超高层建筑钢结构施工技术分析

赵新平

（山西建设投资集团有限公司，山西 太原 030401）

0 引言

目前，超高层建筑施工建设环节，发挥重要作用的一个技术就是钢结构施工技术。因超高层建筑的显著优势体现在空间资源及土地资源等的节约方面，所以已经成为当下建筑行业的主流。超高层建筑施工建设环节，涉及的内容较多，而对于钢结构来说，需要以先进和科学的施工技术为依据进行施工建设，加之施工要点、关键技术的把握，才能促进工程施工建设水平的提高，确保钢结构施工技术与建筑行业发展要求更加匹配。

1 超高层建筑钢结构发展

新时代，人类征服自然、不断进取的重要标志就是超高层建筑，该种建筑类型属于科技发展的结晶体现，也集中彰显了一个国家的科技发展和综合实力。美国是此种建筑类型的起源地，其距今的发展历史已有百余年，该种建筑的兴起具备的经济效益、社会效益十分显著，也是一个时代科技发展成就的充分展现，可为相关领域科技发展起到极大促进作用[1]。目前，超高层建筑的建设步伐正在不断加快，具体表现为高度逐渐增高，如上海环球金融中心就高达492m，而台北国际金融中心则高达508m等，且在近年来，随着超高层建筑施工技术的愈发成熟，其造型多样化特征也日益凸显。

2 超高层钢结构特征

目前，建筑行业发展过程，高层建筑施工模式愈发成熟，而在高层建筑施工建设中占据关键地位、发挥重要作用的就是钢结构，钢结构的显著优势在于利于建筑结构稳定性、可靠性的提升。从超高层钢结构方面进行分析，其具备的突出特征是高度较高且自重大，如高层建筑的总高度可高达百米、几百米以上。超高层建筑施工建设环节，较为重要的作业模式就是高空作业，而该种作业模式需要从各个角度考验施工安全防护工作，且对施工技术的要求也较高[2]。钢结构的压缩性能十分良好，且结构强度较高，耐钢结构应力也十分良好，钢结构施工建设中，基于材料韧性、抗压强度的充分利用，能实现更稳固的结构固体状态建设目标，与现代建筑发展需要相符，具有广泛的实用性。除此之外，超高层钢结构建筑中，劲型结构的组成部分包含型钢和混凝土，所以结构具有较高的强度，且对比混凝土结构来说，该种结构更利于空间的节省。

3 超高层建筑中钢结构施工技术重要性

目前，随着人们对建筑工程实际需求的多样化发展，使得超高层建筑结构风格的个性化、多样化特征日益凸显，即超高层钢结构建筑的斜及扭、悬等特征愈发突出。受该方面因素影响，建筑施工难度随之增加，需要钢结构施工技术水平不断提高[3]。同时，基于钢结构施工关键技术的充分把握为前提科学、规范、有序开展超高层施工建设工作，有效减少结构变形问题，同时也能促进超高层建筑钢结构稳定性及安全性、可靠性水平的大幅度提高。可见，超高层建筑施工建设中，起到重要作用的就是钢结构施工技术，需要相关施工人员熟练掌握关键技术并科学合理地运用，确保技术优势充分发挥。

4 钢结构施工关键技术技术

4.1 技术准备和钢构件制作

技术准备环节，需要相关工作人员切实整合建筑物涉及思路和现场施工，借此将施工流程、验收标准科学确定出来。超高层钢结构施工环节，要将施工技术的交底工作做好，同时也应积极评定工艺方法，确保后续施工操作的开展切实夯实基础。除此之外，实际的施工环节，应准确核对塔吊扽起重设备的起重量及半径、起重力矩等参数信息。运送入场后的钢构件，应积极开展钢板标识的逐个查看工作，以此保障所选钢板与特定材料规格相符。主构件具体制作环节，要将对应排料处理工作做好，基于拼接钢板为前提开展对应加工操作，才能为主构件与特定厚度、材质要求相符提供保障。后期制作环节，可基于光电跟踪方式的应用开展误差控制工作，误差尽可能控制在1mm以内。切割缝要与特定形状要求相符，且切缝应呈现出平滑的表面。制作坡口的过程中，要将氧化层清理工作做好，该环节可通过角磨光机的应用开展坡口处理操作，放样完成后，组装操作方可开展。

