当前高层建筑钢结构施工技术应用分析

2020-03-01吴晓明

绿色环保建材 2020年1期

吴晓明

福建博业建设集团有限公司

1 引言

在高层建筑施工过程中，对钢结构的安装和施工具有严格的施工标准和要求。基于此，相关技术人员应该根据设计要求和安装规范进行科学设计和安装。结合多方面要求标准，选择最合适的施工技术类型，以最大限度地保证建筑工程质量基础。因此，针对高层建筑钢结构应用特点，工作人员需要严格把控钢结构施工技术的应用要点，为充分保证高层建筑的安全稳定性负责。

2 建筑钢结构的特点

相对来说，不论在哪种类型的工程建筑制造过程中，钢结构是最常使用的施工工艺。在高层建筑中广泛应用钢结构，可以为建筑具备良好的抗震性能、降低造价成本、建筑结构塑性等方面提供极大的便利。而且使用钢结构进行施工建筑施工，可以使空间布置的灵活性增强，符合业主美观需求的同时，也能提升建筑的使用性能。此外，钢结构的使用还能够对建筑空间布局进行灵活把控和布置，使工程的空间利用性大大增强。由此可见，相较于其他基础型结构施工工艺，钢结构的使用能够更好地满足当代社会生产和人们生活对建筑美观和功能特点的需求[1]。

3 高层建筑钢结构设计

3.1 钢结构选型与布置

目前建筑材料市场上流转的钢结构选型种类非常多，在实际进行钢结构种类选择和布置时，应该提前考察和了解工程建设环境特点和业主需求，而且还需要充分考虑到建筑所要实现的施工功能特点、荷载性能、抗震需求、材料供应、人员组成等多方面影响因素，最终选择出最适合建筑施工需求，且经济环保的钢结构体系和结构形式。

3.2 节点设计

节点设计在钢结构设计中占据非常关键的环节。根据建筑所需的不同的传力需求，节点连接可以分成刚接、铰接和半刚接。在实践应用过程中，应该考量实际需求。一般来说，节点设计需要涉及五个环节：第一，焊接。在进行焊缝和尺寸设计时，必须严格按照相关标准操作，还要注意焊条与技术连接材料匹配；焊接接点的一、二级焊缝要做探伤检测。第二，拴接。在高层建筑中最常使用的钢结构连接传力螺栓是高强螺栓，其可以达到12.9s 强度等级。在选择螺栓时，一般会选择承压、抗拉和摩擦三种类型，但是后者表现为极强的连接功能，也是钢结构施工最常用的，；第三，梁腹板。对栓孔位置的腹板抗剪净截面需要进行验算操作，此外在连接高强承压型螺栓时，还要对局部孔壁的承压能力进行验算处理；第四，连接板。是梁腹板的加厚形式，其主要加厚了4mm，但是还需要对抗剪净截面进行验算。最后，除以上重要环节，还需要充分考虑螺栓的安装、现场焊接等工作空间以及吊装构建的具体顺序等问题[2]。

3.3 支撑设计

为了进一步增强现代钢结构的稳定性，此时便需要采取支撑设计。该设计过程可以实现对合理内力分配体系的建立，旨在对现代钢结构的刚度分布情况进行合理划分，使其内部结构对水平荷载的承载能力变得均匀，承受能力更强。钢结构的支撑设计有非常规范的操作原则，简单来说，首先，需要实现纵向荷载的合理传递；其次，确保钢结构平面的稳定和光滑，能够为钢结构以及整体构件的稳定性提供安装支点；另外，确保钢结构安装快捷方便；最后，完成建筑施工对钢结构强度和刚度的标准需求，保证钢结构的充分稳固性能。

4 高层建筑钢结构施工技术应用要点

4.1 施工机械设备的选择、布置和装拆

保证高层建筑质量最基本的环节操作是对钢结构施工设备的合理选择和有效布置。同样的，作为整体工程建设最关键的施工设备塔吊，为充分保证塔吊设备的高效运行，现场施工人员有必要提前将项目实际施工位置、周边环境、道路情况以及钢结构构件本身情况等多方面因素全面考察清楚，有利于最合适塔吊类型和工作位置的选择。此外，考虑到塔吊设备的笨重，可以采用内爬式塔吊，不仅解决了塔吊的布设范围局限性的问题，对后期拆装操作也提供极大的便利条件。

4.2 螺栓预埋

预埋螺栓技术的具体应用过程中，最关键的操作是精准的把握预埋柱脚螺栓的位置及螺栓顶标高设定。只有这样，才有利于保证钢柱安装的质量和方便。因此，在施行该技术操作时，首先严格把控基础轴线和标高基点，为保证测量的准确性，可以进行三次重复检测，第一次测量在于确定埋设具体位置，第二次是在每个地脚螺栓群固定后复检，第三次是在混凝土浇筑完全凝固后的测量，并标记好中心线及标高。要注意的是，三次测量所得数据不能超过指定的位移范围。具体来说，实际工地现场施工过程中，标高偏差确保控制在正10mm 之内，同时将定位轴线偏差定位在5mm以内。地脚螺栓预埋好后，应进行有效保护，以免损伤螺牙或被混凝土所污染，常用方法有塑料套筒保护和胶带纸包扎保护。在地脚螺栓预埋偏移的调节时，不允许采用移焊嫁接、气割烤调的工艺。

