超高层建筑钢结构施工的关键技术和措施

【摘要】 钢结构以其特有的优点在建筑工程中广泛使用。但随着钢结构工程数量的增加，出现一些施工问题。因此，加强钢结构的施工技术控制管理对于保证建筑施工质量具有积极意义。

【关键词】建筑钢结构；施工技术；控制

中图分类号： TU74 文献标识码： A 文章编号：

1、前言

我国炼钢工艺技术的发展促使建筑施工中对钢结构的使用更加广泛，加之钢结构特有的自重轻、施工周期短、抗震能力强等优势促进了其技术的发展。对于高层、超高层建筑，钢结构是最佳选择。

2、我国高层型钢结构的发展现状

我国钢结构业近年发展极为迅速，已涌现出一批具有相当规模的钢结构加工企业。钢构企业总数已发展到上千家。其中年产能力在 5～15 万t之间的有10多家；装备水平、生产技术、经营管理能力接近国际水平的也有10多家。这些企业设计、制图、放样基本上是由计算机用各种专门软件完成，能承担我国国家级工程的钢结构制造。如大跨度桥梁、巨型水坝闸门、高层和大跨度房屋结构等。在市场机制下，一大批中小规模的加工企业应运而生，虽然年产能力不足1万t，但这些企业有着自己的优势和特长，可弥补大企业的不足。此外，随着国外资本和技术设备进入中国，出现了许多中外合资企业、独资企业、民营企业、股份制企业等，我国钢结构行业发展在体制、规模、加工方向等方面形成了多样化。2005 年我国钢结构产量已达1500万t，产值约1200亿元。但当前钢结构行业面临着：钢结构产能远大于实际产量，很多企业任务不足，生产能力不能发挥，造成较大的供需差距，导致恶性竞争，相互压价等混乱局面。

3、钢结构的施工优势

3.1 钢结构的自重轻，有效空间大。

自重轻的特点能够使钢结构建筑反应快，具有很好的抗震效果。有效空间大是由于钢结构的抗压强度大，在同等条件下，相比于其他建筑，能够缩小截面，进而获得更多的利用空间。

3.2 钢结构绿色、节能又环保。

钢结构的施工材料是可以再次利用的，其产生的建筑废料比其他建筑结构要少很多。随着经济的发展和人们对可持续发展的认识不断加强，对生活环境和办公环境的要求也会越来越高。未来的建筑会向着绿色建筑的方向发展。钢结构建筑正是符合这个发展趋势，又能够保证人们对高品质的建筑居住条件的要求。

3.3 利用钢结构进行高层建筑施工可以大大缩短施工周期。

高层钢结构建筑的施工和其他建筑结构不同，它无需搭设太多的脚手架，一般在厂制作后可以直接用于现场安装，无需在现场进行再加工；高层建筑钢结构的模板可采用压型钢板，无需再另外支设。这些都为高层建筑施工节省了大量时间，大大缩短了整个施工周期。

4、超高层建筑钢结构施工技术

4.1 材料的选用

钢结构的优点有很多，上文已经做了阐述。但它也具有一些缺点，比如导热系数大、耐火性差。随着冶炼技术水平的快速提高，耐火钢的研制并投入生产使用为钢结构的发展创造了一定的基础。当前在市场上使用的是B400RNQ 和 B490RNQ 两种型号的耐火钢，这些钢种在承受600℃高温的时候，抗压强度仍然能够保持在150～220Mpa。在超高层的建筑中，使用框剪、框筒结构的时候，其经济的计算方法是：钢结构造价约等于钢材总费用的40%，制作安装费用约为30%，防火涂料费用约为30%。

4.2 制作与安装

（1）在制作与安装的过程中，会应用到大量的测量仪器以及量具，对于施工材料进行测量，保证施工的准确性与规范性。测量仪器以及量具的准备是前期工作，需要将这些工具准备齐全，保证工程能够顺利进行。其中对于测量仪器等的选择要符合国家的相关规定，确保测量数据的准确性，并且还要对仪器进行定期的检验，确保各项指标符合国家的标准。

