高层钢结构建筑施工关键技术探究

俞峰

【摘要】钢结构建筑是指由钢板、型钢、钢管、钢绳、钢束等钢材，用焊、铆、螺栓或胶等方式连接而成的建筑。本文分析了钢结构建筑的特点，高层施工前期准备工作及施工的关键技术，以供参考。

【关键词】高层钢结构；特点；准备

钢结构建筑是一种节能环保型，能循环使用的建筑，符合经济持续健康发展的要求，在高层建筑、大型厂房、大跨度空间结构、轻钢结构、住宅建筑中更能发挥其优势，应用广泛。各专业（行业）部门中也大量采用钢结构，如公路和铁路桥梁、输变电铁塔、广播电视通讯塔、水利建设等。城市建设中更需大量钢结构如地铁、立交桥、环保建筑、临时建筑等。

1、钢结构建筑的特点

1.1强度高，质量小。钢结构建筑所采用的材料与以往的主要建筑采用的材料相比具有强度高，质量小的特点，如混凝土建筑虽然密度小，但是建筑中投入的面积大，并且强度不及钢材，其他的木材、砖石等在同样的受理条件下也不及钢材的承重。钢材使用有跨度大、负荷大的结构，并且便于运输，缩小成本。

1.2韧性好，塑性强，抗震性能高。钢材在一定的应力幅度内具有一定的弹性，在韧性的基础上不会因为突然的承重而断裂，这些特点都决定了钢结构建筑比采用一般材料的建筑更加具有抗震性，在现实中也发现，钢结构是地震中损坏最少的结构。

1.3制造简单，施工周期短。钢结构所采用的材料可以用机械加工操作，易于定型化和标准化，同时有利于在标准化的基础上批量生产，并且在钢结构所用材料的专业加工工厂中可以发现加工材料的过程劳动强度低，并且质量稳定。在施工时，只需要焊接或是螺栓简单的拼装，可以很大程度的减少劳动力的投入，并且施工周期缩短。

2、高层钢结构建筑施工前期准备工作

2.1钢结构的选用。对于钢结构材质的选用应该从符合性、科学性、合理性、经济性、合法性等方面考虑，材料的代用必须取得原设计部门的认可。

2.2焊接连接材料的选用。在选择钢结构焊接连接的材料时，应采用与被连接材料相适应的连接材料，将两种不同强度的钢材相连接时，可采用与低强度钢材相适应的连接材料。

2.3普通螺栓和高强度螺栓连接。普通螺栓连接主要用于沿其杆轴方向受拉的连接，高强螺栓用于主要受力构件的连接，分为承压型、承拉型、抗剪型高强螺栓，分别用于受压、受拉、受剪的构件中。

2.4钢结构施工工艺的选用。钢结构施工工艺的选用应从科学、合理、人员素质、经济节约、企业经验、企业装备等方面考虑。钢结构的主要施工工艺包括：焊接工艺、吊装工艺、测量、防焊接变形、变形矫正、装配组对工艺、表面处理与涂装、下料及边缘加工等。

3、高层建筑钢结构施工关键技术分析

3.1螺栓预埋技术

在螺栓预埋技术中，最重要的一点则是对预埋柱脚螺栓的位置的确定，必须保证此位置的准确性，否则进行钢柱安装时则会有较大的难度，同时安装的质量也很难保证。所以在预埋螺栓位置进行施工时，需要对基础轴线和标高基准点进行严格的控制，必要时需要进行两次复测，首先在埋设定位后进行测量，其次在混凝土浇筑变得坚同后进行复测，二次测量都必须保证位移不能超出范围，其标高偏差控制在正负5毫米以内为宜，而定位轴线的偏差则正负2毫米以内为宜。

3.2 吊装技术

3.2.1钢柱吊装技术

在钢结构施工中，其主要竖向构件即是钢柱，钢柱与建筑层高和建筑总高度具有直接的关系，所以在施工中不仅要考虑到钢柱在竖向荷载作用下的压缩变形，同时还要考虑到焊缝时的收缩变形，因此在对钢柱进行下料时。其长度要与设计长度有所区别，充分的将这些收缩变形有压缩变形考虑在内，在施工时对于上下两节钢柱截面和长度都完成相等时，也不允许进行互换，要严格按照施工的标准和规范来进行，事前将每节钢柱进行编号记录，从而保证其在安装时的正确性。

