高层建筑钢结构施工的关键技术和措施

徐亮

【摘要】高层建筑作为目前城市建筑过程中的主要形式受到了社会各界人士的广泛关注，早在2018年年底，我国住建部开展了全国建筑行业的会议[1]，在该会议中，住房和城乡建设部明确指出要在未来的装配式建筑建造过程中发展钢结构设计，并且进一步地完善装配式建筑的行业标准体系。在这样的背景下，钢结构技术的发展已经成了当前建筑行业的主要发展方向，因此，研究高层建筑中钢结构的关键性施工技术对于高层建筑行业的发展有着非常积极的意义。

【关键词】高层建筑;钢结构施工;关键技术

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.27.

钢结构具有轻质高强、工业化、装配化、绿色环保的特点，使钢结构在建筑和桥梁领域具有更为广阔的应用前景。（1）钢结构建筑自身重量较轻，强度高。在高层建筑施工中应用钢结构，对下部结构不会产生较大压力，可确保施工质量，降低建筑地基建设成本。在相同跨度及载荷状况下，钢结构重量与混凝土结构重量之比为1：3。（2）施工周期短。与混凝土结构相比，钢结构的施工时间大幅度缩短。首先，工厂化制作，工业化生产可显著提高生产效率;其次，构件加工精度和质量有保障;最后，钢结构施工便捷，现场均为干作业。（3）环保节能。钢结构施工在高层建筑中应用时，将绿色环保理念凸显，传统混凝土建筑施工中，粉尘、噪声十分常见且较为严重，给周围居民生活造成影响，对环境污染较为严重。

1、高层建筑钢结构发展概述

基于土地资源利用率要求，高层建筑建设规模持续增大。钢结构已经成为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，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、钢结构建筑的优点

（1）钢结构的自重轻。钢结构相比传统的钢筋混凝土结构等体系而言，其自重比较轻，能有效解决传统结构自重大，支撑体系要求强度高等特点，对其施工而言带来不小的便捷性，同时材料也都为轻型的钢材和型钢，在安装过程中有效避免了大型构件或者重型构件难以控制精度的问题。（2）钢结构强度比较高。对于钢材而言尽管其自重比较低，却不影响本身的强度，尤其是抗拉强度，混凝土构件最大的问題是其本身的抗拉性能比较差，由此必须在混凝土中配置相当数量的钢筋，而钢结构则直接解决了这个问题，尤其钢梁在抗弯和抗剪方面性能尤为突出，很好地完成了梁、板抗弯方面的要求。（3）钢结构制造和安装机械化程度比较高。相比较混凝土而言，钢结构的安装施工中大量采用的机械操作，能够较好地解决人工不足的问题，提高安装的效率，改善施工速度，缩短工期。（4）钢结构密封性好。整个结构的安装可以利用焊接的方式很好地进行密封施工，对于密封要求高的建筑，有很好的适用性。由此，可以看出钢结构相对于混凝土而言带来了不可替代的优势。多种复杂环境下都可以采用钢结构以满足使用环境，降低造价，提高速度。然而，钢结构的施工也面临着很多问题，如钢材易被腐蚀，耐火性和耐热性比较一般，这些问题也一直困扰着行业的发展。

3、高层建筑钢结构施工关键技术

3.1配件的分段吊装

装配式建筑的现场施工是整个建筑过程中的关键性内容，也是钢结构施工中需要重点把握的技术内容。首先，在现场施工开始之前，应当严格地按照图纸的要求对起重工作进行优化设计，保证吊装的过程中起重的极限能够维持在最佳的范围之内，接着应当对实际工程的运输条件进行全面地分析，当配件的长度大于12m，宽度大于2.8m，高度大于4.5m的时候可以采用分段技术来对钢预制构建进行处理。在分段吊装的过程中，一定要严格地按照行业内的标准流程进行操作，做好吊装方案的设计，全面地提高吊装工作的安全性，在对于大中型吊装机械设备的调配过程中，应当依据施工现场的实际情况进行设备的合理分配[5]，同时保证吊装机的工作范围能够覆盖整个施工现场，而且还应当对吊装机的各项参数指标仔细分析，从而保证起重吊装机的各项性能以及型号等能够符合该工程实际中的吊装需求，在全面保证安全性施工的前提下同时为后续的顺利施工打下良好的基础。

3.2钢柱吊装技术

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。

3.3焊接钢结构

高层建筑结构中选取钢材厚度较厚，在设计中使用大量斜柱，此类设计增加了焊接工作量，需实施大量斜焊作业，增加了施工安全风险，且难以确保施工质量。因此，为解决上述问题，焊接中使用二氧化碳气体保护半自动化焊接，根据项目实际情况进行斜焊，确保焊接质量，且提升焊接速率。确定焊接技术后，需抽调专业人员组成焊接工艺评定小组，将焊接参数进行编制。在焊接过程中，焊接节点繁多，加之钢结构安全性较低、结构高，给钢结构焊接工作提出新的挑战，为提升焊接技术质量，明确焊接顺序，根据钢材类别选取合适的焊接技术。加强培训焊接专业人员，确保人员持证上岗，对焊接后产品审核，特别为缺陷及内部损伤检测，进而控制焊接质量。

3.4外围集成与绿色建筑技术

装配式钢结构施工在高层建筑中的应用十分复杂，且受建筑高度的影响，为顺利开展安装工作和保证施工安全，就需要认真做好相关工作。外围集成技术是一种重要技术，为更好地融入技术，需要科学、安全地处理墙体连接点。同时，低碳经济时代的到来为绿色建筑建设与发展中的技术应用创造了有利的条件，加上人们对居住环境质量状况改善也提出了更高的要求，而装配式建筑能够避免对生态环境产生不利影响，拓宽建筑领域的发展思路，可实现建设事业的可持续发展。

结语：

在近些年的发展过程中，我国的经济社会发展速度越来越快，城市化的进程也日趋加速，在这样的城市结构发展背景下，大量的城镇化人口开始涌入到城市中生活，城市人口的数量连年激增，在这样背景下，城市的土地资源也越来越紧张，为了更好地缓解人口增长数量与紧缺的土地资源之间的矛盾，高层建筑、超高层建筑开始走入到城市生活之中。在当前的高层建筑设计中，钢结构设计是其中最为核心的结构设计内容，但是从目前的施工与设计情况来看，钢结构设计具有很强的技术性特征，施工人员在设计施工的过程中应当从细节处出发，结合当前行业内的先进技术进行施工与操作，从而保证钢结构设计更加具有安全性和稳定性的特点，从而为建筑行业的高质量发展提供良好的基础。

参考文献：

[1]王杰生.高层建筑钢结构安装施工技术[J].住宅与房地产，2019（09）：218-219.

[2]游仕忠.高层建筑主体结构施工技术探讨[J].工程建设与设计，2019（04）：189-190.

[3]郭东明.高层建筑钢结构安装施工技术研究[J].绿色环保建材，2019（01）：131+134.

[4]郭鑫.高层建筑钢结构施工技术现状与对策分析[J].山西建筑，2019，45（03）：103-104.

[5]揭振华.高层建筑钢结构施工研究[J].住宅与房地产，2018（31）：128.