浅谈我国高层钢结构建筑的发展及其安装技术

摘要：近年来，我国经济的飞速发展使得人们对生活质量提出了新要求，建筑物作为人们生活和工作中不可缺少的基础设施，其施工技术越来越受到人们的关注。钢结构建筑物作为现代化建筑施工的主要方式，它以整体性好、耐久性高、功能多样的优势得到了社会各界人士的重视。本文针对我国高层钢结构建筑物的发展与安装技术要点进行了深入分析。

关键词：钢结构；高层建筑；施工技术；钢材

进入新世纪以来，我国各大城市都发生了这么一种变化，那就是钢结构建筑物正在以前所未有的速度向着建筑领域迈进，在整个建筑工程中扮演着越来越重要的意义，已成为现代化施工建设中不可缺少的一部分。为此，在这里我们有必要对高层钢结构建筑的发展和施工进行分析。

一、我国的高层与超高层钢结构建筑的发展

在我国社会发展中，高层、超高层钢结构建筑物是改革之后出现的，经过三十多年的发展历史形成了成功建设成果，也积累了不少设计和施工经验。时至今日，我国已经编制了《高层民用钢结构技术规程》这一条例的颁布标志着我国高层钢结构建筑进入了正规化发展新时期，其施工技术、施工理念都得到了一定的优化。

1、钢材的国产化

自从改革开放以来，我国传统的计划经济体制逐渐被打破，以现代化市场经济体制为主的社会新制度逐渐兴起，为各行业的发展指明了新方向。与此同时，国内钢铁企业根据我国高层建筑钢结构设计标准规范要求制定出了我国的高层建筑钢结构生产标准，使得整个钢材性能得到有效的控制，其性能与国外相比较丝毫不差，甚至是有过之而无不及。

2、钢结构设计国产化

截至目前，我国已经建成的高层钢结构建筑物早已经超过了三位数，按照其结构类型可以分为钢框架-RC核心筒、SRC框架-RC核心筒、钢框架-支撑体系、巨型框架、纯钢框架等。根据有关数据统计得出，在目前我国的高层钢结构建筑中，大多数的结构都是以混合结构为主的。这种结构在施工建设的过程中存在着良好的控制优势，同时其施工可操作性强，有效的保证了工程施工质量，减少了工程的质量隐患。

钢结构设计在目前工程项目中主要可以分为两方面，首先是设计图纸阶段和施工详图阶段。其中现有的设计单位在工作中都是以国外设计标准为主的，在工作中不存在详细的构件图、节点图、钢材表等，这对于整个工程的招投标而言极为不便。因此在工程项目中，我们有必要提前设定出相关内容，为工程的施工提供理论参考。而对于节点设计问题上，我们需要多在理论上进行研究，从结构的能耗、减震方面入手，这样有助于提高工程的设计效益。

二、高层及超高层结构体系

在现代化的工程项目中，高层、超高层建筑结构的划分已经形成了详细、科学的规范，但是就结构的设计规范、抗震规范、防火规范方面还没有给出一个统一的规定。在目前的工程项目中，人们普遍的认为超高24米的建筑物已经是高层建筑物了，而超过60米的建筑物则为超高层建筑物。同时在设计的过程中按照结构体系分析，建筑物的使用功能、高度、施工场地的地震问题、工程的科学性等相关原则入手，形成综合的设计流程。

就目前我国的高层钢结构体系分析，其在设计的过程中主要存在以下优势：首先，材质均匀，受力性能合理能够在设计和施工的过程中达到预计的受力要求；其次，钢材本身的塑性和韧性好，能够在工程中避免因为荷载变形而发生断裂，有助于提高结构的整体性；再次，钢结构的强度高、自重轻、造型优美、经济性、环保性优势突出，这样有助于顺应当今低碳经济的发展要求。

三、钢结构制作与安装

1、钢柱的安装

钢柱在高层、超高层、多层建筑结构中有着不可替代的作用，它的质量决定着建筑物的层高和整体高度，是承担建筑结构竖向荷载的主要构件。一般来说，钢柱在加工和施工的过程中必须要满足工程预计标准，确保工程施工的顺利进行。

100m高的超高层钢柱一般分为8～12节构件，钢柱在翻样下料制作过程中应考虑焊缝的收缩变形和竖向荷载作用下引起的压缩变形，所以钢柱的翻样下料长度不等于设计长度，即使只有几毫米也不能忽略不计。而且上下两节钢柱截面完全相等时也不允许互换，要求对每节钢柱应编号予以区别，正确安装就位。

矩形或方形钢柱内的加劲板的焊接应按现行规范要求采用熔嘴电渣焊，不允许采用其他如在箱板上开孔、槽塞焊等形式。

钢柱标高的控制一般有二种方式：

（1）按相对标高制作安装。钢柱的长度误差不得超过3mm，不考虑焊缝收缩变形和竖向荷载引起的压缩变形，建筑物的总高度只要达到各节柱子制作允许偏差总和及钢柱压缩变形总和就算合格，这种制作安装一般在12层以下，层高控制不十分严格的建筑物。

（2）按设计标高制作安装。一般在12层以上，精度要求较高的层高，应按土建的标高安装第一节钢柱底面标高，每节钢柱的累加尺寸总和应符合设计要求的总尺寸。每一节柱子的接头产生的收缩变形和竖向荷载作用下引起的压缩变形应加到每节钢柱加工长度中去。

2、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刚性连接，钢柱为贯通型，在框架梁的上下翼缘处在钢柱内设置横向加劲肋。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精确性，在工厂制造时，在框架梁所在位置设置悬臂梁（短牛腿），悬臂梁上下翼缘与钢柱的连接采用剖口熔透焊缝，腹板采用贴角焊缝。框架梁与钢柱的悬臂梁（短牛腿）连接，上下翼缘的连接采用衬板（兼引弧板）全熔透焊缝，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，腹板的连接板可开椭圆孔，椭圆孔的长向尺寸不得大于2d0（d0为螺栓孔径），并应保证孔边距的要求。

框架梁的翻样下料长度同样不等于设计长度，需考虑焊接收缩变形。焊接收缩变形可用经验公式计算再按实际加工之后校核，确定其翻样下料的精确长度。

框架梁上下翼缘的连接可采用高强螺栓连接或焊接连接，目前大部分采用带衬板的全熔透焊接连接。施工时先焊下翼缘再焊上翼缘，先一端点焊定位，再焊另一端。

腹板则采用高强度螺栓连接，要充分理解设计时采用摩擦型还是承压型高强螺栓。采用摩擦型高强螺栓的摩擦系数应选用合理。

四、结束语

近几年来，我国高层钢结构建筑物发展形势良好，可谓是钢结构快速发展的黄金阶段， 在这种时代背景下，传统的混凝土结构、砌体结构为主的施工模式必然发生变化。钢结构以其自身优越性在我国工程项目中所占的比例必然也会大幅度增长，其施工前景可谓非常广阔。

参考文献

[1] 张海升，王康强. 高层办公楼钢结构安装的施工方法[J]. 建筑技术. 2004（02）

[2] 李国强. 我国高层建筑钢结构发展的主要问题[J]. 建筑结构学报. 1998（01）