4.3 钢结构吊装

第一步吊装将核心筒作为主要受力的主桁架，接着吊装位于核心筒与独立钢柱之间的主桁架，这样做最主要的目的在于使三者之间在最短时间内形成稳固的空间框架体系。第二步主要在于稳定局部整体区域，主要吊装次桁架和连接梁。最后一步设备向外伸展开始吊装其他桁架次结构件。通常在进行高层建筑的结构施工过程中，最常采用的吊装方法是“区域吊装”法，具体是采用多个吊装设备相互协调配合的合作模式，进行吊装作业以保证吊装保质保量地完成任务。尽量避免两个施工段对向而行的吊装方向，而优先采取同向流水安装施工方法。吊装过程中，技术人员应对每个构件的型号、位置、尺寸、轴线标高、垂直度等进行跟踪测量及复检，发现问题及时整改到位。吊装时应做好构件的防护，吊点正确，保证构件不变形，表面防腐层不损伤。

4.4 钢结构高强螺栓连接技术

节点处理技术。按照相关操作标准对高强度螺栓连接结构的架设情况进行合理的调整，然后对结合件采取相应的矫正处理，这样做的目的在于从根源上规避结合件出现变形、错位、错孔等情况出现。接着对板束接合摩擦面进行贴紧处理，最后安装高强度螺栓。连接件摩擦面应无污染、无涂层且微锈，要做高强螺栓抗滑移系数检测并达到合格标准。高强螺栓连接螺栓孔不允许用气割扩孔，而应采用机械扩孔。螺栓安装技术。高强度螺栓的安装工作进行之前，必须首先确保所有节点问题全部处理完全，其次再具体安装时需要确保穿入的方向统一。此外施工便利性也是必须考虑的问题之一，主要可以适用于箱型截面接合部位进行螺栓插入操作时。为更好地适用这一原则，可以采取多方向作业，有垫圈的，将有倒角的那一侧面插入螺栓，无法插入时，可以借助铰刀的力量对螺孔进行合理处理后再穿入。要注意处理后螺孔周围产生的毛刺应该用砂轮除去[3]。螺栓紧固技术。在对高强度螺栓进行紧固处理时，一般需要采用初拧、复拧和终拧的顺序进行。初拧可以有效降低螺栓紧固时导致的钢板变形问题；复拧与初拧的扭矩值相同，该操作是在初拧的基础上进行的；终拧最终实现螺栓紧固的标准。高强螺栓扭紧应从中间向两边的顺序，以保证摩擦面紧密连接且不产生局部应力。高强螺栓的长度要计算确定，以扭紧后有外露三个螺牙为合格。

4.5 焊接

在不同的位置需要选择不同的焊接方法，通常情况下，水平焊接更多选择左方向焊接方法，这样可以清楚地看到焊缝和熔池，而且更易于控制焊缝的形成；横向焊接多采用右方向焊接方法；垂直焊接分为向上和向下垂直焊接两种方法；厚板细丝焊接使用向上垂直焊接，薄板则可以使用向下垂直焊接。在自动埋弧焊作业过程中，首先需要进行的是操作是选择焊丝。具体选择方法可参考“钢结构高层建筑设计与施工规程”中相关条例进行选择；其次，对焊丝数目的确定，可以选择双丝焊，这样可以一次操作就能得到较多数量的熔敷金属，不仅焊接变形力度小而且也可以进一步提升焊接速度；最后，对于不能使用衬热的焊缝，可以第一步先采用手工焊接密封底部，然后再采用埋弧焊操作。另外，厚度较大的钢板需要进行焊接时，可以采取多层焊接操作。

4.6 钢结构防腐

目前最常用的防腐蚀操作是在钢结构表面刷防腐涂层。虽然市面上还流传着较多存在错误的防腐蚀方法，但是相关部门最新要求规定，必须在相关防腐蚀材料上标明除锈等级以及涂料和涂层的厚度，标准等级为Sa2.5。而且推广使用喷射除锈的方法。此外，对于需要埋于地下的钢结构，可以对该部分采取混凝土包裹处理，要注意的是，已经受到侵蚀作用的柱脚不能再埋设于地下。钢结构表面涂层有损伤时，应表面处理后补刷防锈漆，不可直接刷中间漆或面漆。钢结构接头表面应处理干净，并按规定刷好防锈漆及其他涂层。防火涂料在施工前应做相溶性试验并符合要求后才可进行涂装施工。