高层建筑钢结构的施工技术探讨

管世国

摘要：随着当前社会经济的不断发展，人们对于环境要求越来越高，环保建筑是未来发展的主要趋势，钢结构就逐渐被普遍采用。本文根据作者工作实践，对高层建筑钢结构的施工技术进行了分析和探讨。

关键词：高层；建筑；钢结构；施工技术

随着城建速度的加快，高层建筑的出现不但解决了城市人口过多带来的住房问题而且美化城市、降低建筑用地。而如今传统的钢筋混凝土结构由于自重过大已经慢慢被重量轻的钢结构替代，而高层建筑中钢结构的使用能大大改善建筑整体的承重，给我国建筑行业带来了深刻的变革。

1 高层房屋建筑钢结构的特点

第一，钢结构的自重比较轻，所以在遇到地震等自然灾害的时候，整个高层建筑物的反应也不会太强烈，在一定程度上可以起到防震抗震的效果。第二，钢结构的有效空间较大、抗压性能方面较好，与其它结构相比，在同样的强度之下，钢结构的整体截面较小，可以有效扩大高层房屋建筑的内部有效空间。第三，钢结构可以缩短整个工期，与其它结构相比，钢结构在具体的施工之中，使用的脚手架比较少。而且钢结构大部分是在工厂制作加工后，直接进行施工，无需在施工现场进行二次加工，这都为节省工期提供了必要条件。第四，钢结构比较环保，钢结构具有节能、绿色的特点，可以进行循环利用，产生的建筑垃圾相对来说较少。

2 高层钢结构施工技术的主客观条件

在熟悉所施工结构的基础上，确定大型高层钢结构施工技术路线，同时还要考虑到经济、环境、技术等方面因素。在确定技术总体路线之前必须对周围环境、 自身资源以及结构本身充分了解。一般来说优秀的技术路线常常能够充分利用自身优势以及时间空间并满足主客观条件。首先，对于结构的荷载传递途径以及基本组成要充分理解， 据此做出合理的施工顺序， 从而能够按照设计要求保证施工顺利完成。钢梁、钢桁架、钢柱是高层钢结构的组成部分，同时也是分析的对象。其次，在选择合理的施工设备、进行有效的施工组织与施工之前必须充分熟悉施工现场的周边环境以及条件。施工环境主要包括场外运输条件、业主对施工的要求、设备安装与施工等操作工序对钢结构的制约等。因此，在确定安装路线时应该充分利用施工现场的各种条件，从而做到高效、连续、快速施工。最后还要充分了解现场资源配置以及自身的技术能力。每个施工企业都应该有其独特的技术特长以及环境优势，因此，在确定施工技术路线时必须充分发挥出自身的优势，才能事半功倍。

3 高层钢结构关键技术和措施

3.1 机械设备选择

钢筋吊装中最重要的工作是依据实际来选用合理的吊装机械，而其吊装中最重要的机械是塔式起重机。而低空吊装、构件驳运的辅助机械主要有门式起重机与履带吊等。近些年兴起的液压集群千斤顶则主要用于大构件或组件和用于整个结构平移、旋转或提升工作。

3.2 测量技术

工程测量的主要要素包括仪器的配置、基准点与基准网的布设、测量方法与数值传递路线的正确选择。而高层往往因为通视条件差、结构高等缺点加大测量难度。目前选用的测量手段主要是建立双重控制网、选择 GPS 定位系统来测量基准网，并且辅之以高精度全站仪来完成三维坐标定位工作。

