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

◎宋鵬

前言

隨著經(jīng)濟的飛速發(fā)展，我國城市化進程不斷深入，越來越多人選擇在城市工作與生活，這在促進城市經(jīng)濟的不斷發(fā)展的同時，也大大增加了城市的人口壓力，城市內(nèi)的住宅面積與傳統(tǒng)的住房已經(jīng)無法滿足越多的城市人口。為了利用有限的占地面積，創(chuàng)造更大的生活空間，高層建筑應運而生，其中鋼結(jié)構(gòu)施工是影響超高層建筑工程質(zhì)量的一個重要因素，文章主要針對其進行分析。

一、超高層建筑鋼結(jié)構(gòu)施工的基本原則

1.科學性原則。

為了保證超高層建筑的穩(wěn)定和安全，其施工的科學性是最為基本的需求。它主要體現(xiàn)在從設計階段開始，就要結(jié)合鋼結(jié)構(gòu)施工的具體特點，從科學的角度出發(fā)，結(jié)合各項參數(shù)，和先進的施工技術(shù)結(jié)合，實現(xiàn)超高層建筑的完善設計。在施工階段，要依據(jù)科學技術(shù)，對設計圖紙進行嚴格的落實，并在施工現(xiàn)場做好安全措施，實現(xiàn)科學施工的目的。

2.便捷性。

為了讓鋼結(jié)構(gòu)施工過程質(zhì)量更高，在使用先進的科學技術(shù)的前提下，還要秉持施工便捷的原則。通常，超高層建筑由于其自身建筑特點，讓施工相對于混凝土建筑施工來說更加便捷，讓施工現(xiàn)場的環(huán)境也變得更加簡單。為了讓施工過程各種技術(shù)的使用和工序的進行更加便捷，設計人員要盡可能降低外界環(huán)境對施工現(xiàn)場的影響，并通過適當?shù)墓芾矸椒ǎ岣呤┕ら_展的便捷性，確保施工達到理想的效果。

二、超高層建筑鋼結(jié)構(gòu)施工的主要特點

1.自重輕、可用空間大。

由于鋼結(jié)構(gòu)自身的特點，相較于混凝土建筑施工，在承擔同樣重量時，鋼結(jié)構(gòu)其自身的結(jié)構(gòu)重量更小。而且，由于其占地面積更小，也為建筑內(nèi)部預留了更大的空間，這不僅符合超高層建筑盡可能擴大內(nèi)部使用空間的需求，還因其更高的質(zhì)量，滿足了超高層建筑的穩(wěn)定性需求。

2.強度高、施工周期相對較短。

鋼結(jié)構(gòu)已經(jīng)成為超高層建筑結(jié)構(gòu)的首選，在多年的超高層建筑施工中不斷總結(jié)經(jīng)驗，也讓該結(jié)構(gòu)施工技術(shù)變得更加完善。鋼結(jié)構(gòu)由于其強度高，單位體積能夠承受更多的重量的特點，使建筑整體可以向更高的層數(shù)伸展的同時，也能保證底部建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。得益于其相對較高的材料強度，建筑結(jié)構(gòu)整體的負載能力和跨度也得到了不同程度的提升，為建筑內(nèi)部可用空間的增加提供了技術(shù)支持。同時，鋼結(jié)構(gòu)延展性優(yōu)良，使鋼結(jié)構(gòu)為基礎的超高層建筑的抗震能力也越發(fā)突出。和其他建筑相比，鋼結(jié)構(gòu)建筑在施工時通常使用的是現(xiàn)有的成型材料，這樣不僅節(jié)省了材料的制作時間，縮短了周期，還因為鋼結(jié)構(gòu)施工簡單，進一步提高了施工效率。

3.環(huán)保節(jié)能。

相對于傳統(tǒng)的混凝土結(jié)構(gòu)建筑，鋼結(jié)構(gòu)建筑在施工時不會對周圍環(huán)境造成粉塵等污染，由于對澆筑和壓實的需求也較低，其噪聲污染也相對較小。而且，鋼結(jié)構(gòu)建筑的某些材料還可以參與到循環(huán)利用中來，進一步減少了施工材料對環(huán)境造成的污染，幫助企業(yè)對施工材料進行更為優(yōu)化的部署，讓企業(yè)在當今競爭日趨激烈的建筑行業(yè)市場中，具有更強的競爭力。

