对高层钢结构施工技术的探讨

魏智勇 张德福

摘 要：文章作者结合自身多年实践经验，重点对高层钢结构施工技术予以详细阐述和分析。希望可以对读者产生一些积极影响。

关键词：施工技术;质量控制;竣工验收

0 引言

钢筋混凝土在高层建筑中由于自身重量过大，梁柱占用的面积比率也大，因此高层建筑中采用钢筋混凝土结构经常受到很多质疑，而且强度较高的钢材也顺应出现，在高层建筑中采用一部分钢结构或全部运用钢结构的理论设计同步前进。下文对高层钢结构施工中焊接技术进行简要总结。

1 高层建筑钢结构的应用

南方一些中大城市中，鋼结构应用于高层建筑中是经常见到的。由于外资工程的兴建，建筑钢材的使用显得非常重要，高层建筑应用于钢结构也逐渐成为了一种趋势。比如上海浦东开发区的建设过程中，高层建筑钢结构就随处可见。已建成的上海金茂大厦，据记载，它是框――筒结构，高度420m，地上88层，地下3层，是典型的钢结构高层建筑。而北京、深圳等地的一些高层、超高层建筑中，也大都沿用了钢结构的建筑形式。

当前，高层建筑中采用的施工结构大致有即混凝土结构，钢结构，和两种结构的混合模式三种。而钢结构的应用又可分为如下两种：

第一种，作为钢框架与混凝土核心筒组成的受力结构体系，这是高层混合结构中常用的形式。

第二种，作为劲性骨架与混凝土组成的受力构件，包括钢管混凝土，这种混合结构兼有钢结构与混凝土结构两者的优势，整体强度大，刚性好，抗震能力强。当采用外包砼结构形式时，更加具有良好的耐火性能和耐腐蚀性能。混合结构构件一般可以降低15%―20%的钢量，还可减少支模，方便了施工过程，因此混合结构在高层建筑中所占比重是相对较多的。

2 我国多高层钢结构建筑常用的结构体系

2.1 纯钢框架结构体系

纯钢框架结构体系有着受力明确、使用灵活、制作安装简单、施工速度较快等优点。但是必须提供较大的梁柱截面才能有效的抵抗侧向力。一般情况下，梁柱节点习惯性采用刚接。这种体系由于其经济性较差，不是太适合用于高层建筑。

2.2 框架――支撑结构体系

框架――支撑结构体系是由抗剪支撑结构和梁柱框架构成，其中抗剪支撑结构是沿竖向布置的。与众不同的是其水平剪力主要由腹杆而不是由柱承受。

2.3 钢框架――剪力墙结构体系

钢框架――剪力墙结构体系是指在框架结构中设置部分剪力墙，有效的结合框架和剪力墙，以达到抵抗水平荷载的目的。该体系结构中，剪力墙由于刚度大，将承担大部分的水平力，从而成为抗侧力的主体，使整个结构的侧向刚度大大提高。

2.4 钢混结构体系

钢混结构体系是指有效的混合钢框架和钢筋混凝土结构的混合型结构体系。

2.5 交错析架结构体系

交错析架结构体系是指以高度为层高、跨度为建筑全宽的析架，两端支承在房屋外围纵列钢柱上的结构体系。

2.6 巨型结构体系

巨型结构体系（超级结构体系），是将巨型构件组成的主结构与常规构件组成的次结构融合为一体的结构体系。

3 高层建筑钢结构的特点

3.1 自重轻，强度高

钢结构的承重骨架，比钢筋混凝土结构轻1/3以上。钢结构自重轻，可以有效地减少运输和吊装的经济支出，相对于地质条件较差的区域，这一结构可以降低基础造价。

3.2 抗震能力强

钢材的弹塑性能强，遭遇地震时具备良好的延性。而本身自重轻也能有效地减少地震作用，一般可减轻一半的地震压力。

3.3 使用面积高

构件断面小，所占的面积自然就小，同时还能够适当降低建筑的层高。与同类钢筋混凝土高层建筑相比，可增加约4%的使用面积。

3.4 施工周期短

构件的制造实行工厂化，进行现场安装，这样施工的作业面也比较宽敞。实施平行立体交叉作业，这样的施工模式一般可缩短1/3的施工周期。

3.5 防火性能差

钢结构建筑的缺点之一，无耐火防护的必备钢构件，其平均耐火时限约15min，明显低于混凝土结构的建筑。因此高层钢结构的构件表面必须用专门的防火涂料进行防护，来达到防火规范的相关要求。

