高層建筑鋼結(jié)構(gòu)在土建工程中的應(yīng)用研究

劉穎

摘 要：對高層建筑鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)劣勢進行了詳細的分析，并且從鋼結(jié)構(gòu)的水平力、設(shè)計控制指標(biāo)等方面介紹了高層建筑鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計要點，探討了螺栓預(yù)埋技術(shù)、吊裝技術(shù)以及焊接技術(shù)在土建工程施工中的應(yīng)用，以供參考。

關(guān)鍵詞：預(yù)埋技術(shù)，力學(xué)性能，結(jié)構(gòu)設(shè)計

1 高層建筑鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)劣勢分析

在高層建筑鋼結(jié)構(gòu)工程中，鋼材是最主要的原材料，它憑著自身的優(yōu)勢，在土建工程中得到了廣泛的使用，既而讓建筑結(jié)構(gòu)由原來的單一化走向了多元化道路。為此，在土建工程中，需要合理的運用鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)，而對此進行研究，是整個行業(yè)的重要課題。

1. 1 鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢

在如今的建筑行業(yè)中，鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)已經(jīng)被得到了廣泛的使用，同時也是建筑行業(yè)中最重要的組成部分，這對高層建筑的發(fā)展起到了一定的推動作用，而它主要有以下幾點優(yōu)勢：

1） 鋼結(jié)構(gòu)強度大： a. 鋼材比起混凝土，它的密度更大，這個優(yōu)勢在跨度大的工程中能夠得到更好的運用。b. 鋼材具有較好的抗震性、延伸性、吸收能力等，對比其他的抗震材料，鋼材更具優(yōu)越性。c. 鋼材它自身的強度較大，單憑這一點，就可以對鋼材所制成的構(gòu)件做到最小截面，這在壓力所能承受的范圍內(nèi)起到了更好的穩(wěn)定效果。d. 鋼材它的內(nèi)部組織較為均勻，不會讓使用和預(yù)期效果產(chǎn)生太大的差距。

2） 施工周期短，更方便： 把鋼結(jié)構(gòu)工程與傳統(tǒng)的工程相比較，它能夠在滿足任務(wù)要求的同時，縮短施工周期、節(jié)約一定的成本，從而給業(yè)主創(chuàng)造更多的經(jīng)濟效益。而施工周期短的主要原因是因為鋼結(jié)構(gòu)它本身就有很多的成型材料，這種成品就壓縮了施工時間，一般情況下，為了從根本上保證鋼材尺寸的準(zhǔn)確度，相關(guān)人員都會選擇加工廠來對構(gòu)件進行加工，然后直接運往施工現(xiàn)場進行安裝、加固、改造。

3） 質(zhì)地輕： 傳統(tǒng)的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)它的自身重量是很大的，而鋼結(jié)構(gòu)就與之相反，它的質(zhì)地非常輕，在某種程度上，它的效果就遠遠超過了傳統(tǒng)的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，比如在承重力相同的情況下，鋼筋混凝土的重量也會超過鋼結(jié)構(gòu) 3 倍以上。此外，鋼材在運輸?shù)臅r候也會更加方便，這就降低了運輸成本。

4） 韌性和塑性強： 在靜力荷載下，擁有較強韌性和塑性的鋼結(jié)構(gòu)能夠有效吸收自身的變形，而對于一些重力荷載，鋼結(jié)構(gòu)只會增加變形，不會出現(xiàn)任何的斷裂。鋼結(jié)構(gòu)在動力荷載下，它自身所擁有的韌性和塑性可以幫助它更快的適應(yīng)，這個優(yōu)勢可以給高層建筑提供更加安全的保障。除此之外，鋼結(jié)構(gòu)還可以進行回收利用，這不但可以減少對環(huán)境的污染，而且更節(jié)能、更環(huán)保。

