超高层建筑钢结构施工的关键技术和措施

赵雄飞　赵阳　淮飞

摘要：伴随城市土地供求矛盾加剧，超高层建筑很大程度地缓解了当前城市用地紧张的问题，美化城市的同时反映出一个城市的经济实力。在超高层建筑中钢结构占很大比例，随着超高层建筑越建越高，其施工难度也不断增大。因此，保证并提高钢结构施工质量，成为行业发展亟需解决的任务。本文将结合笔者多年设计施工实践，首先对钢结构及其优点进行概述，随后对其施工前准备工作展开论述，最后重点探究出一些钢结构施工的关键技术和措施。

关键词：超高层建筑；钢结构施工；关键技术；措施

中图分类号：TU974 文献标识码：A 文章编号：1674—3024（2016）05—99—02

1超高层建筑钢结构及其优点概述

发达国家钢结构建筑面积占总建筑面积的10%以上，美、日等国更是超过40%，因为钢结构建筑具有众多的优点：①便于实现建筑工业化，即建筑设计标准化、部品部件工业化、现场施工装配化、土建装修一体化、管理运营信息化。钢构件一般在工厂加工，运输到施工现场，吊装就位，通过高强螺栓连接或焊接形成结构体系；②钢结构可回收循环使用，是真正的绿色建材，可持续发展、循环再利用的理念体现在建筑钢结构设计、施工、建造、拆除及异地重建的全过程；施工过程中节约大量水资源，减少了建筑垃圾的产生，从而减小了对环境的污染；③钢结构由于具有自重轻、强度高、延性好等优点，其抗震性能较传统钢筋混凝土结构大幅提高；④施工速度快，施工现场湿作业量较传统混凝土结构大大减少，不需搭设脚手架，可实现灾后快速修复，灾后快速重建。

譬如，远大可建工业化装配式钢结构建筑突出的优点是采用工厂生产的成品标准模块，强化了建筑系统的标准化、系列化和通用化，建筑现场安装施工量仅占整个建筑用工量的7%，工厂化成都达到93%。在现场采用法兰和高强螺栓进行拼接，实现搭积木式快速施工安装。采用钢桁架支撑压型钢板混凝土组合楼板形成主板，集成了楼板、轻质墙板和水暖电等管线综合。施工现场做到“无火、无水、无尘、无垃圾”，建筑垃圾只有1%；

相比于发达国家，我国目前钢结构建筑面积占总建筑面积还不到5%，作为世界上建筑规模、钢材产量最大的国家，钢结构建筑发展严重滞后。在经济转型和生态环境的双重压力下，发展工业化装配式钢结构是我国绿色建筑和生态文明建设的迫切要求。

2超高层建筑钢结构施工前准备工作

施工前的准备工作是保证工程后续工作正常运作的重要前提条件，因此应当予以充分重视。第一，做好施工图纸的会审工作。图纸是施工的重要依据，因此，在正式开始施工前，相关建立单位应当组织相关人员对图纸要求、项目工艺选择、标准规范等内容进行全面熟悉与掌握，并准确掌握设计意图。此外，还应组织相关技术人员来会审图纸，核查施工图纸有无出现错误或遗漏的地方，并及时采取相应的解决对策，以避免由于图纸问题而影响到了工程的进度与质量。第二，应对钢结构安装的施工组织设计进行全面审核。由于施工组织设计是指导施工单位进行工程施工的技术性文件，其对工程的进度与质量有着极大的影响，所以，在对其进行审查时应重视以下几点内容：①特色工种的上岗证以及培训合格证；②技术管理体系以及质量保证体系的建立；③工程进度与质量的控制方法；④新工艺的应用；⑤施工进度以及计划的安排；⑥对工程项目的针对性。

