超高層建筑鋼結構施工關鍵技術探析

林雪勇

（福建九鼎建設集團有限公司，福建 廈門 361000）

在新時代背景下，城市化建設進程不斷加快，為了節(jié)省土地資源、提高利用率，超高層建筑迅速發(fā)展，并且規(guī)模越來越大。超高層建筑對施工技術的要求比較嚴格，而且對材料結構等也提出了較高要求。為了保證超高層建筑的穩(wěn)定性和安全性，需要積極應用鋼結構施工技術提高超高層建筑的施工質量。鋼結構施工關鍵技術包括很多，如前期準備中應用的施工技術、測量技術、焊接技術、預變形控制技術、實時監(jiān)控技術等。本文針對這些關鍵技術進行了探討，并分析了如何發(fā)揮鋼結構的優(yōu)勢，提高工程質量。

1 超高層建筑鋼結構的特點和發(fā)展現(xiàn)狀

近年來，我國鋼結構行業(yè)發(fā)展迅猛，涌現(xiàn)出了大批具有一定規(guī)模的鋼結構加工企業(yè)。如今，我國鋼結構企業(yè)總數(shù)已經(jīng)發(fā)展到幾千家，年產(chǎn)量在10 萬t 以上的企業(yè)數(shù)量不斷增加。除此之外，很多鋼結構企業(yè)的經(jīng)營管理能力、生產(chǎn)技術水平、裝備水平等都與國際水平?jīng)]有多少差距。這些企業(yè)依靠計算機強大的計算能力和專門的軟件完成設計、制圖和放樣等工作，承擔了我國很多國家級工程的鋼結構制造，如大跨度房屋結構、超高層建筑、巨型水壩閘門、大跨度橋梁等。在市場機制下，雖然很多中小型規(guī)模的鋼結構加工企業(yè)年產(chǎn)能力不足1 萬t，但是，他們具有獨特的優(yōu)勢，能夠在一定程度上彌補大型加工企業(yè)的不足。雖然我國鋼結構企業(yè)在發(fā)展過程中實現(xiàn)了加工方向、規(guī)模和體制的多樣化發(fā)展，但如今卻面臨生產(chǎn)能力無法完全發(fā)揮、惡性競爭、相互壓價等問題，供需差距較為明顯。

2 鋼結構的優(yōu)勢

鋼結構的框架質量較輕，因此，可以有效提高施工速率。鋼結構本身具有較強的抗震效果和應用空間，抗壓能力也遠遠超過其他建筑材料。在同一施工環(huán)境下，采用鋼結構施工技術可有效減少構件面積，提升建筑空間應用效果。鋼結構與其他建筑結構有一定的不同，鋼結構施工并不需要搭設太多的腳手架，在工廠制作完成后可直接用于施工現(xiàn)場安裝。而且，超高層建筑中的鋼結構模板可以直接采用壓型鋼板，不需要另外搭設支架，大大節(jié)省了施工時間，縮短工期的同時保證工程質量。

在超高層建筑施工過程中采用鋼結構并不會像其他工程一樣產(chǎn)生大量的施工廢料，而且即便是多余的邊角料也可以循環(huán)利用，可以說，鋼結構的節(jié)能性和環(huán)保性要遠遠高于其他施工結構。在可持續(xù)發(fā)展理念的要求下，我國積極發(fā)展綠色建筑對施工技術和施工材料等都提出了更高要求。鋼結構本身就具有綠色環(huán)保優(yōu)勢，是未來建筑領域中的主要應用結構和研究方向，應用鋼結構進行超高層建筑施工不僅可以滿足人們對建筑外觀的審美要求，還能夠實現(xiàn)節(jié)能環(huán)保目標。

3 超高層建筑鋼結構施工關鍵技術

3.1 前期準備

前期準備工作包括施工技術圖紙的審核和超高層建筑鋼結構施工組織計劃工作的審查。施工技術圖紙是一個工程項目開展的主要依據(jù)，在超高層建筑施工過程中發(fā)揮著重要作用，施工單位要重視施工技術圖紙的會審工作，確保施工技術圖紙符合本次鋼結構施工要求。在會審之前，要組織相關人員就位并仔細審核施工技術圖紙是否符合本次工程的具體要求和相關標準，如施工工藝是否符合要求、施工設備選擇是否合理等，同時，還需要相關人員深入分析和了解設計意圖。

會審環(huán)節(jié)還需要組織施工技術人員參與其中，會審的同時將施工技術圖紙中的不足、漏洞、弊端等指出來，共同制定有針對性的解決措施，從而避免因圖紙問題而發(fā)生工程質量事故，為施工順利進行提供保障。

