超高层建筑钢结构施工技术与管理

摘 要：超高层建筑建设水平与钢结构施工技术密切相关，所以施工单位需科学掌握钢结构施工技术，加强管理，不断提升施工技术使用水平，以此保障超高层建筑整体建设质量，促进建筑行业良好发展。基于此，阐述超高层建筑钢结构概念及优势，探讨超高层建筑钢结构施工技术与管理方法，以提高超高层建筑的建设质量，提升建筑行业整体发展水平。

关键词：超高层建筑；钢结构；施工技术；管理

0 引言

超高层建筑的钢结构施工属于一项重要施工技术，其主要涉及钢结构的材料、结构设计、结构施工等不同环节。在施工期间，需要注重过程的管理以及质量检查监督管理，从设备材料的选择、前期规划设计到最终的施工，需要落实监管，以施工安全与质量为基础目标，保障超高层建筑的综合建设水平。在超高层加注施工期间合理应用钢结构，不仅可以保障整个建筑施工质量，还可以提高施工效率和整体收益。对此，探讨超高层建筑钢结构施工中关键技术和措施具备显著的实用价值。

1 超高层建筑钢结构概述

1.1 概念

按照民用建筑的通用准则，整体高度超过100 m或者是40层以上的建筑被定义为超高层建筑。超高层建筑因为楼层高，所以在具体施工中存在着比较多的技术要求。以往传统的混凝土施工方式已经很难满足超高层建筑施工的发展特征，钢结构的应用便成为了超高层建筑施工中的重要方式之一。

相对于传统混凝土施工方式，同等抗压条件之下钢结构的材料具备更小的构建面积，能够有效节省建筑的施工空间，提高建筑空间的利用率以及结构的施工效率。超高层建筑相对于传统混凝土施工更环保，施工优势更加突出。在满足安全的基础前提下，钢结构材料可以更好地满足国家的绿色节能发展要求。

1.2 优势

1.2.1 抗压性能突出

钢结构的施工中应用的材料主要是为钢筋，其属于韧性相对较高的一种金属材料，具备比较突出的抗压性能。在超高层建筑中，应用不同性质的钢筋材料可以提高建筑的整体稳定性。对于一些地震灾害频发的地区，超高层建筑施工中采用钢结构可以更好地提高整个建筑的抗压性能。

1.2.2 安全性好

普通建筑施工以往主要是采用混凝土材料进行施工，建筑投入使用后可能会出现各种质量问题，例如结构裂缝、不稳定等，这对超高层建筑危害相当严重。在超高层建筑施工期间采用钢结构，可以借助钢筋焊接的方式进行施工，有利于减少裂缝以及结构变形的可能性，更好地保障整个项目的施工质量与建筑安全。

1.2.3 效率高

混凝土材料在建筑施工中存在时间成本，在施工中还会涉及混凝土材料的质量控制的问题。而在超高层建筑中应用钢结构进行施工，施工材料质量以批量为基础进行检查，材料控制难度较低且控制效果较好。在施工中也需要进行施工材料的加工处理，所以在具体施工中具备明显的效率优势[1]。

1.3 影响钢结构施工的因素

同普通建筑施工相比，钢结构施工有着自身独特的一面。因为其高度原因，在设计与施工标准层时，应用钢结构是非常必要的。钢结构施工过程中，会受到许多因素的影响，例如，施工资源、场地条件、结构类型、荷载传递、技术能力等方面，这些因素都会影响超高层建筑钢结构施工质量，对超高层建筑施工进度、安全性和质量都会带来不同程度的伤害。

2 超高层建筑钢结构施工技术与管理

2.1 超高层建筑钢结构施工技术

2.1.1 施工前準备工作

在施工开始之前需要全面进行图纸审查。钢结构的施工图纸属于超高层建筑结构施工中最为重点的施工技术文件，在施工开始之前，需要先组织相关专家做好施工设计图纸的评审，明确施工图纸的设计标准以及工艺技术选择、技术规范选定及其与超高层建筑之间的契合度。在图纸审查期间，相关施工人员还需要进一步掌握施工结构以及施工方式，从而提高整个项目的施工效益。

钢结构材料属于超高层建筑主体结构中的重点，抗压强度以及承载力相对于同等条件的混凝土材料具备显著优势，但是因为钢制材料存在导热系数相对较大的特征，所以在耐火方面的性能存在通病。