3超高层钢建筑结构施工的关键技术和措施探究

3.1钢柱安装

第一，由于整根钢柱安装的基础是在最底段的钢柱，因此在安装时应当确保最底段钢柱的安装准确无误。第二，应采用平垫铁安装钢柱，并对垫铁顶面进行标高测量，判断其达到相关标准。在同一水平线上采用水准仪测量全部钢柱1m标高线，合理偏差范围在一5mm～8mm间。如若出现偏差，且偏差大于标准要求时，需将垫铁更换。第三，保证基础平面坐标中心线与钢柱诸柱身平面坐标中心线对齐，且偏差小于5mm。第四，应对各钢柱的中心线问的距离进行测量，保证其定位中心线的偏差在5mm范围内。第五，采用经纬仪在钢柱90°方向上测量其垂直度，保证其柱身长度中心线处于垂直状态，全高小于35mm，单节偏差小于10mm。第六，每道钢柱对接焊缝应配备两名工作人员来进行对称焊，先对厚板进行焊接，在对薄板进行焊接，在此过程中应保证焊缝的连续性。第七，在搭设操作平台来进行钢柱对接，并确保在上下节对口时，翼板与缘板没有出现错位情况，并将每层平台的标准作为基准，通过水准仪来测量保证各个平台的标高线都位于同一平面上，最后采用经纬仪来找正钢柱的垂直度。在完成对接焊接后，割掉对口工装以及收弧板与引弧板，最后将其磨平。第八，应搭设防风防雨棚以保证空中焊接不受自然条件的影响而得以顺利进行。

3.2钢结构焊接技术

超高层建筑钢结构往往具有焊接量大、质量要求高等特点，尤其是超高层建筑的结构构较高，大部分焊接作业均需要在高空进行，这加大了焊接的难度与危险性，并且受自然条件影响较大。因此在进行高层建筑钢结构焊接时，应当结合现场施工环境和钢结构的特性来合理选择焊接材料、设备以及工艺。值得注意的是在进行钢结构焊接时，还应做好相应的防雨防风工作、相关的焊接技术培训工作以及相应的无损检测工作等，不仅如此，还应尽可能采用可以确保焊接质量、减少焊接变形以及提升焊接效率的焊接技术。现阶段，我国焊接技术通常采用二氧化碳气体保护半自动焊，辅之以手工焊。

3.3高强度螺栓连接

结合笔者实践来看，在超高层建筑钢结构施工中除了上述钢柱安装以及焊接外，做好高强度螺栓连接安装也是该工程建设的关键。对此，笔者认为建筑企业可以通过以下方法将高强度螺栓连接安装施工做好：第一，确保高强度螺栓质量。高强度螺栓质量高低在很大程度上影响着超高层建筑钢结构施工质量，对此建筑企业必须先根据具体钢结构工程实际采购符合要求的螺栓，随后在装运、保管过程中应当严格按照相关规范进行，从而有效地确保螺栓的质量。第二，建筑企业在确保所使用高强度螺栓质量符合要求以及待钢构件架设调整完成后，施工人员便可以根据相关高强度螺栓连接技术，对它们进行节点处理、安装以及紧固等作业。需要注意的是，在此过程中应当严格按照相关螺栓连接安装规范开展，并且尽可能避免接合件产生变形、错位等相关问题，从而最大程度地确保超高层建筑钢结构施工质量。

3.4吊装与垂直运输

超高层施工期间，每天都有大量的建筑材料、半成品、成品及施工人员要进行垂直运输，因此，施工中选用何种吊装机械进行施工，关系到施工速度，并对建筑总造价有一定影响。

钢构件的运输一般选用塔式起重机，其按结构形式可分为：固定式塔式起重机、移动式塔式起重机、自升式塔式起重机，其中自升式塔式起重机又可细分为附着式和内爬式；其按回转形式可分为：上回转塔式起重机、下回转塔式起重机；其按架设方法可分为：非自行架设塔式起重机、自行架设塔式起重机；其按变幅方式可分为：小车变幅塔式起重机、动臂变幅塔式起重机、折臂式塔式起重机。为了保证塔机的安全作业，应根据《塔式起重机设计规范》和《塔式起重机技术条件》的规定配备各类安全保护装置。

建筑施工升降机用来运送人员和物料，施工中应保证其安全装置保持良好的状态，防止意外事故。

4结语

超高层建筑的施工技术、施工方法和施工设备，不仅是超高层建筑发展的根本因素，而且也是衡量一个国家建筑科学技术水平的重要因素。超高层建筑的层数越多，施工难度越大，随着高层建筑的发展，新技术、新工艺、新产品也将不断推出。