超高层建筑钢结构施工关键技术研究

王兰军

[摘要]超高层建筑钢结构在现代化的城市建设中运用的越来越普遍，已成为当今建筑工程中一种重要的结构形式，除了能够保证建筑工程项目施工达到建筑设计的预定要求，还能够有效的节约城市中的土地成本，提高土地的利用率。在进行超高层建筑结构施工时，需要对建筑物结构进行加固与维稳，从而确保工程的质量。基于此，本文分析了超高层建筑钢结构施工关键技术。

[关键词]超高层建筑；钢结构；施工关键技术

一、超高层建筑的特点

在建筑设计防火规范中定义，通常将超过100米的建筑称为超高层建筑，超高层建筑由于所占地面面积不大，但其容积率却达到较高的水平。尽管超高层建筑地价不高，但其房价却居高不下。这主要是由于超高层建筑面设计和施工工艺会与普遍建筑存在较大的差异，结构和相关设施更为复杂，而且要保证结构自身的抗震性能和荷载。

二、钢结构核心优势分析

（一）抗震性能强

钢结构住宅的抗震性能好，能够达到7级地震不倒。其承载强度较高，因此，抗震性能优越。在相同荷载条件下，钢结构截面最小，而在相同截面条件下，钢结构具有最强的承载力。与传统砖混结构相比，住宅质量的层数比为3：2，即6层钢结构与4层砖混结构住宅的质量相同，但所受的地震作用小。

（二）经济性较好

钢结构住宅的经济性主要体现在综合投资方面，预配式钢结构住宅的建设周期相对较短、资金回笼较快，因此，资金的利用率高。在新的金融环境下，钢结构住宅建设建造周期缩短，能实现资金的快速周转，便于开发商提前还清银行贷款，节约建设成本，增加建设效益。

（三）绿色环保性

强钢结构住宅建设的绿色环保性主要体现在钢材回收方面，回收率能够达到90%。现阶段，钢结构住宅建筑中所使用的新型绿色环保材料是钢管束组合剪力墙结构体系，此结构体系不含石棉，无毒无害，住宅建设施工过程产生的噪声小、粉尘少。

三、超高层建筑钢结构施工关键技术

（一）建筑结构的形式进行有效的选择

在超高层与复杂高层建筑的结构设计环节，就必须要对结构类型进行合理有效的选择，才能够保证建筑结构水平以及效率质量的提升。所以，在建筑结构具体的环节中，必须要对施工场地的天然的地质条件以及岩层情况进行全面和充分的考虑，并与这些地质条件进行有效的结合，从而保证复杂建筑和超高层建筑的抗震抗风能力的设计符合实际的需求。这样所设计出的结构设计方案，才能够保证建筑物的结构设计水平的提升，并且降低其建筑工程的整体造价和施工成本。另外，在对建筑工程的结构设计类型进行合理的选择的过程中，设计人员还要对其工程本身所存在的施工设计需求的合理性和造价成本等多方面进行全面的考虑。

（二）测量与校正

按照超高层钢结构深化设计，落实测量与校正，调整好钢结构施工中的不足之处，优化测量与校正的环境，将其落实到钢结构施工内，辅助提高钢结构施工的水平。

（三）地脚螺栓的预埋与固定

在钢结构工程中，地脚螺栓的预埋与固定的强度直接关系到该工程的安全性和工程质量。在通常的施工过程中通常选择8cm～10cm的钢板来作为定位钢板，以对地脚螺栓加以定位，同时也要清楚的掌握定位钢板及钢柱地垫板的尺寸。在钢板底部，需要设置能够调节和支撑的螺栓，同时还要设置固定钢板的螺母，从而确保下部梁内钢结构的固定工作能够顺利完成。

（四）钢柱安置固定技术

在对钢柱安置固定时，要清楚的掌握所有钢柱的垂直度、标高以及定位轴线之间的角度以及是否存在偏差。不同位置的柱节所控制的关键点是存在差异的。例如在控制首节柱时，要对定位轴线和标高之间的关系进行准确的把握；次节柱则需要配合垂直度来进行测试。不同柱节的调节方法也有较大的差别，首节柱是通过螺母和定位钢板调节来完成；次节柱则是通过对丝杠调节来完成。

