高层建筑施工技术的探讨

钟涛 乔晓峰

摘 要：高层建筑钢结构体系是一项多样化和复杂系统工程，施工的复杂性，技术上的高难度，使得我们有必要对高层建筑钢结构安装过程中的各项技术措施做一个基本的了解认识。该文旨在对基础的施工技术方法，及应注意事项做一个概括。

关键词：高层建筑；钢结构施工；技术

前言

随着我国经济的快速发展，钢结构在我国的建筑业中的使用虽然起步比较晚，但是发展的速度却是十分迅猛，近年来出现了许多著名的钢结构工程。钢结构的应用特别是在高层建筑中的应用为我国的建筑行业快速发展起到了极大的促进作用。

1 高层建筑的钢结构安装

1.1安装机械的选择

高层钢结构安装都用塔式起重机，这就要求塔式起重机的臂杆足够长以使其具有足够的覆盖面；要有足够的起重能力，满足不同部位构件起吊要求；钢丝绳容量要满足起吊高度要求；起吊速度要有足够挡位，满足安装需要；多机作业时，相互要有足够的高差，互不碰撞。

1.2高层钢结构安装需按照建筑物平面形状、结构形式、安装机械数量和位置等划分流水段。总原则是：平面流水段划分应考虑钢结构安装过程中的整体稳定性和对称性，安装顺序一般由中央向四周扩展，以减少焊接误差。立面流水段划分，一般以一节钢柱高度内所有构件作为一个流水段。

1.3标高块设置及柱底灌浆

1.3.1标高块设置。柱基表面采取设置临时支承标高块的方法来保证钢柱装控制标高，要根据荷载大小和标高块材料强度确定标高块的支承面积。

1.3.2柱底灌浆。一般在第一节钢框架安装完成后即可开始紧固地脚螺栓并进行灌浆。灌浆前必须对柱基进行清理，立模板，用水冲洗基础表面，排除积水，螺孔处必须擦干，然后用自流平砂浆连续浇灌，一次块，到时试压，作为验收资料完成流出的砂浆应清除干净，加盖草包养护。砂浆必须做试。

2 钢结构构件的连接

2.1焊接连接

优点：不削弱截面，方便施工，连接刚度大；

缺点：材质易脆，存在残余应力，对裂纹敏感。

2.2铆钉连接

孔比钉直径大1mm，加热900～1000℃，铆钉枪打铆。连接刚度大，传力可靠，但是，对施工技术要求很高，劳动强度大，施工条件恶劣，施工速度慢，将逐步被高强螺栓所取代。

2.3螺栓连接

2.3.1普通螺栓

普通螺栓是以承担剪力与拉力为传力方式的螺栓，可以分为精制（A、B，A级用于M24以下，B级用于M24以上）和粗制（C）两类。精制螺栓高，加工精度要求与成本较高，栓径与孔径之差为0.5～0.8mm，I类孔，使用在构件精度很高的结构，机械结构以及连接點仅用一个螺栓或有模具套钻的多个螺栓连接的可调节杆件（柔性杆）上。粗制螺栓相对较低，栓径与孔径之差为1～1.5mm，用于抗拉连接、静力荷载下抗剪连接、加防松措施后受风振作用抗剪、可拆卸连接以及安装螺栓、与抗剪支托配合抗拉剪联合作用等。

2.3.2高强螺栓

高强螺栓是在安装时将螺帽拧紧，使螺杆产生预拉力而压紧构件接触面，靠接触面的摩擦来阻止连接板相互滑移，以达到传递外力的目的。

高强螺栓按传力机理分摩擦型高强螺栓和承压型高强螺栓。这两种螺栓构造、安装基本相同。但是摩擦型高强螺栓靠摩擦力传递荷载，所以螺杆与螺孔之差可达1.5～2.0mm。承压型高强螺栓传力特性是保证在正常使用情况下，剪力不超过摩擦力，与摩擦型高强螺栓相同。当荷载再增大时，连接板间将发生相对滑移，连接依靠螺杆抗剪和孔壁承压来传力，与普通螺栓相同，所以螺杆与螺孔之差略小些，为1.0～1.5mm。摩擦型高强螺栓的连接较承压型高强螺栓的变形小，承载力低，耐疲劳、抗动力荷载性能好。而承压型高强螺栓连接承载力高，但抗剪变形大，所以一般仅用于承受静力荷载和间接承受动力荷载结构中的连接。

2.3.3特殊钢结构的安装

它们往往以组合体的形式出现，体积大、重量重。组合体的连接形式复杂、多样，连接要求高。在整个建筑中，它往往起到关键点和特定性作用。不同的建筑中特殊钢结构一般不会相同或相似，因此其安装不可能有一个统一的或相对固定的安装模式与工艺。这就体现了它在超高层钢结构安装施工中的难度。在很大程度上，它左右了吊装主机的选择与布局，以及施工的总体流程。它的安装工艺必须根据结构的特点、吊装设备的能力等，因地制宜地加以分析、研究。

