超高层建筑钢结构施工技术分析

2021-03-12

工程技术研究 2021年4期

中建五局第三建设有限公司钢构分公司，湖南长沙 410000

1 超高层建筑钢结构发展概述

基于土地资源利用率要求，超高层建筑建设规模持续增大。钢结构已经成为超高层建筑结构的首选，构件强度高、单位承载力大，可满足建筑高度不断增加的需求，也有利于确保底部稳定。相关研究显示，钢结构具有自重轻、施工迅速、质量可靠等优势，与传统建筑结构相比，超高层建筑钢结构施工可有效减少施工中的资金消耗，保证项目按期保质完成，最终获得应有的经济效益，促进我国建筑行业的稳定、健康发展。

2 超高层建筑钢结构安装施工技术

2.1 钢柱吊装技术

超高层建筑工程作业中，钢柱整体规模相对较大，应分成多个部分吊装，保证钢柱结构施工的质量与安全。钢柱吊装施工要点如下：（1）首节柱安装时，钢柱需定位精确，钢柱结构中心线与超高层建筑中心线吻合、螺母和下垫板标高与设计要求相符，将螺母、下垫板拧紧，以此固定好首节柱。（2）完成首节柱吊装后，继续安装上节柱，做好定位轴线及标高的控制工作，必要时可根据钢柱标高优化钢柱安装模式，保证钢柱结构安全可靠。

2.2 钢梁吊装技术

超高层建筑钢梁结构吊装施工要点如下：（1）吊装前，全面检查钢梁结构型号，确保其与设计图纸要求一致，选取适当的吊装位置，确保钢梁结构安装时平衡、可靠。（2）钢梁结构规模大，可采用可旋转控制缆绳进行钢梁吊装控制，以此确保钢梁结构可对准安装轴线，保证吊装的精确性。（3）完成钢梁的吊装后，利用临时螺栓对钢梁结构进行固定，保证钢梁吊装的安全性。

2.3 节点连接技术

超高层建筑钢结构由多个构件组成，安装时需做好节点连接工作，避免出现钢结构散架问题，切实保证结构的安全性。钢结构节点连接可采用手工电弧焊、二氧化碳气体保护焊等焊接方法，也可采用螺栓连接方法。值得注意的是，钢结构节点连接时，需根据具体要求选取适当的螺栓，包括强度螺栓、普通螺栓，切实保证节点连接可靠，钢结构整体稳定可靠。

2.4 测量控制技术

超高层建筑钢结构施工时，安装偏差问题较为常见，为妥善处理这一问题，必须落实钢结构安装施工测量工作。超高层建筑钢结构安装中，需根据结构形态和规模制订测量控制方案，如首层构建测控网，引出每层基准观测点，基本消除每层测量误差；采取相对测量法，以每层基准观测点为基准，进行高效、精准测量，钢结构安装精度应与设计图纸一致，以满足超高层建筑建设要求。

3 工程案例

3.1 工程概况

案例工程为综合楼建筑项目，总建筑面积为24万m2，分为A、B塔楼，高度分别为211m、180m，两栋塔楼通过钢连桥连接。该项目结构复杂，钢结构部分施工难度大、技术要求高。两座塔楼采用带悬挂层的支撑-框架结构体系，A、B塔楼分别设6个悬挑长方体以增强建筑漂浮感，具体结构设置情况如图1所示。该项目钢材用量达5万t，主要类型有 Q420CJC、Q345CJC、Q345B、Q235B。

图1 核心筒结构

3.2 工程重难点

（1）钢材厚度大，焊接难度大。该项目施工中采用的Q420GJC是高材质钢，最大板厚达100mm，如何有效控制焊接难度十分关键。（2）现场平面规划要求高。该项目施工现场只有一条出入道路，同时支撑胎架、底部转换桁架的占地面积均较大，在场地规划方面的要求十分高。（3）支撑体系安装、变形控制难。该项目在悬挑长方体施工时，对支撑要求较高，主要支撑措施为底部支撑胎架+上部临时桁架，必须加强安装控制，保证结构变形在允许范围内。（4）复杂节点安装难度大。该项目钢结构施工中有较多复杂节点，数量多、安装难度大。

3.3 施工总体部署

基于该项目钢结构情况，主要划分9大施工阶段，具体如表1所示，平面与立面施工部署如表2所示。

表1 施工阶段划分情况

表2 平面与立面施工部署

3.4 钢结构施工技术要点

（1）安装施工方案。该项目地上每栋塔楼核心筒内钢柱、外框吊柱、桁架层分别为28根、10根、6个，由2台塔吊安装，具体设备使用情况如表3所示。

表3 塔吊使用情况

（2）总体安装流程。结构总体安装流程如图2所示。

图2 结构总体安装流程

（3）施工技术要点。①核心筒钢结构安装。依次安装角部柱、斜撑/梁、另一半柱及斜撑/梁。②外框悬挑长方体安装。悬挑长方体标准层：由下至上安装；悬挑长方体桁架层：此为大截面构件，安装难度大，采用由下至上安装法，就位后焊接固定。③临时支撑措施。该项目为非对称悬挑，采用底部胎架支撑+中部支撑柱+上部临时桁架层支撑，具体如表4所示。