1. 2 鋼結(jié)構(gòu)的劣勢

1） 施工技術(shù)要求高： 在鋼結(jié)構(gòu)施工過程中，除了要規(guī)范它的功能之外，還要對它承受荷載所產(chǎn)生的變形進行前期的考量，加上鋼結(jié)構(gòu)的節(jié)點較多，在設(shè)計的時候，就要精確計算出每個螺絲和焊接中所產(chǎn)生的縫隙。此外，由于鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計過程比混凝土結(jié)構(gòu)復(fù)雜，這就需要較高的施工技術(shù)才能滿足鋼結(jié)構(gòu)施工要求。

2） 價格太高： 雖然鋼結(jié)構(gòu)每年的產(chǎn)量都呈上升趨勢，也形成了生產(chǎn)體系，但由于原材料進口因素的影響，使得市場上的價格極其不穩(wěn)定，這時候的鋼筋混凝土優(yōu)勢就被突顯出來了。

3） 不耐高溫： 鋼材它具有一定的導(dǎo)熱性，在耐火耐高溫上可以說是一點優(yōu)勢都沒有，比如鋼結(jié)構(gòu)在高溫下會失去一定的承載力，使得建筑出現(xiàn)坍塌的現(xiàn)象，而鋼結(jié)構(gòu)耐火性能差，也是阻礙它在土建工程中應(yīng)用的重要因素。面對這樣的情況，在施工的時候，就需要涂防火涂料，使得鋼結(jié)構(gòu)能夠滿足設(shè)計要求。

2 高層建筑鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計

2. 1 鋼結(jié)構(gòu)的水平力

在高層建筑設(shè)計過程中，鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計占核心位置，為了從根本上保障建筑的質(zhì)量，就需要把水平力放在第一位。在豎向構(gòu)件中，建筑物自身和樓面重量荷載所產(chǎn)生的彎矩與建筑物高度的一次方是成正比的; 而水平荷載對建筑物產(chǎn)生的軸向力與建筑物高度的二次方成正比。因此，在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，除了要考慮豎向荷載之外，更重要的是要考慮水平荷載，這就需要選擇水平荷載能力比較高的鋼材，深刻了解鋼材的特性，對鋼材的分布進行合理的設(shè)計，這也是設(shè)計師的首要任務(wù)[1]。

2. 2 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計控制指標(biāo)

在低層建筑中，鋼結(jié)構(gòu)只是用作連接構(gòu)件，而在高層建筑中，鋼結(jié)構(gòu)是提高工程安全的重要保障，可見，在高層建筑鋼結(jié)構(gòu)施工中，控制各項技術(shù)指標(biāo)是非常關(guān)鍵的，比如在豎向鋼構(gòu)件偏心加劇的時候，就會開始出現(xiàn)位移，使得附加內(nèi)力出現(xiàn)，然而當(dāng)附加內(nèi)力達到一個限值的時候，就會出現(xiàn)建筑倒塌現(xiàn)象。為此，這就需要對構(gòu)件進行合理的設(shè)計，避免豎向構(gòu)件出現(xiàn)位移，有效避免側(cè)移所帶來的安全隱患。除此之外，在高層建筑中使用鋼結(jié)構(gòu)，還要重視填充墻設(shè)計，因為在鋼結(jié)構(gòu)中，填充墻極為容易出現(xiàn)裂縫現(xiàn)象，會給鋼結(jié)構(gòu)本身造成傷害。

3 土建工程中高層鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)的具體運用

3. 1 地腳螺栓預(yù)埋技術(shù)

在高層鋼結(jié)構(gòu)中，地腳螺栓預(yù)埋技術(shù)是最常用的，但在該技術(shù)運用過程中，一定要注意螺栓的位置，如果還未確定螺栓的位置，那么就會增加鋼柱安裝的難度。因此，施工人員一定要根據(jù)施工現(xiàn)場的具體情況，按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)確定螺栓預(yù)埋水平和垂直標(biāo)高，然后根據(jù)確定好的位置，把誤差控制在有效范圍內(nèi)。在螺栓預(yù)埋完成后，還要測量預(yù)埋的具體位置，并在混凝土凝固后，再次展開測量工作，從而保證測量數(shù)據(jù)符合實際要求[2]。

