钢结构施工技术在高层建筑施工中的应用

张生辉

摘 要：近年来，随着我国社会经济的快速发展，特别是高层、超高层建筑数量的不断增多，钢结构以其轻型、大跨、高耸、重载、结构性能好、抗震性佳、整体性强、造价低、施工速度快、环保等诸多优点，在国内外建筑业被越来越广泛的重视和应用。但是钢结构工程构件制作精度要求很高，而且安装时易受自然条件影响，手工作业较多、允许偏差较小致使施工难度较大，稍有不慎，在施工中就很容易发生工程事故，不仅影响了工程进度，而且给施工企业造成较大的经济损失。因此，采取相应的措施对钢结构工程的施工质量进行严格的管理与控制，提高工程质量，是十分必要的，更是非常重要的。

关键词：高层建筑；钢结构；施工技术

1 前言

钢结构因具有整体性能优越、抗震性强、整体造价低等特点，而在高层建筑中得到了广泛的应用。但是在我国现阶段的高层建筑施工中，普遍存在较多的技术问题，如果不能及时得到有效的解决，必然会影响高层建筑的整体使用性能和年限，本文仅就此作以分析。

2 高层建筑钢结构的特点分析

2.1 钢结构的优点

2.1.1 施工周期相对较短

用于高层建筑施工的钢结构构件在现场安装时，不需搭设大量的脚手架，同时采用压型钢板可作为混凝土楼板的永久性模板，无需另行支设模板，而且混凝土的施工可与钢结构安装交叉进行，可以大大缩短施工周期。

2.1.2 整体空间大

由于钢材的抗压、抗侧弯强度均为混凝土的1.5 倍，因此，在相同强度的条件下，钢结构可以缩小截面从而增大了有效空间。

2.1.3 可循环利用

钢结构高层建筑物的施工材料可以实现钢材再生利用，同其它结构建筑物相比减少了大量的建筑垃圾。

2.2 钢结构的缺点

2.2.1 整体耐火性差

钢结构在火灾的情况下，钢材的导热系数远大于钢筋混凝土的导热系数，其耐火性能远差于混凝土结构，钢材的屈服强度和弹性模量随温度上升而急剧下降。当结构温度达到350℃及500℃时，其强度可分别下降30%-50%。当温度达到600℃时，钢结构基本丧失了其全部的刚度和强度，以致结构完全丧失承载能力，变形急剧增大，导致结构倒塌。

2.2.2 耐腐蚀性较差

由于钢材表面的铁原子与空气中的氧化合生成氧化铁锈，锈蚀能够引起应力集中，危害钢结构的使用安全，使钢结构提前破坏，因此，对钢结构进行有效的防腐才能确保其使用年限。

3 加强高层建筑钢结构施工技术管理的途径与方法

3.1 塔吊的科学选择与布置

塔吊是高层建筑钢结构工程施工的核心设备，其选择与布置要根据建筑物的布置、现场条件及钢结构的重量等因素综合考虑，并保证装拆的安全、方便、可靠。在塔吊的选择上应优先考虑内爬式塔吊，因为钢结构建筑采用内爬式塔吊不需要对楼层进行加固，并且在起重机布设位置上有较大的自由度。此外，采用内爬式塔吊进行钢结构高层建筑吊装施工，对塔吊起重能力和幅度要求不像采用附着式塔吊那样苛刻。从经济上考虑，为节约成本，优先选用内爬式塔吊进行钢结构超高层建筑的施工。

3.2 原材料质量的严格控制

钢结构有很多优点，但其缺点是导热系数大，耐火性差。随着冶金技术的提高，耐火钢的研究成功并投入生产，为钢结构的进一步发展创造了条件。在选择中，首先钢筋的质量证明文件应齐全有效，且进场检验应符合规范和设计要求。连接套筒应有出厂合格证，材料一般为低合金钢、优质碳素结构钢，其设计抗拉承载力标准值应不小于被连接钢筋的受拉承载力标准值的1.2 倍，套筒长为钢筋直径的二倍。

3.3 钢构件的管理与验收

钢构件住进入安装现场后，由专业质量检测人员对构件的质量进行检杏。弹出钢柱的安装轴线，若发现在运输过程中钢构件发生变形缺陷后，马上进行矫正和处理。同时还需要对构件纵横两个方向的安装中心线进行验收，对中心线不清晰的要重新弹上安装线。

3.4 钢柱安装的技术措施

按结构平面形式分区段绘制吊装图，吊装分区先后次序为：先安装整体框架梁柱结构后楼板结构，平面从中央向四周扩展，先柱后梁、先主梁后次梁吊装，使每日完成的工作量可形成一个空问构架，以保证其刚度，提高抗风稳定性和安全性。为了便于调整柱的垂商度，在预埋螺栓上先拧上数个螺母全部拧到接触基础面，并用水平仪找平后，开始吊装钢柱。吊装钢柱时，为了防止意外事故出现，在柱的上端活系两根缆风绳，可以从多个方向临时固定，也可用来调整垂直度。测量校正，钢柱吊装就位后，用两台经纬仪和水平仪对钢柱进行测控，微调通过调整柱底脚板下的螺母来实现。

3.5 钢结构的焊接

鋼结构使焊前，对焊条的合格证进行检查，按说明书要求使用，焊缝表面不得有裂纹、焊瘤，一、二焊缝不得有气孔、夹渣、弧坑裂纹，一级焊缝不得有咬边、未满焊等缺陷，一、二级焊缝按要求进行无损检测，在规定的焊缝及部位要检查焊工的钢印。原则是采用结构对称、节点对称、全方位对称焊接。多层焊接宜连续施焊，每一层焊道焊完后应及时清理检查，清除缺陷后再焊。焊接接头要求熔透焊的对接和角接焊缝多层梁柱焊接时，应根据安装情况先焊顶层柱与梁节点，其次焊底部柱与梁节点，最后焊中间部分的柱与梁节点。在焊接顶层梓与梁节点时，应先焊梓顶垂直偏差较大的部位，以利用焊接后收缩变形应力达到减少柱顶垂直偏差。焊接顺序宜从中间轴线柱向四周扩散施焊。

4 对高层建筑钢结构施工的几点建议

（1）充分理解节点深化图，合理制定施工工艺。

（2）根据工程特点合理选用机械设备，特别是塔式起重机的选用，并要考虑其装拆的可行性。

（3）根据不同的结构特点、焊接形式及气候条件选用合理的焊接工艺及参数，不能一概而论，盲目照搬。

（4）结构构件的加工顺序及进场数量要充分考虑现场堆放条件及吊装设备的吊运能力。

5 结束语

在我国建筑行业稳步发展的时代背景下，国内建筑用钢材的产量大幅提高，其在高层建筑工程中的应用日渐广泛。在国内高层建筑钢结构施工中，一定要适时加强对于相关技术的管理，进而才能实现施工进度和质量的全面提升。

参考文献：

[1] 杨鹏宇.钢结构高强螺栓连接施工[J].山西建筑，2006.

[2] 徐培福.复杂高层建筑结构设计[M].北京：中国建筑工业出版社，2005.