（五）焊接技术

当主梁与钢柱间连接时，一般上、下翼缘用坡口电焊连接，腹板用高强螺栓连接次梁与主梁的连接基本上是在腹板处用高强螺栓连接，少量再在上、下翼缘处用坡口电焊连接。焊接钢结构前，应严格检查焊条的合格证，并按说明书要求使用焊条焊接时，应确保焊缝表面无裂纹、焊瘤，确保一、二级焊缝无气孔、夹渣、弧坑、裂紋，并按要求进行无损检测，确保一级焊缝不出现咬边。

坡口电焊连接应先做好准备，即包括：采用焊条烘焙；坡口检查；设电弧引人（引出）板和钢垫板，并采用点焊固定；清除焊接坡口、周边的防锈漆和杂物；焊接口预热等。

对于焊接接头要求熔透焊对接和角接焊缝，在焊接多层梁柱时，要根据实际安装情况，先对顶层柱、梁节点进行焊接，然后对底部柱、梁节点进行焊接，最后才对中间部分的柱和梁节点进行焊接。具体焊接时需要从中间轴线柱向四周进行对接焊接，即二个同时对称焊接。焊缝焊完后，焊缝质量检验均按二级检验标准检验。焊后24h进行超声波探伤检查，对不合格的焊缝要制定返修工艺。

四、提高超高层建筑钢结构施工技术的措施

（一）完善施工的实时监控操作

在超高层建筑钢结构施工过程中，由于受到外界许多不确定因素的影响，施工的进度情况也要作出相应的调整，为此要采取实时监控技术对施工过程进行有效监控。现代实时监控系统会对钢结构施工过程中的状态进行实时全程跟踪和控制，对温度情况、施工所产生的振动等内容进行全程记录，对体系所收集到的信息进行科学分析、对比，并将最终的结果反映出来，让操控者能通过系统分析的数据对施工的进行合理调整和安排，从而提高超高层建筑钢结构施工的安全性和准确性。

（二）质量管理

质量管理渗透到超高层钢结构施工的全部过程中。针对超高层钢结构的施工管理，提出三点质量管理的方法，（1）采用信息化的管理方法，在超高层钢结构工程中，引进专业的管理软件，存储需要管理、审核的项目，以便落实质量管理的措施。（2）严格按照超高层钢结构的规范要求，对工程中的文件、合同、技术方案等实行监督，要求超高层钢结构中的所有内容，都要达到质量管理的规范要求。（3）管理好施工的图纸，仔细校对超高层钢结构施工中的图样，规范好施工的过程，维护钢结构施工的质量水平。

（三）协调管理

超高层钢结构施工中的协调管理，目的是保障钢结构施工的顺利进行，消除施工中存在的冲突问题。超高层钢结构施工期间，要求管理部门落实相关的协调组织项目，而且要协调好钢结构中的工序，掌握好超高层钢结构施工内容，才能发挥协调管理的作用。

（四）安全与文明施工措施

（1）超高层建筑工程位于市中心繁华地段，人流量特别大，故在人行通道部位搭设钢结构防护棚，保证人员安全通过。（2）超高层建筑往往会吸引外来的参观者，而这些参观者往往会成为不安全因素，门卫制度是否严格是防止危险发生的第一道关口。该工程大门出入口安装了门禁系统，防止外来人员随意出入。（3）由于超高层建筑施工人员集中，对生活区布置井然有序并保持日常检查，做到有效控制。污水的排放、垃圾的下运必须合理安排，制定严格有效的实施措施，以防污染环境。例如该工程在洗泵过程中，楼层内选择合理位置安装下水管，及现场设置沉淀池，使污水可以从下水管经沉淀池排出；每隔8层设置一个临时移动水冲式厕所；楼层内垃圾与主体进度进行清理下运，现场垃圾覆盖并洒水降尘，保持常态化管理，实现文明施工。建立好施工控制网，采用外控法和内控法相结合的方法进行施工，经过严格的校对及复核，确保测量精度。

总之，随着城市化进程的不断深入，城市可用的建设用地是有限的，如何更有效的合理开发用地成为了当前城市发展的一层建筑的主要结构选型，同时也是为超高层建筑能够顺利安全的施工提供保障，进一步加强对其的研究非常有必要。