高层建筑钢结构安装施工工艺分析

2023-11-03李文

建材与装饰 2023年29期

李文

（山西潞安工程有限公司，山西长治 046102）

0 引言

钢结构是建筑工程中较为常见的施工结构，较为稳定，合理应用钢结构有助于减少外力作用对建筑工程结构稳定性的影响，在提升建筑工程性能等方面发挥着重要作用。合理应用钢结构安装施工工艺有助于减少建筑工程施工中产生的材料浪费，提升建筑工程施工质量与效率，并有效规避传统施工工艺在抗震性、稳定性等方面的不足，在建筑领域得到了广泛的应用。

1 建筑工程钢结构概述

钢结构主要由钢制材料构成，自重轻，且性能优越，对建筑物产生的压力小，施工比较便捷。与传统建筑结构相比，在实现同等施工要求的条件下，钢结构所需的综合成本更低，操作更为便捷，因此备受建筑工程行业青睐。建筑工程钢结构主要包括钢梁、钢柱、钢桁架等构件[1]，将这些构件合理应用于建筑工程施工中，施工效率更高，而且能显著提升建筑工程的施工质量，最大限度地降低建筑结构压力、外力作用对建筑工程结构稳定性造成的不利影响。尤其是随着建筑行业的发展，钢结构性能逐渐得到优化，对外在因素的适应能力越来越强，应用范围也越来越广，在提升建筑工程施工整体效果及整体经济效益方面优势越来越显著，对促进建筑行业健康发展方面影响深远。

2 高层建筑钢结构安装施工特点

2.1 易受自然环境影响

虽然钢结构自重轻，施工便捷，但在安装施工过程中容易受到自然环境的影响，尤其是在变化比较剧烈的情况下。在暴雨、大雪、大风天气下，不宜实施钢结构安装作业，不仅会影响钢结构安装施工质量，甚至引发施工安全问题。尤其是在焊接钢结构时，可能会因外界因素影响而在焊接根部出现裂纹、夹渣等问题，会影响高强度连接螺栓的有效连接，从而削弱钢结构之间连接的稳固性，为高层建筑结构安全带来隐患。

2.2 钢结构立体交叉作业繁多

建筑工程钢结构涉及诸多的钢构件，不仅种类多，且数量大，安装起来比较复杂，在安装过程中经常出现交叉作业的情况。许多安装施工作业可能因施工协调不当而出现相互干扰，不仅影响安装施工效率，有时还需要暂停某些安装工序来保障其他构件的安装施工，从而影响高层建筑钢结构安装施工进度。如果安装施工过程中监管不到位，还可能对施工质量造成不利影响。比如，如果同时安装钢筋混凝土结构与钢结构界面，就可能影响安装施工的流水节拍[2]。

2.3 钢结构安装施工要求高

钢结构安装施工是一项新兴的结构施工技术，与传统结构施工存在较大的差异，安装施工要求也相较更高，需要结合现场实际情况及施工状况进行优化设计，只有这样才能保障钢结构安装施工的科学性与有效性。比如，应充分分析建筑工程实际要求去设计钢结构空间，制定切实可行的钢结构安装方案。鉴于高层建筑钢结构安装施工中焊接作业占比较高，为保障钢结构加工质量，需要明确钢结构焊接验收标准，加强对加工精度的高标准把控，确保钢结构构件按照合理的顺序实施加工安装。此外，高层建筑钢结构安装施工多发生在户外，且属于高空作业，风险系数高，要在做好高空作业安全防护的同时高质量地把控钢结构安装施工质量，这也增加了钢结构安装施工的难度，对安装施工安全防护意识、规范操作能力等都提出了一定的要求。

3 高层建筑钢结构安装施工规划与筹备

高层建筑钢结构安装施工环境比较特殊，作业空间有限，做好安装施工规划与筹备可以为钢结构安装施工工艺的有效应用奠定基础。因此，应事先细致规划钢结构安装场地空间，制定钢结构构件安装顺序、进厂验收与保管计划，筹备好钢结构安装所需的吊装设备、测量仪器等。