三、超高層建筑鋼結(jié)構(gòu)的具體施工流程

1.構(gòu)件的驗收。

這一步驟是施工的基礎，尤其在鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件進入施工現(xiàn)場時，驗收人員要做好驗收工作，確保構(gòu)件能夠滿足施工的要求。在科學技術(shù)發(fā)展如日中天的當下，驗收人員可以借助更為科學、精密的設備，對鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件進行更為全面的掃描和驗收。傳統(tǒng)的驗收工作通常只能在一批材料中選擇一小部分進行抽檢，以抽檢的質(zhì)量情況對整批材料的質(zhì)量進行判斷。如今，先進的激光掃描設備的成熟可以讓驗收人員在最短的時間內(nèi)，對整批材料進行快速、精確、周全的檢查，避免了以往抽檢不到而造成一些質(zhì)量不過關(guān)的構(gòu)件在施工中得到使用的情況，同時也降低了建筑后期使用過程中的安全風險。

2.操作吊裝環(huán)節(jié)。

吊裝是鋼結(jié)構(gòu)施工的龍頭工序，吊裝的速度與質(zhì)量對整個工程起著舉足輕重的作用。鋼結(jié)構(gòu)吊裝前應根據(jù)結(jié)構(gòu)平面和立面形狀、結(jié)構(gòu)形式、塔吊的數(shù)量和位置、現(xiàn)場施工條件等因素確定吊裝分區(qū)與吊裝順序。吊裝區(qū)域的分配可根據(jù)施工區(qū)域進行劃分，將其分為兩個或四個區(qū)域等，保障每一個吊裝設備得到極大程度的使用。吊裝順序方面，其基本的吊裝原則是由內(nèi)到外、由低到高，先進行底層的吊裝，在同一平面內(nèi)，先進行中心的吊裝，然后由中心慢慢向外擴散進行吊裝，完成一個平面后，再吊裝高的平面，按照同樣的道理進行吊裝。當完成一個平面的吊裝后應及時對本平面的吊裝情況進行檢查，保障每一個平面吊裝技術(shù)的完美應用。

3.螺栓預埋技術(shù)。

鋼結(jié)構(gòu)建筑施工中最重要的施工技術(shù)就是螺栓預埋技術(shù)，它的作用就是固定預埋柱腳螺栓的位置，超高層建筑工程施工在進行的時候可以通過預埋柱腳螺栓的位置來確定鋼柱的位置。螺栓預埋技術(shù)在施工的時候需要注意以下事項：首先，在施工前要控制好基礎軸線的位置和標高的基準點，在測量的時候需要測量兩次；其次，做好誤差處理工作，例如：標高的誤差要控制在5mm 之內(nèi)，定位軸線的誤差要控制在2mm 之內(nèi)。

4.焊接檢驗及其他。

鋼結(jié)構(gòu)的焊接技術(shù)水平也是決定結(jié)構(gòu)整體安全性和穩(wěn)定性的重要因素之一。這一工序需要在相應的組裝和螺栓調(diào)節(jié)之后進行。通過先進的焊接技術(shù)的使用，鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性得到更大的提高。在焊接工作完成之后，還要輔以相應的檢驗工作。通常所用的超聲無損檢測技術(shù)，就能很好的檢測鋼結(jié)構(gòu)表面和內(nèi)部的缺陷，尤其對焊接處的質(zhì)量檢驗更要加大力度，確保焊接處達到質(zhì)量要求。

另外，在焊接和檢驗工作完成之后，才可以進行栓釘和壓型鋼板的操作。在超高層建筑的各種施工技術(shù)中，鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)的要求是最高的，相應的施工規(guī)范要求也最為嚴格，其施工質(zhì)量對鋼結(jié)構(gòu)整體也有著巨大的影響。

5.預變形技術(shù)。

超高層建筑鋼結(jié)構(gòu)在施工的時候有時候會遇到一些不規(guī)則的造型，這些不規(guī)則造型在施工的時候會增加工作人員的工作難度，如果不加以重視，還會在施工的時候產(chǎn)生三維變形。要想避免出現(xiàn)三維變形就必須在施工的時候研究出一些解決問題的技術(shù)。同時，相關(guān)的施工企業(yè)要高度重視所有施工技術(shù)的應用情況，根據(jù)實際情況隨時做好技術(shù)的調(diào)節(jié)工作，保證整個超高層建筑鋼結(jié)構(gòu)設計的質(zhì)量和整個超高層建筑工程的質(zhì)量，最終在保障整個工程穩(wěn)定性的基礎上盡可能減少變形發(fā)生的幾率。目前預變形技術(shù)在應用的時候主要以兩種形式存在，分別是：構(gòu)件夾固法和反變形法。構(gòu)件夾固法在應用的時候最主要的目的就是可以減少中小型變形發(fā)生的幾率，通過夾具固定的方法可以讓整個焊接工作在進行的時候更好地完成工作，同時避免整個過程中出現(xiàn)變形的情況發(fā)生。在一些中長型鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件進行施工的時候一般都會以反變形法來完成，反變形法在使用的時候需要注意保證焊接方向的一致性。鋼柱糾偏測量與糾偏調(diào)節(jié)示意圖見圖1。

