复杂高层建筑钢结构施工综合技术研究

陈强

【摘要】随着经济的快速发展，我国出现了越来越多复杂高层建筑。对于这些复杂高层建筑来说，钢结构的设计和安装施工是施工重点和难点，本文对高层建筑钢结构施工中的重点和难点问题进行了剖析，从深化设计、施工方案、安装要点、吊装计算等几个方面做了重点说明，为业界提供参考借鉴。

【关键词】复杂；高层建筑；钢结构；施工；综合技术

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021. 11.078

随着高层建筑物的数量不断增加，其结构的稳定性和安全性成为现阶段高层建筑施工的重点和管理要点，而在高层建筑物的施工过程中，钢材质结构的搭建成为施工安全的基础组成部分。

1、钢柱结构施工安全要点

在钢材质结构施工过程中，钢材质立柱直接影响建筑物的层数高度，以及建筑总体高度数据的竖立方向的结构零部件，尤其在实际制作和生产过程中，需要按照相应的制作标准，并且以此作为基础，满足我国对建筑行业材料的数据规范。同时，钢柱零部件在实际进行生产和技术加工时应充分考虑钢材质零部件焊接产生的焊缝、收缩形变的数据、在竖方向核定载重作用力下，产生的材质压缩形变。因此，在进行钢材质立柱翻模过程中，应该重点关注下料的整体长度，不能直接等于方案设计的数据长度，即使所产生的数据仅仅有几毫米，也不能有所忽略。并且在上下的两层结构钢材质立柱的横截面，在完全相同时，也不能进行数据之间的互换，同时，需要技术人员要求针对每个节点的钢材质立柱，根据其使用的规格、参数进行相应的数字编号，进行区别，以此实现正确模式下的钢材质结构安装。在进行钢材质结构安装过程中，利用矩形模式以及方形的钢材质立柱，实际进行安装过程中，应该按照现有的生产规范和标准，使用熔嘴电渣焊，不能在箱板上直接开孔，或者使用槽塞焊等方式[1]。

2、施工方案设计

2.1施工条件分析

施工环境对于钢结构施工有很大的影响和制约，所以在制定施工计划之前，首先要做好施工条件的分析，包括区域环境的气候特征、昼夜温差、雨季期、日照等情况，施工场区的地下水分布情况，施工场地的岩土结构，临时用水、电、场内道路等问题。

2.2做好施工场地基础处理

高层建筑钢结构安装施工，地基处理是最为关键的基础性工作，安装之前必须做好地基处理和质量验收。质量控制的重点包括混凝土基础的强度、基础轴线标志、标高基准点，以及预埋的地脚螺栓的位置，预埋件与混凝土的牢固程度、紧贴性等。要严格检查验收基础支承面和地脚螺栓位置尺寸，误差值必须控制在允许的偏差范围内。

3、复杂高层建筑钢结构施工综合技术研究

BIM技术广泛应用于重大方案、钢结构复杂节点、机电管线综合排布等优化设计，能够准确地找出模型内相关工序的碰撞节点位置，能够提前优化型钢与钢筋连接节点，降低施工难度并保证施工质量。在钢结构深化设计阶段，采用BIM技术与Tekla软件相结合的方式，提前对钢结构节点进行模拟，分析对钢筋与钢骨碰撞节点的施工难度，解决了钢筋与型钢的最佳连接方式。

3.1埋入式钢柱支撑施工技术

钢柱的主要规格有以下几种：十字形钢柱尺寸500mm×250mm×40mm×50mm、H型钢柱尺寸450mm×400mm×40I砌×50mm和H型钢柱尺寸450 mm×200mm×40I砌×50mm共30根，钢柱埋入底板深度为2m。钢柱埋入区域最深处底板厚度达到9.1m，最浅处底板厚度达到3.2m。受基础底板施工工艺的影响，埋入式钢柱需与大体积基础底板混凝土一起浇筑，给埋入式钢柱的安装与定位带来了很大的困难。为此，经过多种方案的优选与优化，决定采用型钢支撑进行钢柱的安装。型钢支撑底部与大体积底板钢筋下部钢筋进行临时连接。在基础底板深度不大于3.2m时，采用75mm×5mm的角钢制作成1 000mm～700mm×700mm的型钢支撑[2]。