4 高层建筑钢结构的施工要求

4.1 做好建筑施工前的准备工作

施工前的准备工作主要表现为对施工图纸的会审检查。施工图纸是工程施工的重要依据，施工人员必须按照相关的规范标准对图纸进行会审、检查、充分领会建筑设计的意图。其次，对于钢结构安装施工组织设计必须严格把关，它直接影响到建筑施工的质量和进度。由此可见，钢结构安装工程施工组织设计的审查要突出其重点，其主要内容包括了施工质量保证体系和技术管理体系的建立;特殊工种的培训和合格上岗;新工艺的引进与应用;工程项目施工的针对性和科学性;施工周期的控制。

4.2 塔吊的合理选择

塔吊是高层钢结构建筑施工的核心设备，其选择应根据建筑施工的现场条件以及钢结构的实际重量等综合考虑，又要保证装拆的安全和便利。因此在塔吊的选择上应优先考虑内爬式塔吊，这样既不要对楼层进行加固，而且在位置选择上也有较大的自由度。此外，从经济上考虑，选用内爬式塔吊进行钢结构高层建筑的施工一定程度上也有效地节省了成本支出。

4.3 建筑原材料必须严格筛选

钢结构建筑虽然具备不少优点，但其缺点也是不容忽视的，即导热系数大，耐火性差。随着冶金技术的发展，耐火钢的研究逐渐投入生产，为钢结构的进一步发展创造了条件。原材料的选择时，首先其质量证明文件应齐全并且真实，进场检验后应符合设计要求。连接套筒应有出厂合格证，材料一般为低合金钢、优质碳素结构钢等。

4.4 做好钢构件的验收

钢构件在进入安装现场后，必须经过专业质检人员的严格检杏。若发现在运输过程中钢构件发生变形等缺陷，应立即进行矫正和处理。还要对构件纵横两个方向上的安装中心线进行验收，对不清晰的中心线要重新弹上安装线。

4.5 螺栓和钢柱的安装

钢结构工程中螺栓连接一般用高强螺栓和普通螺栓来连接，每个螺栓一端不得垫2个以上垫片，螺栓孔不得用气割扩孔，螺栓拧紧后外露螺纹不得少于2个螺距。高强螺栓应自由穿入，不得敲打和扩孔，对欠拧、超拧的应进行及时补拧或更换。为了便于调整柱的垂直度，在预埋螺栓上应先拧上数个螺母至接触基础面，并用水平仪找到平衡点，开始吊装钢柱。为了防止出现意外，可以在柱的上端活系两根缆风绳，从多个方向临时固定，用来调整垂直度。

4.6 焊接技术

钢结构在使焊前，必须对焊条的合格证进行检查，要求焊缝表面不得有裂纹、焊瘤，一、二级焊缝不得有气孔、夹渣、弧坑裂纹，一级焊缝不得有咬边、未满焊等缺陷，一、二级焊缝还必须进行无损检测，在规定的焊缝及部位要检查焊工的钢印。

4.7 钢窗的安装

钢窗的安装应注意检查钢窗进场合格证以及产品试验报告和控制好钢窗和固定窗的立柱之间的间隙两点。

5 结语

钢结构住宅是今后发展的一个重要方向，但钢结构仅仅是建筑中承重体系、服务部分，它不是建筑使用中的主要成分，钢结构住宅设计首先要遵循住宅建筑设计的一般原则，然后才是发挥钢结构的优势，单纯突出钢结构而不考虑生活的舒适性、不能满足人文要求的钢结构住宅项目是没有市场的。

从整体上分析，高层钢结构施工技术是十分复杂的，所以，我国必须在钢结构各个工序取得巨大突破与进展。

参考文献

[1]杨鹏宇.钢结构高强螺栓连接施工.山西：山西建筑出版社，2006，32（16）：140-141.

[2]郝燕春.大型钢网架安装技术.山西：山西建筑，2007，33（10）：195-196.