圖1 鋼柱糾偏測量與糾偏調(diào)節(jié)示意圖

四、超高層建筑的鋼結(jié)構(gòu)施工關(guān)鍵影響因素

1.環(huán)境因素。

鋼結(jié)構(gòu)在世界各地的超高層建筑中都有著廣泛的應用，但是由于不同地區(qū)的環(huán)境不同，氣候、溫度等外在因素對鋼結(jié)構(gòu)施工會產(chǎn)生不同的影響。比如，在我國東南沿海地區(qū)，溫度常年保持在零度以上，且晝夜溫差變化不大，在這種環(huán)境中使用鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)進行超高層建筑施工所受的影響就較小。然而，在我國西北地區(qū)，晝夜溫差大，在使用鋼結(jié)構(gòu)進行施工時，就要更加重視溫差對鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的影響。鋼結(jié)構(gòu)會因為熱脹冷縮，產(chǎn)生一定的形變，大溫差會加重這種形變，所以，在設計時，通常需要預留更大的形變空間，避免鋼結(jié)構(gòu)之間互相拉扯或擠壓，造成不可逆的形變，進而影響建筑的整體質(zhì)量。

2.施工因素。

超高層建筑往往會在城市中心進行施工，加上其實際占地面積較小、施工周期較長，所以，通常會出現(xiàn)交叉施工的現(xiàn)象，最常見的就是鋼結(jié)構(gòu)在進行到較高層數(shù)的搭建時，下層已經(jīng)開始了建筑內(nèi)部的相應施工或者建筑外墻的施工，工序的交叉為超高層建筑的施工帶來了巨大的挑戰(zhàn)。為了盡可能縮短施工周期，提高施工質(zhì)量，就要對交叉施工做出更加合理的安排。管理人員要精通各種工序之間的聯(lián)系，對各種工序之間的相互影響有充分的認識，以便對繁復的工序做出更為合理的安排。避免工序之間產(chǎn)生阻礙，影響施工進度。

3.施工材料供給因素。

由于超高層建筑對于施工材料的用量極為巨大，要想施工順利進行，施工材料的及時供給必不可少。通常，施工材料要從供應商運輸至施工現(xiàn)場，經(jīng)過現(xiàn)場驗收人員的檢驗，再存放至現(xiàn)場的倉庫進行保存，以便及時調(diào)用。如果材料調(diào)度不及時，或者材料無法及時入場，相應的工序就無法進行，由于超高層建筑工序復雜，如果材料管理不到位，這種情況發(fā)生頻率還是相當高的。要想提高超高層建筑的施工效率，管理人員要積極和材料供應商協(xié)調(diào)，盡量做到施工材料能在相應工序進行前的較短時間內(nèi)入場，縮短材料在施工現(xiàn)場的保存時間，節(jié)省從現(xiàn)場庫房到建筑所在地的運輸時間。

五、超高層建筑鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)的重點

1.前期準備工作。

（1）對施工圖紙進行全面核查。

施工圖紙是整體施工建設得以有效開展的重要參考資料。因此，針對施工圖紙整體的內(nèi)容信息完整性以及圖紙數(shù)量的合理性，要在施工建設整體流程推進開展前期加大核查與分析力度，及時發(fā)現(xiàn)施工圖紙本身可能存在的問題與隱患，并與設計人員進行有效溝通，確保施工圖紙本身的質(zhì)量水平。超高層建筑鋼結(jié)構(gòu)施工必須要以前期的圖紙規(guī)劃為立基點。在此基礎之上進行技術(shù)性的揣摩和匹配性研究。因此要針對圖紙的設計以及方案的選定，召集施工專家以及專門性研究團隊進行可行性分析。通過技術(shù)的評定以及技術(shù)的選擇來實現(xiàn)施工工藝的規(guī)范性要求。在整體圖紙的選擇基礎之上來實現(xiàn)對從業(yè)人員的全面性規(guī)范。要求其在特定的視角之下來進行全方位部署，并保證及施工運行方式能夠合理完成其既定的建筑結(jié)構(gòu)性目標。

