超高層建筑鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)分析

趙新平

（山西建設(shè)投資集團(tuán)有限公司，山西 太原 030401）

0 引言

目前，超高層建筑施工建設(shè)環(huán)節(jié)，發(fā)揮重要作用的一個(gè)技術(shù)就是鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)。因超高層建筑的顯著優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在空間資源及土地資源等的節(jié)約方面，所以已經(jīng)成為當(dāng)下建筑行業(yè)的主流。超高層建筑施工建設(shè)環(huán)節(jié)，涉及的內(nèi)容較多，而對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，需要以先進(jìn)和科學(xué)的施工技術(shù)為依據(jù)進(jìn)行施工建設(shè)，加之施工要點(diǎn)、關(guān)鍵技術(shù)的把握，才能促進(jìn)工程施工建設(shè)水平的提高，確保鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)與建筑行業(yè)發(fā)展要求更加匹配。

1 超高層建筑鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展

新時(shí)代，人類征服自然、不斷進(jìn)取的重要標(biāo)志就是超高層建筑，該種建筑類型屬于科技發(fā)展的結(jié)晶體現(xiàn)，也集中彰顯了一個(gè)國(guó)家的科技發(fā)展和綜合實(shí)力。美國(guó)是此種建筑類型的起源地，其距今的發(fā)展歷史已有百余年，該種建筑的興起具備的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益十分顯著，也是一個(gè)時(shí)代科技發(fā)展成就的充分展現(xiàn)，可為相關(guān)領(lǐng)域科技發(fā)展起到極大促進(jìn)作用[1]。目前，超高層建筑的建設(shè)步伐正在不斷加快，具體表現(xiàn)為高度逐漸增高，如上海環(huán)球金融中心就高達(dá)492m，而臺(tái)北國(guó)際金融中心則高達(dá)508m等，且在近年來(lái)，隨著超高層建筑施工技術(shù)的愈發(fā)成熟，其造型多樣化特征也日益凸顯。

2 超高層鋼結(jié)構(gòu)特征

目前，建筑行業(yè)發(fā)展過程，高層建筑施工模式愈發(fā)成熟，而在高層建筑施工建設(shè)中占據(jù)關(guān)鍵地位、發(fā)揮重要作用的就是鋼結(jié)構(gòu)，鋼結(jié)構(gòu)的顯著優(yōu)勢(shì)在于利于建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、可靠性的提升。從超高層鋼結(jié)構(gòu)方面進(jìn)行分析，其具備的突出特征是高度較高且自重大，如高層建筑的總高度可高達(dá)百米、幾百米以上。超高層建筑施工建設(shè)環(huán)節(jié)，較為重要的作業(yè)模式就是高空作業(yè)，而該種作業(yè)模式需要從各個(gè)角度考驗(yàn)施工安全防護(hù)工作，且對(duì)施工技術(shù)的要求也較高[2]。鋼結(jié)構(gòu)的壓縮性能十分良好，且結(jié)構(gòu)強(qiáng)度較高，耐鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)力也十分良好，鋼結(jié)構(gòu)施工建設(shè)中，基于材料韌性、抗壓強(qiáng)度的充分利用，能實(shí)現(xiàn)更穩(wěn)固的結(jié)構(gòu)固體狀態(tài)建設(shè)目標(biāo)，與現(xiàn)代建筑發(fā)展需要相符，具有廣泛的實(shí)用性。除此之外，超高層鋼結(jié)構(gòu)建筑中，勁型結(jié)構(gòu)的組成部分包含型鋼和混凝土，所以結(jié)構(gòu)具有較高的強(qiáng)度，且對(duì)比混凝土結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，該種結(jié)構(gòu)更利于空間的節(jié)省。