3.3 焊接技术

高层钢结构通常焊接量大， 而且质量要求高。因为是高层结构，因此多数情况下需要在高空作业，这就导致控制安全的难度大，受气候影响大。总之， 应该根据具体的现场施工条件以及钢材特性来选用合适的焊接工艺、设备以及材料。钢结构现场焊接技术的关键是要依据高空焊接的操作条件大力培训焊接技工，此外选择焊接技术时还应尽量选择能够保证焊接质量、降低焊接变形、提高焊接效果等的焊接技术。目前的焊接技术主要是二氧化碳气体保护半自动焊，辅之以手工焊。焊接过程中不仅要考虑区段、总体间的焊接顺序，而且对于焊接节点也需要考虑对称焊接的焊接顺序，尽量降低焊接变形。对于钢结构的施工来说，焊接施工技术也是其重要的组成部分。一般情况下，我们在进行焊接操作的过程中应当重视焊接参数的选择，对焊丝以及焊接电弧电压等相关因素都要予以掌握，并且对于不同的情况和条件我们也要进行具体分析，针对于位置的区别来选择有效地焊接方法。为了能够便于我们清晰地观察到焊缝和熔池，我们大多会选择左向焊法，进而对焊缝的成型进行掌控；而横焊则会使用右向焊法等等。

3.4 施工仿真分析技术

钢结构往往会受到施工、自重以及环境的影响而不断发生变形，如果不控制， 会带来安装困难、精度不准，甚至会出现安全隐患问题。因此，应该利用施工仿真分析技术提前对各种因素引起的结构变形与内力进行计算分析，依据得到的测算结果来指导具体的施工。目前常用的仿真分析软件主要是 MI-DAS， ANSYS 等， 利用软件可对施工过程进行模拟，可以得出重力作用下的变形规律，同时也可得出温度与风荷载对结构的影响程度，通过仿真分析可为施工提供依据，确保在误差范围内顺利完成施工。

3.5 预应力技术

目前的很多高层建筑常常出现斜的结构特征，这种结构会发生空间三位变形，如不加以有效控制，则会影响结构功能甚至会影响结构安全。此外，地基不均匀沉降与差异压缩变形也会引起结构变形，而解决这个问题的技术就是预应力技术，这种技术的方法是：通过仿真分析得到结构施工中连续变化、不断积累的节点变形值，然后通过预先调整构件尺寸以及节点变形值的方式，来达到最后施工完成后与初始设计吻合的目的。

3.6 实时监控技术

因为施工过程中什么情况都有可能发生，甚至仿真得到的结果与实际也会有很大的差异，因而就采用实时监控技术来确保施工过程的安全与可控。实时监控系统可以通过实时监控施工过程中关键部位位移与应力变化，从而可以实时得到结果，进而与实际施工结果进行比较，确保施工的安全性与准确性。

3.7 安全操作系统与临时措施

高层钢结构施工过程中，为了施工技术人员的安全需要布置安全操作系统。同时，为了稳定整体结构以及具体施工的通道，还需要根据实际情况采用临时措施。

3.8 气象保障措施

风雨雷电以及高温等不可控自然条件始终是高层建筑施工的一大威胁。目前高层建筑的施工周期长，而高层建筑极容易受到雷击，因此应做好对不利自然条件的防御工作。具体措施就是施工方可以请求气象站对施工周围的天气情况如空气湿度、温度、风力等进行实时监控并及时汇报，必要时可采用防雨、防雷、防风措施，如此便形成预测为主、时刻防御的双重保障。

3.9 整体结构提升

针对高层结构中的天线桅杆结构或者高空连体结构，可以将其与地面某个物体组合在一起，然后再通过顶升来安装到目标位置。这样做可以用小起重机代替大起重机来操作，不但降低起重机的作业半径而且便于起重裝备落实、加快施工进度。另外，减少节点连接工作的高空作业，尽量在地面来完成，这样利于操作安全同时使施工质量可控，而整体结构平移或提升通常使用计算机控制的液压千斤顶来实现。

结束语

高层钢结构施工过程技术难度大、工艺复杂，因此必须综合分析整体结构的情况、施工环境以及企业环境等来确定施工技术路线与工艺，相关技术人员应该加强自身的专业知识，不断探索研究，紧跟时代潮流，创造出符合时代要求的新技术来指导施工。

参考文献

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[2]吴章铁.高层建筑钢结构施工阶段安全性能优化研究[J].建材与装饰，2013，18（19）：325-327.