3.1 施工现场构件质量验收与管理

高层建筑钢结构多由预制件构成，这些预制件事先通过工厂预制加工，需要结合钢结构安装施工步骤安排相应的预制件进场，以保障钢结构安装施工的有序开展。首先，应严格按照高层建筑钢结构技术要求做好与工厂的沟通工作，确保加工工厂严格按照预制件技术要求规范开展加工作业，确保预制件如约高质量交付。其次，预制件进场之前，应严格把控进场验收流程，合理控制抽查比例，加强对预制件尺寸、轴线等关键技术参数的复测工作，重点检查预制件关键部位如防护涂层、焊缝等是否存在缺陷，强力螺栓等连接件规格、质量是否达标等，只有验收合格方可进场。再次，应以钢结构安装施工图纸为依据对钢结构柱体、主梁、副梁等构件进行编号，做好安装方向标记，并按照构件安装顺序有序堆放与管理[3]。当然，为了最大限度的保障钢结构构件质量验收的有效性，还可结合钢结构安装实际需求配置自动化验收系统，依托红外线扫描仪、超声波等检测设备深入检测构件质量。最后，相关工作人员应做好钢结构构件验收记录与登记工作，通过规范化操作提升工作人员的责任意识，保障构件验收质量，同时为后续构件使用及引进提供依据。

3.2 吊装机械设备选型与安装

高层建筑钢结构安装施工离不开吊装设备，而不同的吊装设备所适用的作业环境不同，应以建筑主体结构特点、施工现场空间条件及施工成本预算等为依据，选择相应型号的吊装设备，合理安排吊装设备数量。比如，当一台吊装设备无法满足实际吊装需求时，需要权衡是使用两台吊装设备，还是更换更大型号的吊装设备？哪种方案在安装施工安全性、经济性方面更具优势等。其次，大型吊装设备属于特种设备，在选型时还应考虑大型吊装设备安装、拆卸等所需的技术要求以及所产生的成本支出，以确保大型吊装设备的高效应用。此外，吊装设备在施工作业中还会受到自然环境因素的影响，例如，大风天气可能影响吊装设备施工的稳定性；软土地基区域耐受力较弱，需要做好土质处理及吊装设备底部加固，以防止高负荷压力造成地面沉陷。此外，如果施工环境风沙天气较为频繁，还需适当增加吊装设备养护频率，如定期涂抹润滑油等，以保障吊装设备的安全高效运转。

3.3 钢构件测量与校正

合理开展测量与校正工作是保障高层建筑钢结构构件精准安装的重要手段，需要在吊装就位后立马执行，因此，在钢结构安装施工之前应结合高层建筑结构特点制定测量与校正技术方案，提前布置高精度的测量仪器、测量控制网。在钢结构构件吊装就位后使用测量仪器跟踪测量构件标高和轴线误差等参数，及时调整超出吊装设计误差的构件位置，使不同构件空间位置得当，将整体结构误差控制在预定范围内，以保障钢结构的强度与稳定性。

4 高层建筑钢结构安装施工技术

4.1 测量工艺

高层建筑钢结构安装施工需要使用一系列施工测量仪器及设备，如经纬仪、全站仪等，以确保测量数据的准确性，保障钢结构进准规范安装。对于高层建筑，需要在测量之前合理选择周边高层建筑物的层面测量基准点、基准线，然后再使用相应的测量仪器设备及测量手段。在采用测量工艺时要尽可能接近实际测量环境，切不可超出常理高层建筑水平标准高度，否则就会增加测量工作的难度系数，从而影响测量工作的开展及测量数据的精确性。

4.2 钢结构柱体安装基础施工

柱体安装是高层建筑钢结构的关键承重构件，必须要予以高度重视，要结合钢结构施工规范加强对柱体基础浇筑、柱脚螺栓预埋的质量控制。首先，要精确定位预留地脚螺栓安装孔洞，预埋螺栓，然后复核预留安装空洞位置，待校正无误后使用卡盘固定，并一次浇筑成型。其次，要复测基础浇筑标高、轴线、地脚螺栓位置，确保地脚螺栓位移误差在技术设计要求范围内，且标高误差在5mm 以内，轴线误差在2mm 以内[4]，以保障柱体结构的稳定性。

