高层钢结构建筑施工例谈

冯鹏程

摘 要：本文结合阳江市某高层写字楼工程案例，从工艺流程、钢柱承插收缩胎具、钢管柱节点的焊接及钢柱轴线等方面，分析探讨钢结构模式在高层建筑施工中的应用。

关键词：高层钢结构；建筑施工；案例分析

1引言

随着科技水平的不断进步，对建筑施工领域也有了新的要求，尤其是对高层建筑的钢结构施工技术方面的要求。钢结构模式将钢结构作为建筑物的框架，通过各类复合材料共同构成建筑的轻型墙体。由于选取的各类材料均为符合建筑标准的产品，易于批量生产，因此完全改良了旧式建筑的砖、瓦、砂、石模式，可以说钢结构建筑是建筑业的一次革命。我们应及时总结已建成钢结构工程的施工经验，使钢结构工程的施工水平不断提升，满足建筑市场的需要，保证钢结构工程施工质量。

2施工案例分析

2.1案例基本情況

本文研究的案例是阳江市某高层写字楼，其工程建筑面积45000平方米，建筑高度为110米，楼宇的主体设计为钢结构。该项目设计耐久期60年，其基础部分使用的是1米厚度的筏板钢混结构，强度达到国家一级标准。楼宇设置地面以下2层，地面以上28层。在此项目的施工过程中，最为关键的技术核心便是钢管柱承插的实现。

2.2案例难点分析

由于此工程项目采用的是标准钢结构，因此其受力和支撑体系均为钢质框架。结合楼宇的高度及用途，计算出使用的钢柱半径是3米，钢板厚0.3米，以直缝钢管的形式进行焊接成型，一共需要钢材3156t。在钢材型号的选择上，钢柱部分为C型钢，其他的部位则全部使用B型钢。在所有的楼层均沿着外框上45度内缩，尺寸为每层内缩2米，经计算，一共需要承插钢108根。其难点为：

（1）怎样实现钢管柱节点组对：每一处节点，一方面为钢管彼此连接点，另一方面也是钢管柱与周边框架连接的受力点。钢管本身所具有的承插线，以及不同框架间的连接标高设置，均影响着整幢楼宇的结构标高和可靠性。在这个因素的影响下，对于节点的组对就变得十分关键，同时也变成了设计和施工时的难点之一。

（2）怎样实现复杂结构下的焊接：每一处节点一方面具有大量的各种零部件，另一方面这些零部件本身的结构也相对多样化，而且因为周边的空间十分有限，所以在对节点执行多方位焊接的操作时必须保证焊接质量。

（3）怎样能够准确安装钢管柱：由于结构相对复杂，因此在安装钢柱的时候，如何准确地定位其标高与轴线，在实际操作时也是一个难点。

2.3解决方案

结果多方讨论，并且参照了国内同类型的优质工程方案之后，本项目最终以如下的分析过程来解决施工中的难点问题：传统模式是在工程开始之初，首先将“牛腿”结构分开，而施工进度到达钢管承插连接之后，下一步则对“牛腿”结构的边缘与腹板进行连接，由于这种模式十分容易使钢管柱收缩量发生偏差，进而影响工程质量，因此必须进行有效处理。本案例所采取的处理方法是：以保证钢管柱收缩量为前提，把下柱和“牛腿”结构组对之后，以焊接的形式使之初步成型，对于上柱部分，则在高空安装的过程中把此结构插入“牛腿”结构承插位置，可知此类操作的弊端是难度偏高，且需要额外构建操作平台。为了避免浪费成本，最终的解决方案是：首先提前成型“牛腿”结构，在以上柱部分、下柱部分及牛腿结构组对整体，然后实现彼此的焊接，从而有效地降低了施工难度，压缩了成本，且保证了可靠性。

2.4实施过程

（1）确定流程：结合工程的实际特点和以上所做的分析，最终为其构建如下的流程：施工前的清场等准备；结合具体设计进行承插放样、制作合适的胎具；对“牛腿”结构组对进行初步焊接；对钢柱进行下料；实现内环板的焊接和检测、对牛腿结构与钢柱进行组装焊接；检测验收；安装钢柱及最终评估验收。

下面具体阐述其中的一些关键步骤。

（2）钢柱承插部分施工：为了保证工程的质量和可靠性，“牛腿”结构的零件放样就必须具备合格的精度。本案例在此流程中使用的是厚0.5厘米的铁皮做成样板，然后以样本制作大样。结合所定义的流程，首先应对牛腿结构组装，并对其焊接，使之初步成型，同时穿心腹板同样应该提前焊接。考虑到钢柱的质量超过6T，因此应提前检测施工场地，使之保证平整坚硬能够承载钢柱，结合工程数据，将胎具材料钢板厚度定于2厘米。通过胎膜实现上下钢柱与牛腿结构的连接。

（3）节点焊接：在焊接工序中，笔者结合实践经验推荐由2名操作者以对称焊接的方式进行作业，这种焊接模式有利于杜绝因为产生变形而导致无法校正的误差。焊接操作结束之后还应对接口打磨处理，处理完毕进行100%探伤检验。

（4）偏差控制：对工程的偏差控制也是极为重要的一方面，要组织人员对完工部分进行细致的复核，把施工误差压缩于0.5毫米以下，相邻柱间偏差压缩于1毫米以下。

2.5安全管理

高层钢结构建筑施工是在高空中悬空作业，因此，安全施工在钢结构施工中是非常重要的环节。在施工过程中，仅高强螺栓就多达几十万颗，虽然这些零件非常小，但是如果从高空掉下，后果不堪设想。因此，为了杜绝安全事故的发生，应针对高层钢结构施工的特点，加强施工安全管理。首先，应设立专职安全员，严格工序，安全管理，制定周密完善的安全生产文明施工管理条例和考核办法，对职工进行定期的安全教育；其次，树立“安全第一”的思想，并采用经济手段，切实加强施工人员的安全意识。三是施工人员进入施工现场，必须佩戴安全帽，高空作业要有安全带。冬季构件表面结霜，在构件上行走应系好安全带，穿防滑鞋。拆除的临时螺栓、手头工具应拿稳当或装入工具袋，严禁随意乱扔。穿着防护用品，如电焊手套、护目面罩、绝缘胶鞋。此外，为了保证施工现场的安全和文明，在严格管理的基础上，应加强薄弱部位的防护，例如建筑物顶部临边必须搭设防护网。

3结束语

通过以上的方法进行施工，实践证明能够显著降低人工高空作业量，而且在钢柱标高、轴线垂直度等参数上维持较高的水平。通过此施工模式完成的工程项目，结构受力理，具有良好的抗震能力，且在很大程度上减少了施工周期，节约了成本。

参考文献：

[1]吴立强.钢结构施工工艺及常见问题与处理措施探讨[J].中国水运（下半月）.2012（09）：257-258..