高层建筑钢结构施工的关键技术和措施

李同星

摘要：在当今建筑领域，高层建筑比比皆是，按照规范的定义，建筑高度超过100m的建筑物就属于高层建筑。高层建筑除了高度高以外，在施工过程中还有以下特点。本文阐述高层建筑钢结构施工的关键技术和措施。

关键词：高层建筑 钢结构施工 技术和措施

中图分类号：[TU393.2]文献标识码： A

高层基础采用深基础。由于建筑高，体量大，支撑高层的地基必须达到足够的强度，所以多采用深基础，持力层嵌入微风化岩层。高层地下室深、层数多、面积大。要满足建筑功能方面的要求，比如人防面积、停车位数量等。要解决在施工过程中的结构抗浮问题。能够根据土方条件正确选择降水方法，能够正确选择深基坑工程的土方开挖方式，能够具有初步的深基坑支护设计计算的能力，能进行大体积混凝土温度裂缝控制措施方案的制定和应用，能够正确选择高层建筑的施工运输机械，能够正确针对工程选用合适的脚手架，能够针对工程进行简单的脚手架方案设计，能够正确根据不同的工程选择合适的模板类型，能够正确选用合适的粗钢筋连接方法，能根据施工现场情况制定高层建筑钢结构施工方案。

一、我国高层型钢结构的发展现状

我国钢结构业近年发展极为迅速，已涌现出一批具有相当规模的钢结构加工企业。钢构企业总数已发展到上千家。其中年产能力在 5～15 万t之间的有10多家；装备水平、生产技术、经营管理能力接近国际水平的也有10多家。这些企业设计、制图、放样基本上是由计算机用各种专门软件完成，能承担我国国家级工程的钢结构制造。如大跨度桥梁、巨型水坝闸门、高层和大跨度房屋结构等。

在市场机制下，一大批中小规模的加工企业应运而生，虽然年产能力不足1万t，但这些企业有着自己的优势和特长，可弥补大企业的不足。此外，随着国外资本和技术设备进入中国，出现了许多中外合资企业、独资企业、民营企业、股份制企业等，我国钢结构行业发展在体制、规模、加工方向等方面形成了多样化。2005 年我国钢结构产量已达1500万t，产值约1200亿元。但当前钢结构行业面临着：钢结构产能远大于实际产量，很多企業任务不足，生产能力不能发挥，造成较大的供需差距，导致恶性竞争，相互压价等混乱局面。

二、钢结构的施工优势

1、钢结构的自重轻，有效空间大

自重轻的特点能够使钢结构建筑反应快，具有很好的抗震效果。有效空间大是由于钢结构的抗压强度大，在同等条件下，相比于其他建筑，能够缩小截面，进而获得更多的利用空间。

2、钢结构绿色、节能又环保

钢结构的施工材料是可以再次利用的，其产生的建筑废料比其他建筑结构要少很多。随着经济的发展和人们对可持续发展的认识不断加强，对生活环境和办公环境的要求也会越来越高。未来的建筑会向着绿色建筑的方向发展。钢结构建筑正是符合这个发展趋势，又能够保证人们对高品质的建筑居住条件的要求。

3、利用钢结构进行高层建筑施工可以大大缩短施工周期

高层钢结构建筑的施工和其他建筑结构不同，它无需搭设太多的脚手架，一般在厂制作后可以直接用于现场安装，无需在现场进行再加工；高层建筑钢结构的模板可采用压型钢板，无需再另外支设。这些都为高层建筑施工节省了大量时间，大大缩短了整个施工周期。

三、钢结构施工前的准备

钢结构施工具有其特有的复杂性，更由于高层建筑的重要级别，可以说高层建筑的钢结构施工是不可逆的，因此，在施工前要对各个环节做好准备工作，主要包括两方面内容，一是吊装准备，二是施工现场和技术的准备。

吊装准备主要涉及的问题就是吊装设备的选择，要根据施工现场的最大起重量和材料种类等进行选择。目前，高层建筑常采用的是塔式起重机，需要合理设计吊机的起重量、起重力矩以及半径值。另外现场条件，材料的布置等对塔吊的影响也需综合考虑。

施工现场准备，主要包括钢构件及其配套零部件和连接件的验收、张亮器具以及测量仪器的准备、构件的运输、基础的复测、构件的堆放、设备工具材料的安装和施工力量的组织等。为了确保钢结构工程的顺利进行和施工质量，要编制严密的钢结构施工组织设计方案，以及施工图纸的绘制。在施工图的绘制过程中，要进行多次会审，尽量避免开工后因图纸问题引发停工或是工程质量、进度受影响的现象。施工组织设计的完善程度是影响工程质量的重要部分，尤其对于构件和设备较多的钢结构工程，要明确质量保证体系和技术管理体系的权责，对于特殊工种要有培训合格证和上岗证；应积极采用新工艺新技术；对于工程的质量和进度要有相应的控制措施和方法；要进行合理的工期安排。