4.3 钢结构柱体吊装施工

吊装是钢结构安装施工的重要工序，吊装施工质量直接影响着高层建筑钢结构稳定性及施工质量，吊装顺序及施工效率直接影响着整个工程的施工效率，从而对钢结构安装施工的经济效益产生影响。高层建筑钢结构柱体吊装施工有一定的规律，以先中心后四周为原则，先吊装主框架结构主体，然后再依次吊装楼板、主梁、次梁等。在柱体吊装过程中，需要同步使用激光经纬仪等测量设备去监测吊装主体轴线位置，使用垫块、钢楔等材料进行辅助调整，将柱体吊装误差控制在设计允许范围内，然后再使用厚钢板焊接固定。值得注意的是在进行第一段柱体吊装时应采取防护措施，以避免柱体吊装过程中对地脚螺栓造成破坏。

4.4 钢结构主梁吊装施工

钢结构主梁与柱体之间的连接效果在很大程度上直接影响着钢结构的稳定性与性能，务必要予以高度重视，合理应用主梁与柱体连接工艺去保障高层建筑钢结构施工质量。在主梁吊装全程使用测量仪器跟踪测量柱体间距、轴线位移、标高等位置参数，使用限位钢板调整主梁与柱体的位置，通过持续性的监测与复核确保梁柱整体位置参数的精准性。然后再使用焊接工艺调整预留焊缝，三次紧固吊装主梁与柱体之间高效连接的高强螺栓。此外，由于主梁吊装及连接工艺比较复杂，且对钢结构安装施工质量的影响较大，因此，应适当加大重视力度，事前要重点检查防护措施是否得当，以防止高空坠物等问题的出现，同时保障高空作业的安全。

4.5 构件位置参数测控与预变形工艺

位置参数测控是每一个钢结构构件安装施工中都必须要重视的环节，应结合具体的施工阶段科学选择作业空间，合理布置测量控制网点，将位置参数测控贯穿构件安装施工全周期。在构件就位那刻起测量其位置参数，然后结合安装施工技术要求校正相关参数并进行复核，在固定和连接构件后再次测量钢结构整体结构空间位置，并进行数据校正。此外，在安装施工过程中如果结构内部应力发生变化，还应结合具体情况应用预变形工艺，以减轻安装过程中因内部应力变化对结构稳定性造成的影响。

4.6 钢结构现场焊接技术

焊接是钢结构安装施工中经常使用的技术手段，主要用于钢结构梁与柱、梁与梁等不同构件的连接，现场焊接技术的应用效果在一定程度上直接影响着钢结构安装施工的质量。尤其是针对高层建筑，在进行钢结构焊接安装施工时务必要把握以下焊接技术要点。首先，焊接技术会受到温度及环境的影响，比如现场焊接温度应高于0℃，现场风力应控制在每秒5m 以内等，因此在焊接施工过程中应尽量创造适合焊接操作环境。比如，如果现场温度过低，应提前进行焊接预热；如果现场风力过大，或雨量过大，应加设防雨防风装备[5]。其次，钢结构焊接需要遵循一定的顺序性，比如由主梁、压型钢板支托至压型钢板点焊，应严格按照焊接规范执行焊接操作。再次，针对不同位置的构件焊接，应科学应用相应的焊接工艺，比如焊接柱与柱之间接头时应同时安排两位焊工对向作业，并安排专业人员结合不同的焊条及焊缝调整电流，以保障焊缝焊接质量。此外，应在完成焊缝焊接操作24h 立即检验焊接质量，对不达标项目及时实施返修操作。

4.7 钢结构涂装

随着时间的推移，钢结构会因水分、酸雨等因素的影响而出现生锈腐蚀的问题，久而久之会对钢结构造成破坏，从而影响钢结构的稳定性，而钢结构质量与稳定性直接影响着高层建筑使用的安全性，因此需要对钢结构进行防腐处理。此外，火灾是影响建筑使用安全的重要隐患，尤其是随着建筑高度的不断刷新，建筑体内汇聚的使用者越来越多，发生火灾的风险概率也越来越大，在钢结构中涂刷防火涂料有助于提升高层建筑结构的防火性能及防火等级，从而更好地保障高层建筑的使用安全。与传统热浸镀锌等操作相比，对钢结构实施涂装防腐涂料和防火涂料操作更为便捷，且施工成本更低，在高层建筑施工领域得到了更为广泛的应用。由此可见，使用防腐、防火涂料对钢结构实施防腐、防火工序是提升钢材料抗腐蚀及防火能力的必然要求，一般情况下，会先在钢结构底层涂刷环氧底漆等防锈漆，再涂刷防火涂料，最后再涂刷面漆，以保障高层建筑整体的安全性与美观性。