當(dāng)前高層建筑鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)應(yīng)用分析

吳曉明

福建博業(yè)建設(shè)集團(tuán)有限公司

1 引言

在高層建筑施工過程中，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的安裝和施工具有嚴(yán)格的施工標(biāo)準(zhǔn)和要求?；诖?，相關(guān)技術(shù)人員應(yīng)該根據(jù)設(shè)計(jì)要求和安裝規(guī)范進(jìn)行科學(xué)設(shè)計(jì)和安裝。結(jié)合多方面要求標(biāo)準(zhǔn)，選擇最合適的施工技術(shù)類型，以最大限度地保證建筑工程質(zhì)量基礎(chǔ)。因此，針對(duì)高層建筑鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用特點(diǎn)，工作人員需要嚴(yán)格把控鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)的應(yīng)用要點(diǎn)，為充分保證高層建筑的安全穩(wěn)定性負(fù)責(zé)。

2 建筑鋼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)

相對(duì)來(lái)說，不論在哪種類型的工程建筑制造過程中，鋼結(jié)構(gòu)是最常使用的施工工藝。在高層建筑中廣泛應(yīng)用鋼結(jié)構(gòu)，可以為建筑具備良好的抗震性能、降低造價(jià)成本、建筑結(jié)構(gòu)塑性等方面提供極大的便利。而且使用鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行施工建筑施工，可以使空間布置的靈活性增強(qiáng)，符合業(yè)主美觀需求的同時(shí)，也能提升建筑的使用性能。此外，鋼結(jié)構(gòu)的使用還能夠?qū)ㄖ臻g布局進(jìn)行靈活把控和布置，使工程的空間利用性大大增強(qiáng)。由此可見，相較于其他基礎(chǔ)型結(jié)構(gòu)施工工藝，鋼結(jié)構(gòu)的使用能夠更好地滿足當(dāng)代社會(huì)生產(chǎn)和人們生活對(duì)建筑美觀和功能特點(diǎn)的需求[1]。

3 高層建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

3.1 鋼結(jié)構(gòu)選型與布置

目前建筑材料市場(chǎng)上流轉(zhuǎn)的鋼結(jié)構(gòu)選型種類非常多，在實(shí)際進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)種類選擇和布置時(shí)，應(yīng)該提前考察和了解工程建設(shè)環(huán)境特點(diǎn)和業(yè)主需求，而且還需要充分考慮到建筑所要實(shí)現(xiàn)的施工功能特點(diǎn)、荷載性能、抗震需求、材料供應(yīng)、人員組成等多方面影響因素，最終選擇出最適合建筑施工需求，且經(jīng)濟(jì)環(huán)保的鋼結(jié)構(gòu)體系和結(jié)構(gòu)形式。

3.2 節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)

節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中占據(jù)非常關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。根據(jù)建筑所需的不同的傳力需求，節(jié)點(diǎn)連接可以分成剛接、鉸接和半剛接。在實(shí)踐應(yīng)用過程中，應(yīng)該考量實(shí)際需求。一般來(lái)說，節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)需要涉及五個(gè)環(huán)節(jié)：第一，焊接。在進(jìn)行焊縫和尺寸設(shè)計(jì)時(shí)，必須嚴(yán)格按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)操作，還要注意焊條與技術(shù)連接材料匹配；焊接接點(diǎn)的一、二級(jí)焊縫要做探傷檢測(cè)。第二，拴接。在高層建筑中最常使用的鋼結(jié)構(gòu)連接傳力螺栓是高強(qiáng)螺栓，其可以達(dá)到12.9s 強(qiáng)度等級(jí)。在選擇螺栓時(shí)，一般會(huì)選擇承壓、抗拉和摩擦三種類型，但是后者表現(xiàn)為極強(qiáng)的連接功能，也是鋼結(jié)構(gòu)施工最常用的，；第三，梁腹板。對(duì)栓孔位置的腹板抗剪凈截面需要進(jìn)行驗(yàn)算操作，此外在連接高強(qiáng)承壓型螺栓時(shí)，還要對(duì)局部孔壁的承壓能力進(jìn)行驗(yàn)算處理；第四，連接板。是梁腹板的加厚形式，其主要加厚了4mm，但是還需要對(duì)抗剪凈截面進(jìn)行驗(yàn)算。最后，除以上重要環(huán)節(jié)，還需要充分考慮螺栓的安裝、現(xiàn)場(chǎng)焊接等工作空間以及吊裝構(gòu)建的具體順序等問題[2]。