（2）定位轴线、标高和地脚螺栓

在进行钢柱定位时，要根据施工现场的具体情况具体分析，轴线应设置在建筑物的外部。在建筑物的高度超过 100 米的情况下，应该设置控制桩，对于后期使用经纬仪或者是激光仪提供基础，控制桩的设置要满足一定的规定，保证在视野上符合仪器功能的发挥。钢柱设置的长度要能够满足起重和运输的需求，在正常情况下，每两到三层设置一节。在安装的过程中，定位线要从地面引起，严禁使用下层柱的轴线，以保证安装位置的准确性。在进行柱脚的施工中，一般都是采用埋入式进入混凝土的基础部位，并且要安装必要的控制螺栓。

(3)钢柱的制作与安装

钢柱在整个建筑中承载着全部的重量荷载，支撑起建筑结构，所以钢柱所发挥的作用非常重要，对其制造标准要严格把握，一定要符合规范标准的准确参数设置。因为钢柱所承担的责任重大，所以必须严格规范，对于每一根钢柱都要编号，在安装时，按照编号逐一进行，在这个过程中，就算是两个柱的尺寸完全一样，也不能够换着用，还要严格按照编号安装。在高度超过 100 米的建筑中，就算是超高层建筑，对于这种建筑的钢结构一般会将其分为八至十二节。在钢柱制作的过程中，要充分的考虑到使用中的荷载受力情况，由于在使用的过程中，要承担全部构件的荷载，所以会对钢柱产生巨大的压力，可能会引起局部变形，由此就需要考虑到压缩变形的参数，在下料时的长度和设计时的长度会存在一定的不同，会有预留的比例。钢柱标高的控制一般有两种方式：

①按相对标高制作安装。对于钢柱的长度允许存在一定的误差，但是一般要控制在三毫米以内，这个数值不包括在焊接时和受到荷载时的变形，但是这种方法一般适用于十二层以下标准要求不高的建筑物。

②按设计标高制作安装。在安装中钢柱所累加的标高在总的尺寸上应该符合规定的要求，钢柱在节点上的变形以及竖向荷载引起的变形所产生的长度差，都应该在制作的过程中有所体现，在总的高度上要完全符合设计的要求。

（4）框架梁的制作与安装

高层、超高层框架梁一般采用 H 型钢，框架梁与钢柱宜采用钢性连接，钢柱是贯通型，在框架梁的上下翼缘处在钢柱内设置横向加筋肋，框架梁应按设计编号正确就位，为保证框架梁与钢柱连接处的节点域有较好的延性以及连接可靠性和楼层层高的准确性，在工厂制造时，在框架梁所在位置设置悬臂梁，悬臂梁上下翼缘的连接采用衬板熔透焊缝，腹板采用高强螺栓连接。由于钢筋混凝土施工允许偏差远远大于钢结构的精度要求，当框架梁与钢筋混凝土剪力墙或钢筋混凝土筒壁连接时，腹板的连接可开椭圆孔，并应保证孔边距的要求。框架梁的翻样下料长度同样小于等于设计长度，需考虑焊接收缩变形可用经验公式计算再按实际加工之后校核，确定其翻样下料的准确长度。框架梁上下翼缘的连接可采用高强螺栓连接或焊接连接。

4.3 楼盖的设计

高层、超高层建筑的楼板和屋盖有很大平面刚度，而且钢柱和竖向构件具有很好的协调作用。在钢结构的建筑楼板和屋盖，通常会使用轧制的托型钢板加现浇钢筋混凝土楼板和屋盖，而且厚度控制在150mm。在当前的设计中，钢构混凝土楼板和楼盖是没有考虑其与钢梁的共同作用的。这是由于设计人员对于梁板的计算原理不太了解或者是由于计算繁琐，为了简化计算过程，就按照平板进行计算。这样会产生不好的后果，不但增加了危险性，又增加了钢梁的用钢量。如果使用钢梁和混凝土楼板的共同作用的组合梁，再计算正确，钢筋配合合理，就能够节约用钢量约20%左右，而且还不需要进行钢梁的稳定验算。

5、结束语

随着超高层建筑在我国的广泛兴起，必将推动钢结构技术的发展。在进行钢结构的施工过程中，要严把施工质量关，按照施工要点进行施工，保证高质量的建筑工程。

参考文献

[1]张炬金，浅谈大型钢结构施工应注意的问题. [J]建筑安全2012

[2]马金彬，高层钢框架结构施工工艺与焊接变形分析[J].重庆建筑，2012

[3]李斌，钢结构在高层建筑中的应用[J]建筑工程，2012

[4]王艳梅，超高层钢结构建筑的施工要点控制[J]建筑工程，2012

[5]范明明，钢结构使用和发展趋势概述[J]土木工程，2013