3 超高層建筑中鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)重要性

目前，隨著人們對(duì)建筑工程實(shí)際需求的多樣化發(fā)展，使得超高層建筑結(jié)構(gòu)風(fēng)格的個(gè)性化、多樣化特征日益凸顯，即超高層鋼結(jié)構(gòu)建筑的斜及扭、懸等特征愈發(fā)突出。受該方面因素影響，建筑施工難度隨之增加，需要鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)水平不斷提高[3]。同時(shí)，基于鋼結(jié)構(gòu)施工關(guān)鍵技術(shù)的充分把握為前提科學(xué)、規(guī)范、有序開展超高層施工建設(shè)工作，有效減少結(jié)構(gòu)變形問題，同時(shí)也能促進(jìn)超高層建筑鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性及安全性、可靠性水平的大幅度提高?？梢姡邔咏ㄖ┕そㄔO(shè)中，起到重要作用的就是鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)，需要相關(guān)施工人員熟練掌握關(guān)鍵技術(shù)并科學(xué)合理地運(yùn)用，確保技術(shù)優(yōu)勢(shì)充分發(fā)揮。

4 鋼結(jié)構(gòu)施工關(guān)鍵技術(shù)技術(shù)

4.1 技術(shù)準(zhǔn)備和鋼構(gòu)件制作

技術(shù)準(zhǔn)備環(huán)節(jié)，需要相關(guān)工作人員切實(shí)整合建筑物涉及思路和現(xiàn)場(chǎng)施工，借此將施工流程、驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)科學(xué)確定出來(lái)。超高層鋼結(jié)構(gòu)施工環(huán)節(jié)，要將施工技術(shù)的交底工作做好，同時(shí)也應(yīng)積極評(píng)定工藝方法，確保后續(xù)施工操作的開展切實(shí)夯實(shí)基礎(chǔ)。除此之外，實(shí)際的施工環(huán)節(jié)，應(yīng)準(zhǔn)確核對(duì)塔吊扽起重設(shè)備的起重量及半徑、起重力矩等參數(shù)信息。運(yùn)送入場(chǎng)后的鋼構(gòu)件，應(yīng)積極開展鋼板標(biāo)識(shí)的逐個(gè)查看工作，以此保障所選鋼板與特定材料規(guī)格相符。主構(gòu)件具體制作環(huán)節(jié)，要將對(duì)應(yīng)排料處理工作做好，基于拼接鋼板為前提開展對(duì)應(yīng)加工操作，才能為主構(gòu)件與特定厚度、材質(zhì)要求相符提供保障。后期制作環(huán)節(jié)，可基于光電跟蹤方式的應(yīng)用開展誤差控制工作，誤差盡可能控制在1mm以內(nèi)。切割縫要與特定形狀要求相符，且切縫應(yīng)呈現(xiàn)出平滑的表面。制作坡口的過程中，要將氧化層清理工作做好，該環(huán)節(jié)可通過角磨光機(jī)的應(yīng)用開展坡口處理操作，放樣完成后，組裝操作方可開展。

4.2 施工測(cè)量技術(shù)

復(fù)雜、煩瑣是超高層鋼結(jié)構(gòu)的顯著特征，所以也不具備良好的通視條件，相應(yīng)的對(duì)施工技術(shù)也會(huì)有較高的要求，從該方面來(lái)看，超高層鋼結(jié)構(gòu)施工對(duì)施工測(cè)量的要求就會(huì)較高。具體施工作業(yè)開展時(shí)，要為施工測(cè)量的準(zhǔn)確性提供保障，而要想實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，就應(yīng)高度重視完好全站儀及經(jīng)緯儀等必要儀器及工具的配備，且要經(jīng)過專業(yè)機(jī)構(gòu)檢測(cè)的測(cè)量?jī)x器方可應(yīng)用到施工測(cè)量工作中[4]。對(duì)于型鋼柱來(lái)說(shuō)，定位需要借助全站儀，也要與樓棟定位測(cè)站點(diǎn)、后視點(diǎn)相結(jié)合，在進(jìn)行定位之后，要結(jié)合樓棟定位主控線開展必要的復(fù)核操作，在閉合后定位方可完成。上部施工環(huán)節(jié)要結(jié)合全站儀、經(jīng)緯儀開展定位、校核操作，同時(shí)也要精確定位每根柱。在硬件達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的情況下，基于合適測(cè)量方法的選用，將合理測(cè)量路線確定出來(lái)，盡可能為測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性提供保障。所以，施工測(cè)量作業(yè)具體進(jìn)行的前期，需要測(cè)量人員注重測(cè)量?jī)x器準(zhǔn)確度的審查，之后準(zhǔn)確定位測(cè)量位置，這一過程應(yīng)基于科學(xué)測(cè)量方式的選用為前提，為測(cè)量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性提供保障，如此才能順利開展后續(xù)的施工作業(yè)。