3.3 支撐設(shè)計(jì)

為了進(jìn)一步增強(qiáng)現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，此時(shí)便需要采取支撐設(shè)計(jì)。該設(shè)計(jì)過程可以實(shí)現(xiàn)對(duì)合理內(nèi)力分配體系的建立，旨在對(duì)現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)的剛度分布情況進(jìn)行合理劃分，使其內(nèi)部結(jié)構(gòu)對(duì)水平荷載的承載能力變得均勻，承受能力更強(qiáng)。鋼結(jié)構(gòu)的支撐設(shè)計(jì)有非常規(guī)范的操作原則，簡(jiǎn)單來(lái)說，首先，需要實(shí)現(xiàn)縱向荷載的合理傳遞；其次，確保鋼結(jié)構(gòu)平面的穩(wěn)定和光滑，能夠?yàn)殇摻Y(jié)構(gòu)以及整體構(gòu)件的穩(wěn)定性提供安裝支點(diǎn)；另外，確保鋼結(jié)構(gòu)安裝快捷方便；最后，完成建筑施工對(duì)鋼結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和剛度的標(biāo)準(zhǔn)需求，保證鋼結(jié)構(gòu)的充分穩(wěn)固性能。

4 高層建筑鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)應(yīng)用要點(diǎn)

4.1 施工機(jī)械設(shè)備的選擇、布置和裝拆

保證高層建筑質(zhì)量最基本的環(huán)節(jié)操作是對(duì)鋼結(jié)構(gòu)施工設(shè)備的合理選擇和有效布置。同樣的，作為整體工程建設(shè)最關(guān)鍵的施工設(shè)備塔吊，為充分保證塔吊設(shè)備的高效運(yùn)行，現(xiàn)場(chǎng)施工人員有必要提前將項(xiàng)目實(shí)際施工位置、周邊環(huán)境、道路情況以及鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件本身情況等多方面因素全面考察清楚，有利于最合適塔吊類型和工作位置的選擇。此外，考慮到塔吊設(shè)備的笨重，可以采用內(nèi)爬式塔吊，不僅解決了塔吊的布設(shè)范圍局限性的問題，對(duì)后期拆裝操作也提供極大的便利條件。

4.2 螺栓預(yù)埋

預(yù)埋螺栓技術(shù)的具體應(yīng)用過程中，最關(guān)鍵的操作是精準(zhǔn)的把握預(yù)埋柱腳螺栓的位置及螺栓頂標(biāo)高設(shè)定。只有這樣，才有利于保證鋼柱安裝的質(zhì)量和方便。因此，在施行該技術(shù)操作時(shí)，首先嚴(yán)格把控基礎(chǔ)軸線和標(biāo)高基點(diǎn)，為保證測(cè)量的準(zhǔn)確性，可以進(jìn)行三次重復(fù)檢測(cè)，第一次測(cè)量在于確定埋設(shè)具體位置，第二次是在每個(gè)地腳螺栓群固定后復(fù)檢，第三次是在混凝土澆筑完全凝固后的測(cè)量，并標(biāo)記好中心線及標(biāo)高。要注意的是，三次測(cè)量所得數(shù)據(jù)不能超過指定的位移范圍。具體來(lái)說，實(shí)際工地現(xiàn)場(chǎng)施工過程中，標(biāo)高偏差確?？刂圃谡?0mm 之內(nèi)，同時(shí)將定位軸線偏差定位在5mm以內(nèi)。地腳螺栓預(yù)埋好后，應(yīng)進(jìn)行有效保護(hù)，以免損傷螺牙或被混凝土所污染，常用方法有塑料套筒保護(hù)和膠帶紙包扎保護(hù)。在地腳螺栓預(yù)埋偏移的調(diào)節(jié)時(shí)，不允許采用移焊嫁接、氣割烤調(diào)的工藝。