3.2钢板剪力墙安装与焊接施工技术

钢板剪力墙连接采用单面坡口焊接，全熔透一级焊缝。钢板剪力墙由8节墙体钢板，176块钢板组成，安装周期长、焊接与残余变形控制难度大。受核心筒空间尺寸与相邻工序的影响，超高层钢板剪力墙安装及焊接难度较大，本工程创新采用了钢板剪力墙约束连接施工工艺，加快了钢板剪力墙的安装进度，确保了工程的整体施工进度。钢板剪力墙焊接时钢板会产生很大的变形和残余应力，给后序工作带来很大的影响，为此，通过调整钢板剪力墙的焊接参数与焊接工艺顺序，采用对称跳焊、应力释放口等科学的方法，消除了钢板剪力墙内部的残余应力，确保了钢板剪力墙的整体施工质量。

3.3劲性钢骨柱连接技术

通过调整劲性钢柱对接接口临时连接板的厚度，可大幅度提高劲性钢骨柱的抗风压能力，从部分到整体、从中间向两边安装钢构件，能有效减少劲性结构的累积误差。因此，采用BIM技術进行劲性钢骨的建模与详图深化，能准确地找出钢筋与钢骨的碰撞连接节点，通过在钢骨腹板区域预留钢筋孔，翼缘区域设置连接钢板进行钢筋的连接，方便施工，保证了连接质量。

3.4超厚钢板焊接技术

3.4.1焊接环境控制

复杂高层焊接受风力影响较大，尤其是采用CO2气体保护焊时，风速须控制在2m/s以内，焊件作业区焊接湿度不得大于90%，且不得在雨、冰、雪环境中施焊。当环境温度在0～10℃时需进行预热处理，高处焊接作业区周围须设置防风棚，焊口处杂物与浮锈必须清理打磨干净方可施焊。

3.4.2焊接顺序工艺控制

钢柱采用对称焊接，焊完两面，再焊另外两面。钢梁为先焊钢柱端托座，后焊核心筒端节点；伸臂、环形桁架焊接依据梁柱焊接方式进行。拼接焊缝采用对称跳焊工艺确保连接节点的焊接质量，保证焊缝强度不低于母材强度，焊缝及热影响区冲击韧性要求等同母材，不同强度的钢板焊接时，焊接材料强度的选择应按强度较低的钢材选用，全部焊段尽可能保持连续施焊，避免多次熄弧、起弧。穿越安装连接板处工艺孔时须将接头送过连接板中心，接头部位均应错开。

3.4.3焊接工艺参数控制

依据焊接工艺评定参数进行厚钢板的焊接，为减小厚钢板的焊接变形量，中间层采用多层、多道焊接，层间温度控制在120～150℃之间。（1）打底层。焊接电流均控制在180～200A之间，间断焊接长度不大于500mm。在焊缝起点前方50mm处的引弧板上引燃电弧，然后运弧进行焊接施工。熄弧时，电弧不允许在接头处熄灭，而是应将电弧引带至超越接头处50mm的熄弧板熄弧，并填满弧坑，运弧采用往复式运弧手法，在两侧稍加停留，避免焊角与坡口产生夹角，达到平缓过渡的要求[3]。（2）中间填充层。严格按照焊接工艺评定采用多层多道焊接，焊接电流均控制在200～280A之间，间断焊接长度不大于500mm。在进行填充焊接前应清除首层焊道上的凸起部分及引弧造成的多余部分，清除粘连在坡壁上的飞溅物及粉尘，检查坡口边缘有无未熔合及凹陷夹角，如有须用角向磨光机除去。（3）面层焊接。钢板立缝盖面层焊缝焊接电流控制在22～60A；横缝盖面层焊缝电流控制在240～280A之间，间断焊接长度不大于50mm。开始焊接前应对全部焊缝进行修补，消除凹凸处，尚未达到合格处应先予以修复，保持该焊缝的连续均匀成型。

结语：

复杂高层建筑钢结构施工环境复杂，技术要求高，具有一定的危险性，要保证顺利实施，必须提前做好结构件深化设计和施工组织设计，对施工过程中可能存在的环境、人员、技术、设备等各种因素提前做出分析，提前制定策略，做好事前预防、事中控制、事后检查验收和技术方案总结，只有这样，才能保证钢结构施工技术持续提高。

参考文献：

[1]杨文玮.超高层建筑钢结构施工技术要点[J].工程技术研究，2020（10）：49-50.

[2]柳长谊.关于高层建筑钢结构施工技术的研究[J].绿色环保建材，2020（05）：164+166.