4.3 螺栓預(yù)埋技術(shù)

超高層鋼結(jié)構(gòu)施工環(huán)節(jié)，一項(xiàng)重要技術(shù)就是螺栓預(yù)埋技術(shù)，該技術(shù)的重要之處在于能實(shí)現(xiàn)預(yù)埋柱腳螺栓位置的科學(xué)確定目標(biāo)，而該方面位置的準(zhǔn)確性在鋼柱安裝準(zhǔn)確度方面起到著重要決定性作用。預(yù)埋螺栓位置具體施工環(huán)節(jié)，應(yīng)注意基礎(chǔ)軸線、標(biāo)高基準(zhǔn)點(diǎn)的嚴(yán)格把控，通常需開展兩次測(cè)量工作，第一次測(cè)量一般是在埋設(shè)定位后開展，而第二次測(cè)量則需要在混凝土澆筑施工操作完成后開展，測(cè)量過程標(biāo)高偏差應(yīng)控制在5mm的范圍內(nèi)，而軸定位軸線偏差需控制在2mm范圍內(nèi)。

4.4 吊裝技術(shù)

超高層建筑鋼結(jié)構(gòu)施工建設(shè)環(huán)節(jié)，不可或缺的重要工序之一就是吊裝，吊裝施工的規(guī)范性與否往往會(huì)直接影響項(xiàng)目施工質(zhì)量。要想實(shí)現(xiàn)吊裝施工效果的良好把控目標(biāo)，首先，具體進(jìn)行吊裝之前，應(yīng)注重項(xiàng)目施工現(xiàn)場(chǎng)、鋼結(jié)構(gòu)基本情況的全面分析，進(jìn)而基于施工標(biāo)準(zhǔn)及塔吊裝置、結(jié)構(gòu)形式的明確為前提，確保有效夯實(shí)后續(xù)施工作業(yè)順利開展的基礎(chǔ)[5]。其次，鋼結(jié)構(gòu)具體吊裝環(huán)節(jié)，一般是以豎向立體吊裝、平面內(nèi)吊裝為主，而以上兩種吊裝順序之間的區(qū)別巨大。從豎向吊裝作業(yè)方面進(jìn)行分析，該項(xiàng)作業(yè)具體開展時(shí)，是以先下后上的順序?yàn)橐罁?jù)，即先將下層框架梁吊裝工作完成，而吊裝中層、上層框架梁時(shí)需要同時(shí)開展固定作業(yè)和實(shí)測(cè)操作，一直到樓蓋鋼筋混凝土樓板施工作業(yè)完成。從平面吊裝方面進(jìn)行分析，該項(xiàng)吊裝作業(yè)需沿核心筒開展，并將周圍設(shè)備吊裝和固定好。除此之外，吊裝環(huán)節(jié)也應(yīng)注重起重機(jī)載重的合理控制，具體應(yīng)關(guān)注載重參數(shù)的科學(xué)設(shè)置。

4.5 焊接技術(shù)