4.3 鋼結(jié)構(gòu)吊裝

第一步吊裝將核心筒作為主要受力的主桁架，接著吊裝位于核心筒與獨(dú)立鋼柱之間的主桁架，這樣做最主要的目的在于使三者之間在最短時(shí)間內(nèi)形成穩(wěn)固的空間框架體系。第二步主要在于穩(wěn)定局部整體區(qū)域，主要吊裝次桁架和連接梁。最后一步設(shè)備向外伸展開始吊裝其他桁架次結(jié)構(gòu)件。通常在進(jìn)行高層建筑的結(jié)構(gòu)施工過程中，最常采用的吊裝方法是“區(qū)域吊裝”法，具體是采用多個(gè)吊裝設(shè)備相互協(xié)調(diào)配合的合作模式，進(jìn)行吊裝作業(yè)以保證吊裝保質(zhì)保量地完成任務(wù)。盡量避免兩個(gè)施工段對(duì)向而行的吊裝方向，而優(yōu)先采取同向流水安裝施工方法。吊裝過程中，技術(shù)人員應(yīng)對(duì)每個(gè)構(gòu)件的型號(hào)、位置、尺寸、軸線標(biāo)高、垂直度等進(jìn)行跟蹤測(cè)量及復(fù)檢，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)整改到位。吊裝時(shí)應(yīng)做好構(gòu)件的防護(hù)，吊點(diǎn)正確，保證構(gòu)件不變形，表面防腐層不損傷。

4.4 鋼結(jié)構(gòu)高強(qiáng)螺栓連接技術(shù)

節(jié)點(diǎn)處理技術(shù)。按照相關(guān)操作標(biāo)準(zhǔn)對(duì)高強(qiáng)度螺栓連接結(jié)構(gòu)的架設(shè)情況進(jìn)行合理的調(diào)整，然后對(duì)結(jié)合件采取相應(yīng)的矯正處理，這樣做的目的在于從根源上規(guī)避結(jié)合件出現(xiàn)變形、錯(cuò)位、錯(cuò)孔等情況出現(xiàn)。接著對(duì)板束接合摩擦面進(jìn)行貼緊處理，最后安裝高強(qiáng)度螺栓。連接件摩擦面應(yīng)無(wú)污染、無(wú)涂層且微銹，要做高強(qiáng)螺栓抗滑移系數(shù)檢測(cè)并達(dá)到合格標(biāo)準(zhǔn)。高強(qiáng)螺栓連接螺栓孔不允許用氣割擴(kuò)孔，而應(yīng)采用機(jī)械擴(kuò)孔。螺栓安裝技術(shù)。高強(qiáng)度螺栓的安裝工作進(jìn)行之前，必須首先確保所有節(jié)點(diǎn)問題全部處理完全，其次再具體安裝時(shí)需要確保穿入的方向統(tǒng)一。此外施工便利性也是必須考慮的問題之一，主要可以適用于箱型截面接合部位進(jìn)行螺栓插入操作時(shí)。為更好地適用這一原則，可以采取多方向作業(yè)，有墊圈的，將有倒角的那一側(cè)面插入螺栓，無(wú)法插入時(shí)，可以借助鉸刀的力量對(duì)螺孔進(jìn)行合理處理后再穿入。要注意處理后螺孔周圍產(chǎn)生的毛刺應(yīng)該用砂輪除去[3]。螺栓緊固技術(shù)。在對(duì)高強(qiáng)度螺栓進(jìn)行緊固處理時(shí)，一般需要采用初擰、復(fù)擰和終擰的順序進(jìn)行。初擰可以有效降低螺栓緊固時(shí)導(dǎo)致的鋼板變形問題；復(fù)擰與初擰的扭矩值相同，該操作是在初擰的基礎(chǔ)上進(jìn)行的；終擰最終實(shí)現(xiàn)螺栓緊固的標(biāo)準(zhǔn)。高強(qiáng)螺栓扭緊應(yīng)從中間向兩邊的順序，以保證摩擦面緊密連接且不產(chǎn)生局部應(yīng)力。高強(qiáng)螺栓的長(zhǎng)度要計(jì)算確定，以扭緊后有外露三個(gè)螺牙為合格。