在鋼結構施工組織計劃工作的審查過程中，施工單位需要加大控制力度，保證組織計劃的完整性，減少對工程質量產(chǎn)生的不利影響。施工單位作為施工組織計劃的執(zhí)行者，還要為其提供指導性的理論思想。審查的同時應確保組織計劃滿足施工技術管理體系的質量要求，對一些特殊工序的施工人員應保證其持證上崗。施工單位要重點檢查施工組織計劃中的時間安排是否合理，避免施工進度被拖延。

鋼結構的優(yōu)點有很多，如穩(wěn)定性較強、框架質量較輕等，但是，該結構也有一定的缺點，如耐火性較差、導熱系數(shù)較高等。隨著我國冶煉技術水平的不斷提高，大量耐火鋼投入生產(chǎn)使用，逐漸彌補了鋼結構的這一缺陷。在超高層建筑鋼結構施工時還要做好材料的選用工作，確保其綜合性能滿足要求的同時減少消耗的成本。一般情況下，鋼結構的造價約等于鋼材總費用的40%、制作安裝費用則大約為30%、防火涂料費用大約為30%。

3.2 測量技術

超高層建筑的高度要高于其他建筑很多，在城市中是非常獨特的存在，但也會在一定程度上降低城市通視效果，并給施工測量工作帶來一些阻礙和困難。要想從根本上解決參數(shù)測量問題，則需要施工單位在測量環(huán)節(jié)積極應用先進的測量儀器，同時，改進和完善現(xiàn)有的測量技術，從而保證測量結果的準確性。同時，施工單位要在滿足施工要求的基礎上科學選擇測量路線，進一步提升測量工作的準確性。在開展測量工作之前要先找準測量基準點、基準線和具體的測量位置，同時，還應使用合理的測量方式滿足本次測量工作的要求。測量人員要根據(jù)超高層建筑的客觀條件，選定高層傳遞數(shù)值路線，按照要求滿足測量工作所需的條件。

測量工作人員不僅要具有較強的專業(yè)素質，能夠正確使用各種測量儀器和設備，同時，還要擁有較強的責任心，對測量工作認真負責，從而保證測量結果的準確性。衛(wèi)星定位系統(tǒng)對建筑企業(yè)來說具有極大的應用價值，在開展測量工作時，施工單位可利用衛(wèi)星定位系統(tǒng)快速找到測量位置，提高測量工作效率。

3.3 焊接技術

在超高層建筑鋼結構施工過程中有多個焊接點，每個焊接點都需要科學使用焊接技術進行固定，因此，焊接技術與超高層建筑工程最終質量有著直接關系。超高層建筑本身規(guī)模較大，鋼結構需要承載巨大的重量，焊接要求也更加嚴格，而且與一般建筑工程相比，超高層建筑的施工環(huán)境更加艱苦，導致焊接難度大大增加，選擇正確的焊接技術對鋼結構施工來說極為重要，施工單位要明確焊接的順序，擇優(yōu)選擇焊接工藝，確保焊接工作高質量完成。

常見的焊接順序是從平面擴散到四周，按照指定的施工順序采用對稱的方式進行焊接。施工人員要按照上層框架梁、壓型鋼板支架、下層框架梁、壓型鋼板支托這一順序完成焊接工作。

焊接過程中可采用氣體防護的方法來保護焊條，但是，要注意對氣體能量進行科學控制。通過良好的氣體保護能夠在一定程度上大大增加鋼結構的幾何精度，從而避免出現(xiàn)鋼結構因焊接熱量出現(xiàn)變形的問題。

在焊接工作中要統(tǒng)一焊接手法，嚴格按照施工相關規(guī)范和標準進行焊接，從而避免鋼結構焊接表面出現(xiàn)裂紋或者焊瘤。完成焊接工作之后，施工人員要使用超聲波對一級、二級焊縫進行檢測，通過焊接檢驗工作保證焊接高質量完成，有效提高超高層建筑鋼結構施工質量。

3.4 預變形控制技術

在超高層建筑鋼結構施工過程中，經(jīng)常會出現(xiàn)一些平面不規(guī)則的結構影響鋼結構的穩(wěn)定性。在安裝鋼結構的過程中，這些平面不規(guī)則結構會在整體結構中產(chǎn)生一定的內(nèi)應力，導致鋼結構發(fā)生三維變形等問題，大大降低鋼結構整體的穩(wěn)定性。為了避免出現(xiàn)這一問題，施工單位要積極應用預變形控制技術并做好預防工作，提升鋼結構施工過程的安全性和結構本身的穩(wěn)定性。除此之外，在工程建設過程中常常會出現(xiàn)壓縮、變形、沉降等問題，這些問題需要施工單位充分利用預變形控制技術進行控制。施工單位可通過應用預變形控制技術全面了解鋼結構的具體變化情況，并正確計算變形值。在此基礎上采取有針對性的預防解決措施解決鋼結構的變性問題，幫助其恢復到原本的位置和狀態(tài)。