（2）對鋼結(jié)構(gòu)的選材嚴格把控。

鋼結(jié)構(gòu)在自身表現(xiàn)形式之上有著特定的結(jié)構(gòu)性特點。因此，在材料的選擇以及篩選的過程中，必須要將其作為一個特殊的任務點來進行全面鋪設。鋼結(jié)構(gòu)一旦作為建筑的主體結(jié)構(gòu)時，其材料在整體規(guī)范模型之下，發(fā)揮著巨大的影響作用。鋼結(jié)構(gòu)材料必須具有較高層次的抗壓強度以及較大范圍之內(nèi)的承載力度，使其在不同作用條件之下，鋼材質(zhì)依然能夠超越混凝土材料實現(xiàn)結(jié)構(gòu)性的延展和流通。但因為鋼材質(zhì)存在導熱性相關(guān)的巨大缺陷，使得其無法承載較高的熱量和其他與溫度相關(guān)的影響要素。這就促使鋼結(jié)構(gòu)需要在技術(shù)選擇的前期就思考其耐火性的根本要點，并通過專門性的技術(shù)填補來補充其根本性缺陷。從而能夠在現(xiàn)代建筑發(fā)展模式之下，實現(xiàn)契合性的決策要求，并在材料的選取和運用過程之中，盡量選擇條件較好的以及自我展現(xiàn)能力較強的耐火性鋼材料。

（3）對施工具體細則進行根本性分配。

超高層鋼結(jié)構(gòu)在主體施工的范疇之內(nèi)，需要在前期進行施工情況的全面部署，這一部署包含了多方面的施工內(nèi)容。在必要時，需根據(jù)超高層建筑的外在特性以及內(nèi)在形態(tài)來提供最契合的施工計劃。同時，這一計劃一方面要包含鋼結(jié)構(gòu)施工的具體時間，同時也要在每日的工作量分配之下，確保施工安全以及質(zhì)量保障。在計劃的范圍之內(nèi)要實現(xiàn)契合性的施工原則，以及長期和短期的工作要素。在相互配套的施工準則和具體細則的安排過程之中，明確其工作的根本特征。因此，在細則安排之中，就要突出超高層建筑與另外的建筑在鋼結(jié)構(gòu)選用的主體施工過程之中的根本性差異。

2.測量施工技術(shù)。

測量施工也是對施工質(zhì)量產(chǎn)生巨大影響的技術(shù)之一，測量為施工提供相應的數(shù)據(jù)參考，是后續(xù)施工的基礎。所以，企業(yè)要使用各種方法，提高測量數(shù)據(jù)的準確性。得益于信息技術(shù)的發(fā)展，當今的測量技術(shù)可以通過使用先進的測量設備和分析技術(shù)，讓數(shù)據(jù)精確度得到前所未有的提高。誤差的降低對施工進度的推進也是大有裨益。不過，盡管有了先進的測量設備的支持，企業(yè)還是要加大力度，培養(yǎng)測量人員的專業(yè)水平，讓他們不僅掌握先進的測量技術(shù)，還要具有更高的專業(yè)素養(yǎng)，更為認真的工作態(tài)度，并在測量工作進行的過程中，自覺地按照操作規(guī)范來進行，提高測量的準確性。

3.控制施工技術(shù)。

控制施工技術(shù)是對施工流程中各個階段進行更為科學的把控的技術(shù)，它對整個流程質(zhì)量的提高有重要的意義。良好的控制技術(shù)的應用，不僅可以讓施工現(xiàn)場對于風險的防范工作效果得到提升，還能夠降低施工過程中不利因素的影響。對于材料的控制，可以為施工提供扎實的基礎；對于施工技術(shù)的控制，可以降低建筑的安全風險，提高建筑的質(zhì)量；對于安防措施落實的控制，可以確保施工現(xiàn)場施工人員的人身安全?？傊@一技術(shù)的應用，可以讓整個施工流程各個環(huán)節(jié)得到更為合理的管理，提高建筑的整體質(zhì)量。

結(jié)論

城市化進程的深入為我國建筑行業(yè)的發(fā)展帶來了巨大的挑戰(zhàn)，同時，也為其創(chuàng)造了更加多元的機遇。尤其在超高層建筑拔地而起的當下，鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)更是成為了建筑行業(yè)的核心技術(shù)。要想讓企業(yè)在日益激烈的市場競爭中保持旺盛的戰(zhàn)斗力，就需要對鋼結(jié)構(gòu)施工的關(guān)鍵技術(shù)提高重視，以法律法規(guī)為底線，嚴格遵照施工規(guī)范要求，并及時更新技術(shù)，加強創(chuàng)新，提高工程整體的質(zhì)量。本文就簡單分析了超高層建筑鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)的要點，并總結(jié)了比較常見的影響因素，并針對性地提出了幾點優(yōu)化技術(shù)使用情況的建議，供業(yè)內(nèi)人士參考。