高层建筑钢结构施工技术研究

2022-03-05吴松

中国建筑金属结构 2022年1期

关键词：定位点钢柱预埋

吴松

0 前言

近年来，在经济发展的带动下，建筑行业也实现了自我突破与创新。随着施工难度的增加，先进技术的应用越来越广泛，特别是高层建筑的钢结构施工技术，其在建筑质量与使用年限上的决定性作用是不可忽视的。

在城市化进程的推进作用下，城市固定人口与流动人口的数量猛增，在城市面积不变的条件下，人口密度逐渐增高。在此条件下，高层建筑成为解决该问题的核心措施。从该角度分析，加强对高层建筑施工技术的研究对于未来建筑领域的发展具有十分重要的现实意义。

现阶段我国在高层建筑钢结构施工技术方面的研究虽然已经取得了显著的成果，但仍存在一定不足，相关问题尚未得到全面解决，因此需要进一步深化对该类施工技术要点的研究，其不仅与建筑施工效率和质量直接相关，也对未来高层建筑的发展起关键作用。

基于此，本文对高层建筑钢结构施工技术进行研究，在分析钢结构施工技术关键点的基础上，对施工中的具体环节作出详细研究，以期为实际的建筑施工提供有价值的参考。

1 高层建筑钢结构施工技术关键点分析

在对高层建筑钢结构施工技术进行研究之前，首先要明确该技术的关键控制点。在长期的实际应用过程中，其逐渐演化出两个核心属性，分别是施工速度相对较快；施工过程的工业化程度较高。同时，又由于高层建筑本身在受力以及承重方面的特性，导致钢结构施工的类型相对较多，设计形式也更加多样化。其中，最基本的就是高层重型钢结构施工，对于跨度较大、占地面积较广或者建筑结构本身出现连接构造的建筑，其也会应用到大跨度空间钢结构施工。

除此之外，部分建筑受其所在位置的地理因素影响，需要具备更高的抗震、抗裂性能，因此也衍生出相应的“钢+混凝土”组合结构施工。钢结构的作用不仅体现在提高建筑稳定性方面，钢材自身属性也决定了其对于热的传导能力较强，因此一旦建筑内或建筑周围出现火灾等紧急情况时，钢结构则体现出副作用，成为影响建筑安全的消极因素，由此带来的损失也是不可忽视的。

由此可见，在进行高层建筑钢结构施工时，施工技术的重要性主要体现在控制施工质量和防范不安全因素两个方面，只有这样，才能切实提升整体施工的效果。

2 钢结构施工技术研究

通过研究可知，施工技术的主要控制点在于施工质量以及不确定因素控制，而无论是哪一种钢结构施工技术，本质上都可以将其划分为结构基础条件设置、主结构安装、结构连接、结构固定四个环节。因此，本文分别从这4 个角度对钢结构的施工技术进行研究。

2.1 钢结构基础设施搭建

钢结构搭建的基础是在建筑内构建螺栓安置点。现阶段，大多数螺栓都是采用预埋方式安置的，由于螺栓搭载钢柱的核心部件，因此其安置工作的效果直接决定了后续钢结构安装的稳定性。在具体的施工过程中，首先要明确螺栓的定位点，以轴心线中心2 mm 范围内的位置作为目标点，图1 为定位点的确定方式。

图1 预埋位置定位方式

按照图1 的方式明确定位点后，需要注意根据建筑规模的不同，对定位点的精度要求作出相应调整，2mm 是广义范围内的标准，部分建筑的要求是1mm，甚至是0.5mm，对于定位点的标高基准，一般控制在5mm 以内。完成建筑内所有预埋点的定位后，需要结合建筑的承重要求计算出最佳预埋深度，这样做目的是确保螺栓的承载力能够满足钢柱的荷载需求，为钢结构的质量提供保障。同时，在螺栓的预埋施工过程中，需要设置协同性的检测工作，以随机抽检的方式对预埋的整个过程进行控制。检测的内容主要包括两个：一个是对定位点的检测，包括定位点的位置准确度、定位点数量和完整性；另一个就是对浇筑填充的检测，包括填充混凝土的质量、填充密度、浇筑后的维护管理以及维护时间。在完成全部检测工作后，还需要进行最后的全面复查，以此保证螺栓预埋位置和深度的准确度。

2.2 主体结构安装

完成螺栓的预埋施工后，需要在对应的定位点安装钢柱，由于钢柱构成的主体结构稳定性直接关系到钢结构整体的使用寿命以及对风险的抵抗能力，因此，该环节也是施工中最重要的步骤之一。

高层建筑的高度大多在100m 以上，人工施工受到限制，钢柱的安装方式主要采用吊装。钢柱自重较大且吊装对于空间要求较高，因此出于安全和施工要求的考虑，在安装钢柱前需要将施工区域隔离，形成相对独立的空间再通过平行吊装的方式完成钢柱的安装。预埋的螺栓在此过程中存在一定的碰撞风险，而这种风险导致的最直接后果就是螺栓松动，降低其稳定性。因此，需要在螺栓上安装必要的保护措施，以避免钢柱在吊装过程中对其产生摩擦、碰撞等冲击，造成结构的损坏。同时，吊装过程中，需调整钢柱的位置与之前设置的定点高度和位置保持一致，误差控制在1mm 以内。部分建筑在该阶段的施工缺少对施工秩序的约束，钢柱的定位以施工人员的操作习惯为准，这会在一定程度上提高不同钢柱位置的差异化程度。虽然校准的顺序没有固定要求，但对于同一建筑内的钢柱定位，应以相同的顺序进行，以此避免在安装过程中出现较大误差。

2.3 钢结构连接

高层建筑钢结构框架的主要作用是分散主梁的承重，因此框架连接要以“H”形的构造进行，这样不仅可以提高整体结构的稳定性，同时也可以实现对主梁受力的最大化分解。在框架材料的选择上，需要根据建筑的实际应力需求对型号、硬度、刚度进行筛选；在框架机构的布局上，将其分为上下两翼，增加钢柱内部的强度，同时也是钢柱与框架连接点的重要标准。由于不同施工高度对应的框架材料不同，在施工过程中需要在施工位置与材料之间建立起对应关系，以此避免出现“大材小用”或“小材大用”的情况。

2.4 钢结构的固定

钢结构施工的最后一个环节就是结构之间的固定，在该环节中，施工顺序是重点。

螺栓的穿入必须按照从内到外的顺序，避免强制穿入，破坏预埋螺栓的稳定性。在实际的施工过程中出现螺栓难以顺利穿入的情况时，主要原因在于螺孔与螺栓之间的适配性较低，对此，可以使用绞刀等打磨工具对螺栓的直径进行调整，以满足施工要求。

完成穿孔工作后，还需要根据对应钢筋节点的大小进一步加固螺孔。由于高层建筑不同高度使用的钢材料存在一定差异，节点也有一定的区别，对于大型节点，螺栓的安装是在穿入并在确定钢板不变形的基础上拧固；对于小型节点，直接进行拧固即可。需要特别注意的是，螺栓的长度需要与预埋阶段的深度保持一致，过长会导致部分螺栓留在结构外侧，形成不安全因素，过短会降低螺栓的强度。