3.2.2钢梁吊装技术

钢梁在进行吊装前，应在柱子牛腿处检查标高和柱子之间的距离，主梁吊装前，应在梁上装好扶手杆和扶手绳，待主梁吊装就位完成后，将扶手绳与钢柱系牢，以保证施工人员的安全。一般在钢梁上翼缘处开孔，作为吊点。吊点位置取决于钢梁的跨度。为了提高吊装的速度，对重量较小的次梁或者其他的小梁.尽量多利用多头吊索一次吊装数根。有时将梁、柱在地面组装成排架进行整体吊装，这样不仅有利于提高吊装的速度，还有利于减少高空作业，保证工程的质量。

3.3钢结构高强螺栓连接技术

3.3.1节点处理技术

高强度螺栓连接应该在其结构架设调整完成后，再对接合件进行相应的矫正处理，从根本上对接合件的变形、错位和错孔等问题进行消除，板柬接合摩擦面要贴紧后进行安装高强度螺栓。为了使得接合部板束间摩擦面贴紧的效果更好，先用临时变通螺栓和手动扳手紧固、达到贴紧为止。

3.3.2螺栓安装技术

高强度螺栓在节点全部处理好后即可以进行安装工作，在安装时需要保证螺栓穿人的方向一致，同时还要充分的考虑到施工的便利性，当在箱形截面的接合部位进行螺栓的插入时，可以按其方便操作的原则，可以从内向外，或是反方向进行，对于有垫圈的.则将垫圈有倒角的一侧面向螺栓插入，對于无法将螺栓穿人时，则需要用绞刀对螺孔进行修整后再穿人，避免强行进行穿入，修整时的铁屑不能掉人叠缝中，修整完后需要将周围的毛刺用砂轮除去。

3.3.3螺栓紧固技术

在对高强螺栓进行紧固时，则需要按照初拧、复拧和终拧的顺序进行，所以在紧固时，利用初拧来减少螺栓所导致的钢板变形，而复拧则是在初拧的基础上进行的重复坚固，复拧与初拧所做的扭矩值是相等的，最后需要进行终拧，从而使高强度螺栓达到紧固的目的。

3.4焊接施工技术

3.4.1 CO2气体保护焊操作工艺

施工操作中要注意的有：焊接参数的选择，焊丝的选择和焊接电弧电压与电流的选择，电流要根据工件的厚度、施焊位置和焊丝直径和熔滴过渡形式来选择，电弧电压的选择要与电流恰好配合；不同位置选择不同的焊接方式，平焊多选择左向焊法，能清楚地看到焊缝和熔池，便于控制焊缝的成型，横焊大多采用右向焊法，立焊分为向上立焊和向下立焊，中厚板的细丝焊接使用向上立焊，薄板可使用向下立焊。

3.4.2电渣焊的操作工艺

电渣焊是一种自动焊，用户高强度结构钢在竖直位置上的对接焊接。在进行操作时首先要选择焊接的电流和电压，根据计算公式选择计算出的电流，电压与熔缝的熔宽成正比，起弧阶段电压会高一点，在焊透的请款下，电压尽可能低，焊接过程随时注意调整电压；其次要适当掌握好焊接的速度（1.5—3rn/h范围内），送丝速度在200—300m/h的范围以内，造渣过程中最好选择200m/h；还有就是要随时检查焊件的炽热状态，适当调整焊接工艺参数，当翼缘板较薄时，相应的焊接部位要安装水冷却装置。

4、提出施工建议

（1）国家应制定统一的技术规范、施工标准并严格执行。明确行业规范将使得施工企业有章可循，使得整个行业有序不乱，在制定规范标准时还应该注意地区性差异。

（2）对钢结构的施工企业进行政策性鼓励，培养出一批技术能力强，水平高的企业。

（3）施工企业的技术特点需要企业注意结合实践中的经验与新兴技术的巧妙结合，同时逐渐培养出专业水平高、阅历丰富的技术人员。

（4）加强企业间的交流合作。在高层结构复杂的情况下必然会出现许多技术难题，这时企业就需要和其他兄弟单位进行行业间技术交流，或者与一些科研机构协同合作，科研机构一般会有一些最新的技术理念，在与施工企业的合作中，这些新技术的应用肯定能带来不一样的效果。

（5）在每项工程的实施过程中不断总结施工经验，努力创新，形成自身的专业体系。