3.5 實時監(jiān)控技術

在超高層建筑施工過程中，施工現(xiàn)場的實際情況會隨著施工進度的推進而發(fā)生改變，因此，實際施工情況會與設計階段的仿真模擬結果有一定差距。為了保證鋼結構施工順利進行，確保施工安全，施工單位要積極應用實時監(jiān)控技術。施工單位要采購足夠的監(jiān)控設備，并利用信息技術打造高質量的監(jiān)控管理系統(tǒng)，針對施工過程中的各個階段進行動態(tài)化監(jiān)控，幫助施工單位實時獲取準確、全面的施工數(shù)據(jù)。施工單位則能夠將得到的信息進行對比，了解實際施工情況與預期施工情況有何差異，如果差距較大，則需要及時進行整改，提升鋼結構的穩(wěn)定性，保證超高層建筑施工質量。

4 超高層建筑鋼結構施工的質控測量

4.1 注重施工設備的選擇

施工單位要根據(jù)施工現(xiàn)場的實際情況科學選擇施工設備。在進行鋼結構高空吊裝施工作業(yè)時，主要使用的施工設備有門式起重機、起吊機等；在一些提升、旋轉、組件等施工環(huán)節(jié)中，施工單位則可以采用液壓千斤頂?shù)?。例如，在某超高層建筑工程的外框筒鋼結構施工過程中，綜合考慮了其實際施工情況和框架特點，因此，在選用主力起重設備時選擇了3 臺塔吊裝置用于鋼結構的吊裝和就位施工，主要放置在外框筒的南北兩側。施工單位在考慮到框架的重量和本次施工進度要求之后，應用了2 臺履帶吊對不高于100m 的吊裝施工起到輔助作用，提高施工效率。施工單位通過科學選擇施工設備形成了一個完整的流水線，有效加快了施工進度。

4.2 構建安全操作體系

在超高層建筑施工過程中，施工單位需要在現(xiàn)場搭建一些臨時設施，主要起到固定框架的作用，達到臨時穩(wěn)定效果。而要想確保施工隊伍的人身安全和施工質量安全，則需要施工單位根據(jù)規(guī)范要求構建完善的安全操作系統(tǒng)。例如，某工程在鋼結構施工過程中采用的主要施工方式為分段集中施工，但這樣會導致部分樓層的穩(wěn)固性降低，從而增加施工難度，無法保證鋼結構的穩(wěn)定性，而且需要更多的登高施工作業(yè)。在施工時，施工單位要構建安全的操作體系，并使用安全工字鋼起到一定的支撐固定作用。除此之外，還需要在外筒鋼柱中安置臨時穩(wěn)定裝置，從而有效提高鋼結構施工的安全性。

4.3 做好氣象保障工作

建筑工程一般規(guī)模較大、工期較長，因此，在施工過程中難免會遇上惡劣天氣，如大風、大雨、大霧等，給建筑工程尤其是超高層建筑的質量帶來巨大威脅。超高層建筑的鋼結構施工年限一般為2.5 年左右，再加上樓層較高，施工隊伍在高層作業(yè)中很容易因雷擊發(fā)生安全事故，這就需要施工單位做好氣象保障工作，在施工之前和施工過程中積極與氣象部門溝通合作，掌握未來階段時間內(nèi)的具體天氣情況。如果出現(xiàn)異常氣候，則需要做好監(jiān)控和記錄工作。遇到大風大雨等惡劣天氣，需要做好排水、防雨和防雷工作，避免鋼結構施工質量出現(xiàn)問題。

5 結語

綜上所述，在社會經(jīng)濟快速發(fā)展的大背景下，超高層建筑的數(shù)量會越來越多，這就對鋼結構施工技術提出了更加嚴格的要求。作為超高層建筑施工中的關鍵環(huán)節(jié)，鋼結構施工不僅與最終的施工質量有密切聯(lián)系，同時，也是建筑整體性能的基本保障。鋼結構本身具有諸多優(yōu)勢，如框架質量輕、穩(wěn)定性強、施工簡便等，受到了我國建筑行業(yè)的廣泛歡迎。針對鋼結構施工關鍵技術進行分析，可以進一步發(fā)揮鋼結構的優(yōu)勢，這對提高超高層建筑施工質量有重要意義。