3. 2 吊裝施工技術(shù)

在建設(shè)過程中，吊裝主要包含了鋼梁和鋼柱的吊裝，其中鋼柱吊裝為主要。在具體施工中，鋼柱在豎向荷載作用下所產(chǎn)生的變形情況是施工人員最需要注意的問題。與此同時，鋼柱的實際與設(shè)計長度可能會產(chǎn)生一定的偏差，這就要對鋼柱豎向變形因素進行充分的考慮，即便上下兩節(jié)的截面形狀和長度完全一樣，也不能隨意進行更換，這樣才能控制好施工的嚴(yán)謹性。除此之外，在展開鋼梁吊裝施工之前，先要在梁上安裝扶手桿和繩子，保證安裝人員的安全，然后以鋼梁跨度為主要基準(zhǔn)，在鋼梁的上方找到適合打孔的位置，然后把吊耳焊接上去，從而用作吊裝點。

3. 3 螺栓連接技術(shù)

在連接螺栓的時候，施工人員要全面掌握螺栓安裝、緊固工藝，讓螺栓連接中的每個環(huán)節(jié)的質(zhì)量都能得到相對的保障。在螺栓結(jié)構(gòu)架設(shè)完成后，要結(jié)合構(gòu)件展開矯正工作，避免螺栓出現(xiàn)任何的變形和錯位現(xiàn)象。除此之外，在安裝的時候，還要保證螺栓都是從同一個方向進行穿入，只有做好每一個細節(jié)，才能給施工創(chuàng)造更好的條件，如果螺栓無法穿過螺孔，不能強行進行穿入，而是運用鉸刀進行螺孔修正，然后再次進行穿入。

3. 4 焊接技術(shù)

在焊接過程中，施工人員一定要合理的選擇焊接參數(shù)、焊絲、電瓶等。對于不同的焊接位置一定要先進行分析，然后再選擇不同的焊接工藝，以此達到施工的真正目的。在焊接的時候可以運用左向焊法，這樣可以更有效的檢查焊縫和熔池，以及準(zhǔn)確判斷焊縫的形成，但在橫焊的時候，就可以采用右向焊法。除此之外，必要的時候還可以選擇電渣焊，這是一種自動焊接方式，在焊接的時候只要選擇正確的電流、電壓，然后根據(jù)公式計算出電壓、電流、熔縫的寬度，在焊接起弧階段，電壓需要高一點，在焊透之后，電壓就要低一點，注意隨時調(diào)整電壓，在焊接結(jié)束之后，還要檢查焊件的熾熱狀態(tài)，調(diào)整工藝參數(shù)。

4 結(jié)語

根據(jù)以上的闡述和分析，高層鋼結(jié)構(gòu)建筑不僅對土建工程的發(fā)展起到了一定的推動作用，同時也在土建中得到了廣泛的應(yīng)用，鋼結(jié)構(gòu)自身所具有的各種優(yōu)勢適用于不同類型的建筑工程中。為此，相關(guān)人員就需要對鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)進行深入的研究，不斷總結(jié)經(jīng)驗，學(xué)習(xí)新知識，只有這樣，才能更好的為我國高層鋼結(jié)構(gòu)建筑提供有力的依據(jù)，促進土建工程走向可持續(xù)發(fā)展道路。

參考文獻：

[1] 羅曉玲. 鋼結(jié)構(gòu)在高層建筑工程中的應(yīng)用及對綠色建筑發(fā)展思考[J]. 中國住宅設(shè)施，2018（ 2） ： 37-38.

[2] 鄧小年. 高層建筑鋼結(jié)構(gòu)的施工技術(shù)要點解析[J]. 江西建材，2015（ 10） ： 76.