超高層建筑鋼結(jié)構(gòu)施工環(huán)節(jié)，通常都需要依靠焊接技術(shù)來(lái)連接各個(gè)構(gòu)件，具體應(yīng)用焊接技術(shù)時(shí)，要注意以下4方面：①施工中，要基于高性能焊接設(shè)備、恰當(dāng)焊接技術(shù)的盡可能應(yīng)用科學(xué)開展焊接操作。目前，具有低成本和良好焊縫成形質(zhì)量等優(yōu)勢(shì)的焊接技術(shù)是二氧化碳保護(hù)焊接技術(shù)，該技術(shù)的應(yīng)用最為廣泛。②要高度重視焊接方式的選用，平面內(nèi)鋼結(jié)構(gòu)焊接環(huán)節(jié)，焊接順序應(yīng)以先中心后四周為主，并以擴(kuò)散焊接形式開展焊接操作；豎向結(jié)構(gòu)焊接作業(yè)開展時(shí)，所遵循順序?yàn)樯蠈涌蚣芰?、壓型鋼板支托、下層框架梁、焊接檢驗(yàn)等；焊接鋼結(jié)構(gòu)柱和柱的環(huán)節(jié)，需安排兩名焊接人員同時(shí)開展焊接操作，這一過程也要將焊縫層及時(shí)清理好，切實(shí)規(guī)避焊接過程有雜質(zhì)產(chǎn)生的現(xiàn)象[6]。③焊接作業(yè)具體開展環(huán)節(jié)，往往會(huì)有大量的熱散發(fā)出來(lái)，此時(shí)在焊接冷卻速度過慢的情況下，會(huì)有很大的概率產(chǎn)生鋼結(jié)構(gòu)變形問題。為有效減少焊接變形問題，應(yīng)合理選擇注重焊接方法，基于變形工藝及強(qiáng)制約束工藝等優(yōu)勢(shì)、作用的充分發(fā)揮，切實(shí)規(guī)避焊接變形問題。焊接箱型桿件和工型桿件的過程中，為確保焊接工作高效開展，可選用埋弧自動(dòng)焊法。④焊接中為確保焊瘤、裂紋等問題有效減少，應(yīng)提前檢查焊條，并注重焊接咬邊效果的嚴(yán)格把控，有效減少漏焊情況的產(chǎn)生。檢查焊接質(zhì)量的過程中，可采用無(wú)損檢測(cè)技術(shù)，如超聲波探傷等。

4.6 預(yù)變形技術(shù)

從當(dāng)下一些超高層建筑施工建設(shè)實(shí)際情況來(lái)看，鋼結(jié)構(gòu)的造型多以不規(guī)則形式為主，而受該種造型影響，會(huì)導(dǎo)致施工作業(yè)中的三維變形問題極易產(chǎn)生，所以要在該方面提高重視程度，基于科學(xué)技術(shù)手段的應(yīng)用開展對(duì)應(yīng)的處理工作。具體來(lái)說(shuō)，需要施工企業(yè)在鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)科學(xué)運(yùn)用方面提高重視程度，基于施工方案的合理制定，使設(shè)計(jì)、施工等質(zhì)量得到嚴(yán)格控制，借此確保結(jié)構(gòu)變形問題有效減少，為總體結(jié)構(gòu)穩(wěn)固性提供保障。而這一過程就可應(yīng)用預(yù)變形施工技術(shù)，該種施工技術(shù)主要包含兩種方法，即構(gòu)件加固法、反變形法，前者的作用在于能使中小型構(gòu)件變形得以切實(shí)規(guī)避，需基于具有較好剛性的夾具固定為前提開展焊接操作，此時(shí)夾具可強(qiáng)行固定高溫帶冷卻變化所致的收縮變形，該種方法在低碳鋼結(jié)構(gòu)施工中十分適用[7]。而針對(duì)中長(zhǎng)型鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件來(lái)說(shuō)，構(gòu)件變形的控制方法就需要采用反變形法，這一過程應(yīng)基于焊件冷卻后所產(chǎn)生變形方向、大小的判斷為前提，在焊接前以方向一致、大小相等的冷焊件進(jìn)行變形，以此使焊后所產(chǎn)生變形得到抵消。需注意，該環(huán)節(jié)焊接順序的選擇會(huì)導(dǎo)致不一致的焊接變形問題產(chǎn)生，所以要確保焊接施工的正確性。

5 超高層建筑鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)保障措施

5.1 完善監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)