4.5 焊接

在不同的位置需要選擇不同的焊接方法，通常情況下，水平焊接更多選擇左方向焊接方法，這樣可以清楚地看到焊縫和熔池，而且更易于控制焊縫的形成；橫向焊接多采用右方向焊接方法；垂直焊接分為向上和向下垂直焊接兩種方法；厚板細(xì)絲焊接使用向上垂直焊接，薄板則可以使用向下垂直焊接。在自動(dòng)埋弧焊作業(yè)過程中，首先需要進(jìn)行的是操作是選擇焊絲。具體選擇方法可參考“鋼結(jié)構(gòu)高層建筑設(shè)計(jì)與施工規(guī)程”中相關(guān)條例進(jìn)行選擇；其次，對(duì)焊絲數(shù)目的確定，可以選擇雙絲焊，這樣可以一次操作就能得到較多數(shù)量的熔敷金屬，不僅焊接變形力度小而且也可以進(jìn)一步提升焊接速度；最后，對(duì)于不能使用襯熱的焊縫，可以第一步先采用手工焊接密封底部，然后再采用埋弧焊操作。另外，厚度較大的鋼板需要進(jìn)行焊接時(shí)，可以采取多層焊接操作。

4.6 鋼結(jié)構(gòu)防腐

目前最常用的防腐蝕操作是在鋼結(jié)構(gòu)表面刷防腐涂層。雖然市面上還流傳著較多存在錯(cuò)誤的防腐蝕方法，但是相關(guān)部門最新要求規(guī)定，必須在相關(guān)防腐蝕材料上標(biāo)明除銹等級(jí)以及涂料和涂層的厚度，標(biāo)準(zhǔn)等級(jí)為Sa2.5。而且推廣使用噴射除銹的方法。此外，對(duì)于需要埋于地下的鋼結(jié)構(gòu)，可以對(duì)該部分采取混凝土包裹處理，要注意的是，已經(jīng)受到侵蝕作用的柱腳不能再埋設(shè)于地下。鋼結(jié)構(gòu)表面涂層有損傷時(shí)，應(yīng)表面處理后補(bǔ)刷防銹漆，不可直接刷中間漆或面漆。鋼結(jié)構(gòu)接頭表面應(yīng)處理干凈，并按規(guī)定刷好防銹漆及其他涂層。防火涂料在施工前應(yīng)做相溶性試驗(yàn)并符合要求后才可進(jìn)行涂裝施工。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，建筑行業(yè)改革和城市化進(jìn)程的加快，促使建筑市場(chǎng)對(duì)高層建筑工程建設(shè)質(zhì)量和使用性能提出更高的要求，因此，有必要加強(qiáng)對(duì)鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)的施工要點(diǎn)進(jìn)行準(zhǔn)確靈活把控，在更好的發(fā)揮鋼結(jié)構(gòu)優(yōu)勢(shì)性能的基礎(chǔ)上，促進(jìn)高層建筑的可持續(xù)發(fā)展。