超高层钢结构主体施工期间存在着比较多的工序以及工种同时开工的现场，所以在施工现场必须做好施工之前的全面部署，确保不同工种之间可以有序、协调地配合完成施工。具体来说，就是确保钢结构施工时间的准确性，缩短施工时间跨度，在确保钢结构主体安全性以及施工质量的基础前提下，尽可能提升结构施工的综合效率，提高施工效益。

2.1.2 超高层钢结构测量技术

科学落实精准的测量工作，能够有效保证超高层建筑钢结构施工准确性和有效性。超高层钢结构实际施工中，对建筑结构高程、垂直度要求比较高，如果这两项指标数值偏差过大，则会给建筑物安全使用带来非常不利的影响，最终导致建筑结构整体受力不均，从而埋下安全风险隐患。

要想提高测量准确性，测量工作人员在实际测量时，需充分考虑建筑功能及设计特点，制定科学、合理的测量计划，采用全站仪和激光经纬仪设备，对四角轴线坐标桩实行测设。全站角度误差允许数值为1，测距系统误差值为2 ppm，按照二级导线点，设定精度。轴线控制桩测量工作开展期间，工作人员需要保证放线标准性，并加大现场保护力度，将控制桩作为中心，周围砌砖，内部填浆，搭设钢管，并做好保护措施[2]。

2.1.3 超高层钢结构吊装技术

开展超高层钢结构施工时，工作人员要对吊装操作进行严格的控制，以确保建筑质量和安全，充分满足工程项目施工进度要求。进行吊装时，按照操作规范要求执行技术标准。钢结构吊装作业前，要测试起重机的性能，检测设备稳定性，保证吊装作业的稳定性。遵守吊装操作规范，避免起重机械设备出现超负荷运行的情况。对钢丝绳和索具进行细致的检查，采取力学测试来保证设备配套应用。采用专门的连接板对吊挂点进行衔接，并对钢构件实行必要的加固处理。

在构件吊装就位之前，要严格检验已完成的部分工序。检测预埋件尺寸、数量以及位置，准确定位钢结构轴线与高程。对钢构件进行紧固处理，并绑上溜绳，确保牢固后进行起吊操作，适当调整方向与位置，尽可能降低偏差，以防威胁工作人员与设备运行安全，充分保证起吊安全性和可靠性。

在吊装过程中，要合理的控制起吊速度，避免快速提升和下降，确保吊装钢构件稳定性。在雨季开展施工时，必须做好相应的防滑措施，在夜间开展施工时，要注意照明充足。在钢构件完成吊装施工之后，应对每个构件进行检查，以确保每个部件对应的上下螺孔合适。

2.1.4 超高层钢结构建筑焊接技术

超高层钢结构施工复杂，涉及内容多，对施工质量有着极其严格的要求，并且大部分构件都需要用到强焊接施工工艺。外加钢结构承载量相对较大，结构位于空间上比较高的位置，施工过程中容易受各类因素及气候条件影响施工质量和效果。

要想保证超高层钢结构施工顺利进行，需要在施工之前制定可行、完备的焊接施工防范，综合考量焊接施工特征，实施工艺试验，科学设计工艺参数，并选择适宜的焊接工具，以确保结构焊接效果。

对于难度比较高的焊接工序，由专业水平高的人员进行焊接，以此提升焊接成品检测达标率。对于钢柱间对接、梁柱间焊缝，可采取前预热、焊后保温、对称焊接等工艺进行，以确保焊接质量。超高层焊接中，钢结构厚板焊接衔接比较关键，许多厚板焊接选定在上下钢柱间衔接部位。焊接操作时，需要损耗大量的时间与成本，再加上超高层上风力一般都比较大，温度波动十分的明显，难以保证焊接质量，对此技术操作人员需要认真落实焊接工艺要求，做好事前控制。

2.1.5 超高层变形技术

超高层钢结构如果控制不力，则会导致变形的问题，影响高层安全稳定性，只有全面做好变形监测，才能实现目标。变形监测包括深基坑、建筑物沉降、建筑物空间三维变形监测。基坑水平位移观测必须要在土方回填完毕后进行。建筑物检测需在首层离开室外地平 0.150 m外坪高处，按沉降观测规程埋点做好沉降观测[3]。一般使用暗标埋设法进行监测，沉降观测精度为 0.1 mm。建筑物空间三维变形监测，主要通过数据模型做好现场的模拟，实时进行监测，确保不出现变形，保证施工达到设计的标准要求。

2.2 超高层建筑钢结构施工管理

2.2.1应用BIM 技术

超高层建筑的钢结构施工期间，为了更好地保障施工安全以及施工质量水平，需要应用相关的技术管理措施，结合全新的信息技术保障结构体的施工有效性。借助对施工数据的监督控制，保障结构体施工期间建筑主体达到相应的设计要求。借助对现场的安全管理，保障施工现场相关人员以及设备的安全性[4]。