四、高层建筑钢结构施工技术

高层建筑钢结构的构件种类较多，其主要的施工技术表现在构件与构件之间的连接，以及连接处强度和整体稳定性的保证。因此如何解决构件间的连接问题是钢结构工程主要任务。

地脚螺栓的预埋技术。地脚螺栓的预埋位置和预埋强度是钢结构工程整体质量的基本内容保证。一般常采用 6～10 cm 厚的钢板作为定位钢板，再进行地脚螺栓的定位。还应注意定位钢板的尺寸与钢柱底垫板的尺寸要相互吻合，并在钢板底部螺栓上设置止退调节螺栓，与其对应的上部骆爽要能够固定调节螺母，并在钢板上预留 150 mm 直径的浇捣孔，以便其下部梁内钢筋的绑扎工作。为了使二者合为一体，可将地脚螺栓焊接在柱子的钢筋上，以确保整体刚度。在混凝土浇筑工程结束后，还应将地面裸露的地脚螺栓用塑料布等包裹起来，以避免生锈。

钢柱的安置技术。柱子的设置要点是对于每一节柱的标高、垂直度与定位轴线的偏差如何形成。对于不同位置的柱节其控制关键点也有所区别。如首节柱要控制的主要是标高和定位轴线，次节柱则要加上垂直度的测试。另外，不同柱节的调节方式也不尽相同，首节柱是通过定位钢板与螺母的调节来实现，次节柱则是通过调节丝杠来实现。通过焊缝的宽度来确保楼层的标高是较高的技术水平要求，是指通过四个方位的调节丝杠来实现对钢柱垂直度的调整。钢柱对接完成后，要进行严密的验收工作，合格后，可将耳板彻底拆除。另外，为了确保钢梁的安装以及二者的连接强度，应在安装钢梁前，在钢柱预埋连接件以及混凝土核心筒壁上的预埋件。

钢梁的安置技术。钢梁安置的要点是要通过限位钢板临时固定与数次校正，来实现钢梁与钢柱的连接处的垂直度及轴线位置。在临时固定时，可通过安放吊装耳板于钢梁上，并在耳板的两端分别焊接一块安置限位钢板来完成钢梁临时固定。吊装耳板应在距钢梁两端 1/4 长度的位置安装，规格要与钢梁的重量相匹配，一般来说，吊装耳板的厚度在10～16 mm 左右。限位钢板应在钢梁的上部设置，厚度同耳板，可将限位钢板设定在钢柱的牛腿上。限位钢板和吊装耳板可以提高钢梁的安装精度，并能加快施工速度，确保施工的安全进行。

焊接和栓接的技术。钢材的连接方式主要有两种，一是螺栓连接，二是焊接。一般来说，在临时固定时常采用螺栓连接的方式，这样不仅能够确保安装时的强度和安全性，也能够方便在工程结束后对于临时固定的拆除。对于焊接连接方式来说，最主要的问题是如何保证焊接质量。高层建筑钢结构焊接的主要问题是减少焊接应力和变形。在施工过程中，应从中心框架向四周扩展焊接，首先应选择收缩大的焊缝进行焊接，并应采取对称焊接的办法来减少应力和应变。另外，应先进行梁与柱的连接，再进行柱与柱间的连接。

门窗工程的安装技术。钢窗的安装质量主要由钢窗产品的质量和进场后外观的检查，以及钢窗与固定钢窗立柱间的间隙来控制。施工中，为了避免预留窗口与钢窗不匹配，一般常见的做法是将钢窗一边的立柱首先固定住，等钢窗完全安装后，再将另一边的立柱焊接。

钢结构工程中不可避免的会有特殊钢结构，一般都是以组合的形式出现，体积较大且重量较大。由于特殊部位的钢构件在各个工程中各不相同，因此无法对其给予统一的标准，应根据工程的实际情况来进行设计。

此外，高层建筑的施工过程还有一定的安全保障措施，主要有水平通道和垂直运输设施的安全保障。水平通道一般为工具式的脚手通道、装配式的通道板、钢管脚手通道以及扶手绳等。竖向的通道多采用临时固定与钢柱两侧的爬梯来实现。为确保安全，多采用焊接紧固的方式来实现接柱操作平台与钢柱之间的连接。这些安全保障设施只有在工程完全结束后方可拆除。

结语：

综上所述，文明、安全施工管理与普通建筑的不同。高层文明安全施工管理与普通建筑施工有许多的不同。装饰工程、安装工程的立体交叉施工，必须设立安全分隔区和防火分隔区。脚手架的搭设、拆除方案必须经过审批、落实和检查。 另外，大型设备要有安全保护措施等等。总之文明安全施工应该做到横向到边，纵向到底，措施到位，责任到人。高层施工消防工作至关重要。

参考文献：

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[2]．王艳梅，超高层钢结构建筑的施工要点控制[J]建筑工程，2012

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