4.2 施工测量技术

复杂、烦琐是超高层钢结构的显著特征，所以也不具备良好的通视条件，相应的对施工技术也会有较高的要求，从该方面来看，超高层钢结构施工对施工测量的要求就会较高。具体施工作业开展时，要为施工测量的准确性提供保障，而要想实现这一目标，就应高度重视完好全站仪及经纬仪等必要仪器及工具的配备，且要经过专业机构检测的测量仪器方可应用到施工测量工作中[4]。对于型钢柱来说，定位需要借助全站仪，也要与楼栋定位测站点、后视点相结合，在进行定位之后，要结合楼栋定位主控线开展必要的复核操作，在闭合后定位方可完成。上部施工环节要结合全站仪、经纬仪开展定位、校核操作，同时也要精确定位每根柱。在硬件达到标准的情况下，基于合适测量方法的选用，将合理测量路线确定出来，尽可能为测量结果的准确性提供保障。所以，施工测量作业具体进行的前期，需要测量人员注重测量仪器准确度的审查，之后准确定位测量位置，这一过程应基于科学测量方式的选用为前提，为测量数据准确性提供保障，如此才能顺利开展后续的施工作业。

4.3 螺栓预埋技术

超高层钢结构施工环节，一项重要技术就是螺栓预埋技术，该技术的重要之处在于能实现预埋柱脚螺栓位置的科学确定目标，而该方面位置的准确性在钢柱安装准确度方面起到着重要决定性作用。预埋螺栓位置具体施工环节，应注意基础轴线、标高基准点的严格把控，通常需开展两次测量工作，第一次测量一般是在埋设定位后开展，而第二次测量则需要在混凝土浇筑施工操作完成后开展，测量过程标高偏差应控制在5mm的范围内，而轴定位轴线偏差需控制在2mm范围内。

4.4 吊装技术

超高层建筑钢结构施工建设环节，不可或缺的重要工序之一就是吊装，吊装施工的规范性与否往往会直接影响项目施工质量。要想实现吊装施工效果的良好把控目标，首先，具体进行吊装之前，应注重项目施工现场、钢结构基本情况的全面分析，进而基于施工标准及塔吊装置、结构形式的明确为前提，确保有效夯实后续施工作业顺利开展的基础[5]。其次，钢结构具体吊装环节，一般是以竖向立体吊装、平面内吊装为主，而以上两种吊装顺序之间的区别巨大。从竖向吊装作业方面进行分析，该项作业具体开展时，是以先下后上的顺序为依据，即先将下层框架梁吊装工作完成，而吊装中层、上层框架梁时需要同时开展固定作业和实测操作，一直到楼盖钢筋混凝土楼板施工作业完成。从平面吊装方面进行分析，该项吊装作业需沿核心筒开展，并将周围设备吊装和固定好。除此之外，吊装环节也应注重起重机载重的合理控制，具体应关注载重参数的科学设置。

4.5 焊接技术

超高层建筑钢结构施工环节，通常都需要依靠焊接技术来连接各个构件，具体应用焊接技术时，要注意以下4方面：①施工中，要基于高性能焊接设备、恰当焊接技术的尽可能应用科学开展焊接操作。目前，具有低成本和良好焊缝成形质量等优势的焊接技术是二氧化碳保护焊接技术，该技术的应用最为广泛。②要高度重视焊接方式的选用，平面内钢结构焊接环节，焊接顺序应以先中心后四周为主，并以扩散焊接形式开展焊接操作；竖向结构焊接作业开展时，所遵循顺序为上层框架梁、压型钢板支托、下层框架梁、焊接检验等；焊接钢结构柱和柱的环节，需安排两名焊接人员同时开展焊接操作，这一过程也要将焊缝层及时清理好，切实规避焊接过程有杂质产生的现象[6]。③焊接作业具体开展环节，往往会有大量的热散发出来，此时在焊接冷却速度过慢的情况下，会有很大的概率产生钢结构变形问题。为有效减少焊接变形问题，应合理选择注重焊接方法，基于变形工艺及强制约束工艺等优势、作用的充分发挥，切实规避焊接变形问题。焊接箱型杆件和工型杆件的过程中，为确保焊接工作高效开展，可选用埋弧自动焊法。④焊接中为确保焊瘤、裂纹等问题有效减少，应提前检查焊条，并注重焊接咬边效果的严格把控，有效减少漏焊情况的产生。检查焊接质量的过程中，可采用无损检测技术，如超声波探伤等。