在施工管理期间，采用 BIM 技术进行管理，可以预先掌握可能存在的碰撞风险，并采取有效措施规避结构之间的碰撞。超高层建筑的排水、电气、暖通等设备管线以及结构梁柱的位置关系均可以应用 BIM 技术进行建模展现，在主体结构施工之前作出准确的判断，并及时发现及时调整，从而保障钢结构和建筑系统之间不会出现任何碰撞。BIM技术的应用有助于更好地完成建筑物内部空间的合理规划，提高整个建筑的综合施工效益。

在施工期间需要做好数据的全程性监控。超高层建筑的钢结构施工较复杂，施工条件相对较差，对钢结构的施工技术要求相对较高，为此在施工期间必须做好对施工数据的实时性监督控制，借助完善的仪器设备，保障结构体和施工图纸之间的基准线相同，并借助相应的设备对安装施工中存在的偏差进行严格的控制，保障超高层建筑的整体施工安全性。

在施工期间还需要做好安全管理工作。整个施工过程存在的安全风险相对较多，在施工中需要设置高层防护管理设施，搭建 1.2 m 的临时防护设施，保障高层施工安全性。在焊接施工期间，常将接火盆可以作为预防焊接火星的防护性设施。对焊接期间的气瓶等应当采用推车进行移动，以防气瓶倾倒等问题的发生[5]。

2.2.2 加强钢结构技术员培训和指导

为了保证钢结构在施工中的安全、稳定，必须针对具体的施工条件，制定相应的施工方案。在工程建设中，要对工程质量进行管理，就必须对其进行科学合理的设计和使用，这是确保工程质量的重要因素。在施工时，既要保证施工质量，又要做到科学、合理，避免出现重大事故。

需要对设计人员进行专业的培训和指导，以保证设计图纸在制订和实施中的科学性，使其与工程现场的实际状况相符。在施工期间，要指定一名专业的施工人员，对施工中的重点和难点进行指导，并加强与他人的沟通与交流。这样既能确保设计方案的编制与执行，又能有效地确保工程质量[6]。

2.2.3 完善施工控制机制

在工程建设中，要重视工程质量管理体系的建立，健全工程建设管理体制，保证工程质量。相关部门要针对其他建设过程中存在的问题，健全现行的工程质量管理体系，并建立相应的管理与处置机制。

加强钢结构工程的监督管理是十分必要的。在钢结构施工中，有些建筑工人在施工中往往采用不合理的施工方法，以达到节约工期、降低工程难度等目的，从而导致工程质量下降。通过对工程监理的严密监控，可使各类工程的各项工作得以科学、合理地进行，避免不规范的施工事故发生，从而使整个钢结构的整体质量得到有效的保障。要加强对超高层钢结构工程的监督与管理，并鼓励相关人员相互监督，树立安全观念，严守纪律，以保证其合理化。

3 结束语

在超高层建筑施工期间应用钢结构技术具备突出优势。在施工期间需要高度重视施工技术的控制与管理工作，以防火环保、安全稳定为基础原则，明确钢结构施工中存在的各种风险因素，并针对性地改进与优化施工技术方案。

在施工中，需要做好钢结构的设计以及安装施工密封等不同环节的技术改进，严格落实密封处理措施，确保钢结构的设计合理性。在密封施工期间必须保障高质量密封处理效果。在具体施工中，还需要基于超高层建筑的个体化特征，对钢结构施工方案进行针对性的改进与优化，从而提高整体施工效益。

参考文献

[1] 马昕，卜楠楠，田伟强.超高层钢结构工程总承包项目管理模式研究[J].建筑科技情报，2014（1）：13-19.

[2] 李思奇.超高层建筑钢结构施工技术与管理[J].建筑工程技术与设计，2014（20）：696-696.

[3] 李春光.超高层建筑钢结构施工技术与管理[J].建筑与装饰， 2017（1）：36，38.

[4] 赵伟.超高层建筑钢结构施工技术与管理[J].钢结构，2007， 22（12）：74-77.

[5] 周泽民，胡飞.超高层建筑钢结构施工技术与管理[J].智能城市，2019，5（20）：183-184.

[6] 吳力超.混凝土与钢结构工程中施工技术应用研究[J].智能建筑与工程机械，2022，4（10）：35-37.

收稿日期：2023-09-22

作者简介：胡凯（1979—），男，安徽蚌埠人，研究方向：建筑工程。