超高層建筑施工建設(shè)中應(yīng)用鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)時(shí)，面臨的影響因素、制約因素較多，所以會(huì)導(dǎo)致施工中有各種各樣的不確定性，此時(shí)施工環(huán)節(jié)要想為施工質(zhì)量、安全施工提供保障，必須在監(jiān)督管理方面加大力度[8]?；趯?shí)時(shí)監(jiān)控技術(shù)的高效、合理應(yīng)用，構(gòu)建實(shí)時(shí)監(jiān)控操作系統(tǒng)，通過該系統(tǒng)可實(shí)時(shí)跟蹤并監(jiān)控鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)應(yīng)用流程，且系統(tǒng)也能實(shí)現(xiàn)溫度變化及振動(dòng)幅度等參數(shù)信息的詳細(xì)記錄，借此來(lái)分析所收集數(shù)據(jù)信息，之后針對(duì)性優(yōu)化、完善施工方案，可促進(jìn)鋼結(jié)構(gòu)施工安全性、穩(wěn)定性的提高。

5.2 提升安全操作水平

超高層建筑鋼結(jié)構(gòu)施工中，基于安全操作水平的有效提高，可為施工質(zhì)量、施工效率提供根本保障。為確保安全操作水平有效提高，就應(yīng)注重施工條件的充分把握，即確保施工條件與工程施工建設(shè)要求相符，并在施工人員生命財(cái)產(chǎn)安全的維護(hù)方面加大力度，之后與工程具體特征建設(shè)要求相結(jié)合，針對(duì)施工設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行全方位監(jiān)測(cè)，加之故障的預(yù)警，為施工安全提供保障。與此同時(shí)，也應(yīng)規(guī)范構(gòu)件生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)，借此使安全隱患得以從根本消除。除此外，也應(yīng)注重施工中安全防護(hù)工作的嚴(yán)密監(jiān)控，基于安全操作系統(tǒng)作用的充分發(fā)揮，將安全事故扼殺在搖籃之中。從該方面進(jìn)行分析，超高層建筑鋼結(jié)構(gòu)具體施工環(huán)節(jié)，必須在安全操作方面進(jìn)行強(qiáng)化，以此為超高層建筑施工質(zhì)量、安全施工提供切實(shí)保障。

5.3 構(gòu)建環(huán)境防護(hù)系統(tǒng)

超高層建筑施工中應(yīng)用鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)時(shí)，外界環(huán)境因素的干擾極為嚴(yán)峻，如在施工作業(yè)是以惡劣天氣條件為主時(shí)，極有可能會(huì)發(fā)生遭遇雷擊的現(xiàn)象，嚴(yán)重情況下會(huì)給施工人員生命安全帶來(lái)嚴(yán)重危害。對(duì)此，工程施工建設(shè)環(huán)節(jié)，需要施工建設(shè)企業(yè)和當(dāng)?shù)貧庀笳窘⒚芮泻献麝P(guān)系，進(jìn)而借助氣象站來(lái)準(zhǔn)確預(yù)測(cè)工程項(xiàng)目所在區(qū)域天氣情況，以此為參照依據(jù)開展施工方案的實(shí)時(shí)調(diào)整工作，加之高效信息交流的保證，進(jìn)而使防雷、防雨等防護(hù)措施及時(shí)制定出來(lái)，為施工安全和施工作業(yè)的順利推進(jìn)提供維護(hù)作用。

6 結(jié)語(yǔ)

作為綜合性、系統(tǒng)化工程之一的超高層建筑鋼結(jié)構(gòu)施工，往往會(huì)面臨較大的施工難度，且各施工環(huán)節(jié)會(huì)在一定程度上影響整體施工建設(shè)水平。對(duì)此，超高層建筑鋼結(jié)構(gòu)施工中，相關(guān)施工人員必須要充分了解、切實(shí)掌握鋼結(jié)構(gòu)施工關(guān)鍵技術(shù)，加之技術(shù)保障措施的貫徹落實(shí)，實(shí)現(xiàn)施工全過程質(zhì)量管控目標(biāo)的同時(shí)，為超高層建筑、鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展提供促進(jìn)作用。