高层建筑钢结构施工分析

摘要:随着工程计算和施工技术水平的不断提高和理论研究的不断进步,以及新型更高强度钢材的不断研制,相信高层民用建筑钢结构会凝聚更多的高科技,从而得以更广泛应用。本文介绍了高层建筑钢结构施工的基本要求，分析了高层建筑钢结构施工技术。

关键词:高层建筑钢结构施工技术

中图分类号：TU97文献标识码：A文章编号：

Abstract: with the engineering calculation and the improvement of construction technology and theory research progress, and the new higher strength steel constantly researching, believe that high civil construction steel structure concentrated more high-tech, which can be more widely used. This paper introduces the high-rise steel structure of the construction of the basic requirement, and analyzes the high-rise steel structure construction technology.

Keywords: high-rise steel structure construction technology

钢结构是指以钢材为材料做成受力构件的结构,因其具有承载力强、自重轻、强度高、施工快、抗震强等优点,与钢筋混凝土结构相比, 在“ 高、大、轻”3个方面具有独特的优势。高层建筑钢结构是社会生产需要和人类生活需求的产物,是现代工业化、商业化和城市化的必然结果。而科学技术的发展,高强轻质材料的出现以及机械化、电气化在建筑中的实现等,为高层建筑钢结构的发展提供了技术条件和物质基础。

随着我国城市化进程不断加快以及我国钢产量跃居世界前列,建筑钢结构在综合经济效益和抗震性能上的优点,正逐渐的得到普遍的认可,发展钢结构建筑已成为工程建设的一项基本政策。由于钢结构具有抗风、抗震,减小结构占用面积,施工速度快,基础费用低等优点,钢结构正逐步成为工程机构中优先考虑使用的结构类型。我国现代高层建筑钢结构起步于80年代中期,第一栋高层建筑钢结构为深圳发展中心大厦（43层、高165M）。此后,北京、上海、深圳、大连等地又陆续有高层建筑钢结构建成。著名的有北京京广中心（60 层、高208M）,深圳地王大厦（81层、高325M）,深圳赛格广场（72层、高292M）, 上海希尔顿饭店（44层、高144M）, 金茂大厦（91层、高365M）,上海浦东国际金融大厦（56层、高226M）,香港中银大厦（70层、高369M）,天津津塔写字楼（地上75层,地下4层,高336.9米,绝对高度现居华北第一,全球第十七）以及台湾最具代表性的高层钢结构建筑―――台北101大厦（101层、508M）。

据文献统计,我国已建和在建的高层钢结构建筑（含钢筋混凝土混合结构和组合结构）已达80 多幢,总建筑面积600 多万平方米。目前统计资料显示,高层建筑中,钢结构所占比例有所增加,可见高层建筑特别是超高层建筑最适合的结构类型是钢结构或以钢为主的混合或组合结构。这充分体现了钢结构具有广阔的发展前景。

一、高层建筑钢结构施工的基本要求

在高层钢结构施工现场工作时,首先要明白节点固化图的布置,制定合理的高层施工工艺。根据工程机械设备本身的特点去严格机械的使用工序,做到每个工序相互衔接合理,加快工程进度。根据结构的不同特点,选择合适的天气去完成焊接等工作,一定要保证施工质量,为了缩短工期,要严格执行制作工艺,减少处理现场的时间,要做到对分区、分层、分阶段去控制质量,防止误差的累计太多,牢固树立安全第一的原则,防范措施要严谨,施工质量检查到位。

建造一幢超高层大楼，涉及到土建、钢结构、玻璃幕墙和各类设备的安装，使用的测量仪器和使用的钢尺必须由国家法定的同一计量部门由同一标准鉴定。

钢柱的定位轴线可根据场地的宽窄，在建筑物外部或内部设置控制轴线。本工程高度在100 m，设置二个控制桩，以供架设经纬仪或激光仪控制桩的位置，要求以能满足通视、可视为原则。

钢柱的长度以满足起重量的大小和运输的可能性，一般为2～3层为一节，对每一节柱子安装不得使用下一节柱子的定位轴线，应从地面控制轴线引到高空，以保证每节柱子安装正确无误，避免产生累积误差。

柱脚与钢筋混凝土基础的连接，一般采用埋入式刚性柱脚，地脚螺栓是在安装就位第一节钢柱时，控制平面尺寸和标高的临时固定措施。

二、高层建筑钢结构施工技术

1、塔吊

塔吊在施工现场的作用是巨大的,所以要对塔吊的选择要慎重,一定要选择符合施工要求的,还有就是布置的位置以方便施工以及以后的拆卸等问题,附着塔吊因为造价很高,所以在选择的时候要考虑这点,如果工程设计师180m,那么就要采用210m的塔吊比较合适,这样,即从经济上考虑,又在施工成本上节约,内爬式塔吊在高层建筑现场施工中应用的比较普遍。

