊裝方案的設(shè)計(jì)，全面地提高吊裝工作的安全性，在對于大中型吊裝機(jī)械設(shè)備的調(diào)配過程中，應(yīng)當(dāng)依據(jù)施工現(xiàn)場的實(shí)際情況進(jìn)行設(shè)備的合理分配[5]，同時(shí)保證吊裝機(jī)的工作范圍能夠覆蓋整個(gè)施工現(xiàn)場，而且還應(yīng)當(dāng)對吊裝機(jī)的各項(xiàng)參數(shù)指標(biāo)仔細(xì)分析，從而保證起重吊裝機(jī)的各項(xiàng)性能以及型號(hào)等能夠符合該工程實(shí)際中的吊裝需求，在全面保證安全性施工的前提下同時(shí)為后續(xù)的順利施工打下良好的基礎(chǔ)。

3.2鋼柱吊裝技術(shù)

高層建筑工程作業(yè)中，鋼柱整體規(guī)模相對較大，應(yīng)分成多個(gè)部分吊裝，保證鋼柱結(jié)構(gòu)施工的質(zhì)量與安全。鋼柱吊裝施工要點(diǎn)如下：（1）首節(jié)柱安裝時(shí)，鋼柱需定位精確，鋼柱結(jié)構(gòu)中心線與高層建筑中心線吻合、螺母和下墊板標(biāo)高與設(shè)計(jì)要求相符，將螺母、下墊板擰緊，以此固定好首節(jié)柱。（2）完成首節(jié)柱吊裝后，繼續(xù)安裝上節(jié)柱，做好定位軸線及標(biāo)高的控制工作，必要時(shí)可根據(jù)鋼柱標(biāo)高優(yōu)化鋼柱安裝模式，保證鋼柱結(jié)構(gòu)安全可靠。

3.3焊接鋼結(jié)構(gòu)

高層建筑結(jié)構(gòu)中選取鋼材厚度較厚，在設(shè)計(jì)中使用大量斜柱，此類設(shè)計(jì)增加了焊接工作量，需實(shí)施大量斜焊作業(yè)，增加了施工安全風(fēng)險(xiǎn)，且難以確保施工質(zhì)量。因此，為解決上述問題，焊接中使用二氧化碳?xì)怏w保護(hù)半自動(dòng)化焊接，根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際情況進(jìn)行斜焊，確保焊接質(zhì)量，且提升焊接速率。確定焊接技術(shù)后，需抽調(diào)專業(yè)人員組成焊接工藝評定小組，將焊接參數(shù)進(jìn)行編制。在焊接過程中，焊接節(jié)點(diǎn)繁多，加之鋼結(jié)構(gòu)安全性較低、結(jié)構(gòu)高，給鋼結(jié)構(gòu)焊接工作提出新的挑戰(zhàn)，為提升焊接技術(shù)質(zhì)量，明確焊接順序，根據(jù)鋼材類別選取合適的焊接技術(shù)。加強(qiáng)培訓(xùn)焊接專業(yè)人員，確保人員持證上崗，對焊接后產(chǎn)品審核，特別為缺陷及內(nèi)部損傷檢測，進(jìn)而控制焊接質(zhì)量。

3.4外圍集成與綠色建筑技術(shù)

裝配式鋼結(jié)構(gòu)施工在高層建筑中的應(yīng)用十分復(fù)雜，且受建筑高度的影響，為順利開展安裝工作和保證施工安全，就需要認(rèn)真做好相關(guān)工作。外圍集成技術(shù)是一種重要技術(shù)，為更好地融入技術(shù)，需要科學(xué)、安全地處理墻體連接點(diǎn)。同時(shí)，低碳經(jīng)濟(jì)時(shí)代的到來為綠色建筑建設(shè)與發(fā)展中的技術(shù)應(yīng)用創(chuàng)造了有利的條件，加上人們對居住環(huán)境質(zhì)量狀況改善也提出了更高的要求，而裝配式建筑能夠避免對生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生不利影響，拓寬建筑領(lǐng)域的發(fā)展思路，可實(shí)現(xiàn)建設(shè)事業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

結(jié)語：

在近些年的發(fā)展過程中，我國的經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展速度越來越快，城市化的進(jìn)程也日趨加速，在這樣的城市結(jié)構(gòu)發(fā)展背景下，大量的城鎮(zhèn)化人口開始涌入到城市中生活，城市人口的數(shù)量連年激增，在這樣背景下，城市的土地資源也越來越緊張，為了更好地緩解人口增長數(shù)量與緊缺的土地資源之間的矛盾，高層建筑、超高層建筑開始走入到城市生活之中。在當(dāng)前的高層建筑設(shè)計(jì)中，鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是其中最為核心的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)內(nèi)容，但是從目前的施工與設(shè)計(jì)情況來看，鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)具有很強(qiáng)的技術(shù)性特征，施工人員在設(shè)計(jì)施工的過程中應(yīng)當(dāng)從細(xì)節(jié)處出發(fā)，結(jié)合當(dāng)前行業(yè)內(nèi)的先進(jìn)技術(shù)進(jìn)行施工與操作，從而保證鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更加具有安全性和穩(wěn)定性的特點(diǎn)，從而為建筑行業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展提供良好的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

[1]王杰生.高層建筑鋼結(jié)構(gòu)安裝施工技術(shù)[J].住宅與房地產(chǎn)，2019（09）：218-219.

[2]游仕忠.高層建筑主體結(jié)構(gòu)施工技術(shù)探討[J].工程建設(shè)與設(shè)計(jì)，2019（04）：189-190.

[3]郭東明.高層建筑鋼結(jié)構(gòu)安裝施工技術(shù)研究[J].綠色環(huán)保建材，2019（01）：131+134.

[4]郭鑫.高層建筑鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)現(xiàn)狀與對策分析[J].山西建筑，2019，45（03）：103-104.

[5]揭振華.高層建筑鋼結(jié)構(gòu)施工研究[J].住宅與房地產(chǎn)，2018（31）：128.