3 钢结构防火与防腐

3.1钢结构防火

3.1.1.耐火极限等级

钢结构构件的耐火极限等级，是根据它在耐火试验中能继续承受荷载作用的最短时间来分级的。耐火时间大于或等于30min，则耐火极限等级为F30，每一级都比前一级长30min，所以耐火时间等级分为F30，F60，F90，F120，F150，F180等。钢结构构件耐火极限等级的确定，依建筑物的耐火等级和构件种类而定；而建筑物的耐火等级又是根据火灾荷载确定的。火灾荷载，是指建筑物内如结构部件、装饰构件、家具和其他物品等可燃材料燃烧时产生的热量。

3.1.2防火材料

钢结构的防火保护材料，应选择绝热性好，具有一定抗冲击振动能力，能牢固地附着在钢构件上，又不腐蚀钢材的防火涂料或不燃性板型材。选用的防火材料，应具有国家检测机构提供的理化、力学和耐火极限试验检测报告。

3.1.3.防火工程施工方法

采用喷涂方式。钢结构防火涂料施工前应充分搅拌均匀后方可施工使用，施工第一遍后，表干后18-24h进行第二遍施工，以后各遍施工，涂层厚度应根据需求控制，直至达到规定厚度。每次施工时间间隔为18-24小时以上，施工环境温度为0-40℃。基材温度为5-45℃。空气相对湿度不大于90%，施工现场空气流通，风速不大于5m/S，室外作业或施工构件表面结露时不宜施工。喷涂底层料，为提高涂料与钢梁基层的粘结强度，应在底层的浆料中添加少量的水性胶粘剂。涂层表面有明显的乳突、凹坑，应用抹刀修平。喷涂前应进行试喷并制作样板。通过试喷确定喷涂气压、喷距、喷枪移动速度等工艺的最优参数，并经监理用标准样板比对确认后，方可进行大面积喷涂。喷涂时，喷枪要垂直于被喷钢构件表面，喷距6-10毫米，保持在0.4-0.6MP，喷枪运行速度要保持稳定，不能在同一位置久留，避免造成涂料堆积和流淌。喷涂过程中，配料及往喷涂机内加料均要连续进行，不得停留。底层涂料表面干燥后（底层涂料施工24小时后），方可进行面层涂料的喷涂，对于明显凹凸不平处，应用抹刀进行抹平处理，以确保涂层表面均匀光洁。

3.2防腐工程

3.2.1钢结构腐蚀的化学过程与防腐蚀方法

钢结构腐蚀的程度和速度，与相对大气温度以及大气中侵蚀性物质的含量密切有关。研究表明，当相对大气湿度小于70%时，钢材的腐蚀并不严重；只有当相对大气湿度超过70%时，才会产生值得重视的腐蚀。在潮湿环境中，主要是氧化腐蚀，即氧气与钢材表面的铁产生化学作用而引起锈蚀。防止氧化腐蚀的主要措施是把钢结构与大气隔绝。

3.2.2钢结构的涂装防护

用涂油漆的方法对钢结构进行防腐，是用得最多的一种防腐方法。钢结构的涂装防护施工，包括钢材表面处理、涂层设计、涂层施工等。

3.2.2.1钢材表面处理。进行钢材表面处理，先要确定钢材表面的原始状态、除锈质量等级、除锈方法和表面粗糙度等。

3.2.2.2涂层设计。涂层设计包括涂料品种选择、确定涂层结构和涂层厚度。

3.2.3金属镀层防腐

锌是保护性镀层用得最多的金属。在钢结构高层建筑中亦有不少构件是采用镀锌来进行防腐的。镀锌防腐多用于较小的构件。镀锌可用热浸镀法或喷镀法。热浸镀锌在镀槽中进行，可用来浸镀大构件，镀的锌层厚度约为80～100μm。喷镀法可用于车间或工地上，镀的锌层厚度约为80～150μm。在喷镀之前应先将钢构件表面适当打毛。钢结构防腐的费用，约占建筑总造价的0.1%～0.2%。一个较好的防腐系统，在正常气候条件下的使用寿命可达10～15年。在到达使用年限的末期，只要重新油漆一遍即可。

总结

现代高层建筑随着社会生产和科学技术的进一步发展，钢结构的应用也越来越广泛。一大批先进的仪器和施工工艺越来越广泛地应用到施工中，这对设计、施工提出了越来越高的要求。高层建筑钢结构施工的技术、工艺，值得进一步研究、探讨。

参考文献

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[2]续宪宏.高层建筑设计与施工特点探析[J].科技成果纵横，2017.

[3]邓文涛.高层建筑中混凝土的施工特点 [J].科技经济市场，2018.