2、吊装

在建筑施工中,吊装一直以来都是第一工序,也是控制整个工程的一个工序,起着重要的作用。钢结构吊装要采用结构平面、立面形状整体吊装的很多,所以一定要注意安全问题。在吊装的形式,数量,以及钢结构的摆放位置上要根据现场的实际情况去考虑,要根据施工的需要,把现场划成几个区,各个工序的设备及材料要按照规划区摆放。一般来说吊装的总原则是如下。

（1）在一个平面内,要从中心位置,核心筒逐步向四周去展开吊装,从中间位置的单元,要先构件成一个稳定的单元刚度柱,要先吊装柱,再吊装梁,在一个柱网单元固定后,在依次在周围吊装两个单位,三个单元,直到最后全部吊装完成,一定要进行钢结构的全面校正工作,保证工程质量。

（2）竖向吊装顺序(以一柱三层为例):先安4根钢柱下层框架梁测量校正螺栓初拧中层框架粱上层框架粱测量校正螺栓初拧测量校正终拧高强螺栓焊接焊缝检测散铺上层压型钢板与栓钉焊接下、中层压型钢板散铺与栓钉焊接下、中、上层钢梯、平台吊装楼盖钢筋混凝土楼板施工。

3、焊接高层钢结构具有工期紧、结构复杂、工程量大、质量要求高的特点,而焊接作为钢结构施工的重要工序,其焊接顺序与工艺参数的选择与施焊水平对工程的“安全、优质、高速”的完成影响重大。本工程约15000工钢结构安装施工任务,月施工最快完成9层;采用CO2气体保护半自动焊完成了超厚钢板焊接的施工( 最厚达100mm),整个工程的焊缝100％ 超声波探伤,100％合格,一次探伤合格率达98％ ;在钢结构吊装方面,经过项目技术人员不断探索与总结,解决了超高层钢结构空间定位及折线形钢结构箱型柱吊装技术问题,且整体垂直度最大偏差9mm。

（1）确定焊接顺序。①平面内:应从建筑平面中心向四周扩展,采取结构对称、节点对称和全方位对称的顺序焊接。②竖向上:L层框架梁压型钢板支托下层框架梁玉型钢板支托中层框架梁压型钢板支托焊接检验(柱柱焊接可在梁焊接前进行,也可于之后进行)。③ 柱一柱焊接应由两名焊工相对,两面等温、等速对称施焊。④柱梁节头的焊接,一般先焊H型钢的下翼缘板,再焊上翼缘板。一根梁的两个端头应先焊一个端头,待其冷却至常温后,再焊另一端。

（2）确定焊接参数。选定工艺后,焊接QC小组在项目组的带动下通过工艺评定,编制出一整套切实可行的适用本工程特点的CO气体保护半自动焊接方法及参数。首先确定攻关目标,用ABC法找出影响质量的原因．并进行系列分析,针对这些问题找出相应的对策措施;建立了有效的质量保证体系,制定完善的工艺指导书。经过反复试验,确定了运用于横焊、平焊、立焊、斜立焊的丁艺参数;通过对焊丝的伸出长度、焊缝层问清理,焊枪施焊角度反复摸索,形成了

一整套的施工要领;为使焊接环境处于相对稳定状态,加强了施工防护措施和辅助措施。经过项目组和焊接QC小组全体人员的不懈努力,很好地解决了CO气体保护焊应用在超厚件立向、斜立向接头上的焊接工艺问题。

4、安全施工

安全施工是钢结构施工中的重要环节,超高层钢结构施工的特点是高空、悬空作业点多。在施工过程中,仅螺栓就有40万颗,这些零件虽小,但如果从l00m以上的高空掉下去,后果可想而知。针对超高层钢结构施工的特点,采取事前与过程控制相结合的方法,即事先采取防护措施(如防坠板、防坠器、安全梯、缆风绳等),并加强对施工人员的安全教育,坚持安全巡视制度。

工程在吊柱子时外墙设置网,吊框架梁时架设临时活动式走道,并随框架吊装逐层升高;拧螺栓时在梁端挂设吊篮,焊接时搭设操作平台,另外做到及时铺设楼层压型板以确保施工安全。

总之，高层、超高层建筑的发展体现了发达国家的建筑科技水平、材料工业水平和综合技术水平，也是建设部门财力雄厚的象征。更好实现钢结构在高层建筑中的施工与运用，则有助于推动建筑行业向更为广阔的新纪元进军。

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