4.6 预变形技术

从当下一些超高层建筑施工建设实际情况来看，钢结构的造型多以不规则形式为主，而受该种造型影响，会导致施工作业中的三维变形问题极易产生，所以要在该方面提高重视程度，基于科学技术手段的应用开展对应的处理工作。具体来说，需要施工企业在钢结构施工技术科学运用方面提高重视程度，基于施工方案的合理制定，使设计、施工等质量得到严格控制，借此确保结构变形问题有效减少，为总体结构稳固性提供保障。而这一过程就可应用预变形施工技术，该种施工技术主要包含两种方法，即构件加固法、反变形法，前者的作用在于能使中小型构件变形得以切实规避，需基于具有较好刚性的夹具固定为前提开展焊接操作，此时夹具可强行固定高温带冷却变化所致的收缩变形，该种方法在低碳钢结构施工中十分适用[7]。而针对中长型钢结构构件来说，构件变形的控制方法就需要采用反变形法，这一过程应基于焊件冷却后所产生变形方向、大小的判断为前提，在焊接前以方向一致、大小相等的冷焊件进行变形，以此使焊后所产生变形得到抵消。需注意，该环节焊接顺序的选择会导致不一致的焊接变形问题产生，所以要确保焊接施工的正确性。

5 超高层建筑钢结构施工技术保障措施

5.1 完善监测控制系统

超高层建筑施工建设中应用钢结构施工技术时，面临的影响因素、制约因素较多，所以会导致施工中有各种各样的不确定性，此时施工环节要想为施工质量、安全施工提供保障，必须在监督管理方面加大力度[8]。基于实时监控技术的高效、合理应用，构建实时监控操作系统，通过该系统可实时跟踪并监控钢结构技术应用流程，且系统也能实现温度变化及振动幅度等参数信息的详细记录，借此来分析所收集数据信息，之后针对性优化、完善施工方案，可促进钢结构施工安全性、稳定性的提高。

5.2 提升安全操作水平

超高层建筑钢结构施工中，基于安全操作水平的有效提高，可为施工质量、施工效率提供根本保障。为确保安全操作水平有效提高，就应注重施工条件的充分把握，即确保施工条件与工程施工建设要求相符，并在施工人员生命财产安全的维护方面加大力度，之后与工程具体特征建设要求相结合，针对施工设备运行状态进行全方位监测，加之故障的预警，为施工安全提供保障。与此同时，也应规范构件生产标准，借此使安全隐患得以从根本消除。除此外，也应注重施工中安全防护工作的严密监控，基于安全操作系统作用的充分发挥，将安全事故扼杀在摇篮之中。从该方面进行分析，超高层建筑钢结构具体施工环节，必须在安全操作方面进行强化，以此为超高层建筑施工质量、安全施工提供切实保障。

5.3 构建环境防护系统

超高层建筑施工中应用钢结构施工技术时，外界环境因素的干扰极为严峻，如在施工作业是以恶劣天气条件为主时，极有可能会发生遭遇雷击的现象，严重情况下会给施工人员生命安全带来严重危害。对此，工程施工建设环节，需要施工建设企业和当地气象站建立密切合作关系，进而借助气象站来准确预测工程项目所在区域天气情况，以此为参照依据开展施工方案的实时调整工作，加之高效信息交流的保证，进而使防雷、防雨等防护措施及时制定出来，为施工安全和施工作业的顺利推进提供维护作用。

6 结语

作为综合性、系统化工程之一的超高层建筑钢结构施工，往往会面临较大的施工难度，且各施工环节会在一定程度上影响整体施工建设水平。对此，超高层建筑钢结构施工中，相关施工人员必须要充分了解、切实掌握钢结构施工关键技术，加之技术保障措施的贯彻落实，实现施工全过程质量管控目标的同时，为超高层建筑、钢结构施工技术的进一步发展提供促进作用。