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超高层建筑钢结构加工与安装技术的探讨周光泽

发表时间：2020/5/6 来源：《基层建设》2020年第2期作者：周光泽

[导读] 摘要：在超高层建筑工程中，钢结构形式应用范围越来越广泛。特别是高度超过200m的建筑，一般都需要使用钢结构，利用其自身强度高、质量轻、抗震性能好等优点，提高建筑使用安全性。

        广西建筑产业化股份有限公司广西贺州市 542800
        摘要：在超高层建筑工程中，钢结构形式应用范围越来越广泛。特别是高度超过200m的建筑，一般都需要使用钢结构，利用其自身强度高、质量轻、抗震性能好等优点，提高建筑使用安全性。因此，对超高层建筑钢结构施工技术进行研究具有现实意义，有利于推广钢结构的应用。
        关键词：超高层建筑；钢结构加工；安装技术
        引言
        在超高层建筑施工过程中，对钢结构的安装和施工具有严格的施工标准和要求。基于此，相关技术人员应该根据设计要求和安装规范进行科学设计和安装。结合多方面要求标准，选择最合适的施工技术类型，以最大限度地保证建筑工程质量基础。因此，针对超高层建筑钢结构应用特点，工作人员需要严格把控钢结构施工技术的应用要点，为充分保证超高层建筑的安全稳定性负责。
        1钢结构特点
        （1）材料强度高，自重较轻：钢材强度较高，弹性模量高。其密度比值要比混凝土和木材相对较低，所以在受力条件相同的情况下钢结构的构件截面小，自重轻，有利于运输安装，使用的结构具有跨度大，高度高，承载重。（2）钢结构的钢材韧性塑性好，材质均匀，钢结构的可靠性高：能够承受冲击、动力载荷，有很好的抗震性能。钢结构材质均匀，使用于同性材质。由于钢结构的工作性能比其他材质更符合计算理论，因此钢结构的可靠性能高。（3）制造和安装机械化的程度高：钢结构的构建在工厂制造和工地拼装方面提供了便捷。工程的机械化制造钢结构的生产效率高、成品的精度高。因此钢结构是工化程度最高的。（4）钢结构密封性能高：因为焊接结构能够完全密封，所以它的气密性和水密性很好。
        2工程概况
        某超高层写字楼建筑集办公、商业、住宅、餐饮娱乐等功能于一体，建筑总面积为2.806×105m2，占地面积3.53×104m2，主要由2栋42层的写字楼和5层商业裙房组成。其中，建筑地上面积2.226×105m2，地下面积5.80×104m2，设置有2层地下室结构，主要用作停车库和设备用房，人防六级。从该工程的结构特点来看，主体钢结构包括2栋塔楼的钢结构部分以及裙房的钢结构部分。2栋塔楼具体为钢框架支撑结构，中间5层裙房主体为钢框架结构，部分裙房为钢筋混凝土框架结构。在建筑6层以上，主要采用小钢架桁架搭建楼板，并采用钢结构柱作为核心筒的支撑柱。裙房钢结构主要包括矩形钢管混凝土柱和钢梁，属于钢框架施工内容。
        3超高层建筑钢结构加工技术
        3.1箱型结构加工技术
        箱型构件包括箱型柱和箱型梁，均由2块盖板和2块腹板组成，采用全熔透焊坡口形式，以满足箱型构件强度要求。在构件内部设置横隔板、加劲板。在该工程中，箱型钢结构构件采用Q345GJG和Q390GJC型钢材，板厚小于44mm，按照高层钢结构钢板标准验收。在箱型钢构件焊接施工中，采用埋弧焊方式完成板件拼接，在内部隔板和加劲板焊接过程中，采用CO2气体保护焊接技术。下料前同样需要对钢板进行矫平，并在下料后进行二次矫平，严格控制构件加工精度，确保局部平整度偏差在1mm以内。
        3.2H型钢梁加工技术
        在H型钢梁加工过程中，钢板加工前要进行矫正和平整，在钢板矫平机上进行加工。进行钢板矫正的目的是消除钢板的轧制应力，而且可以增强其表面致密度。然后进行放样和排版，根据相关技术规范，控制钢梁翼腹板的焊接缝错开200mm左右，翼缘焊缝与加劲板、腹板都应相距200mm以上。在放样时，零件的焊接加工应预留一定收缩量。由于H型钢为直条式构件，在下料时可以采用NC直条切割机，并控制好切割余量。坡口加工可采用自动或板启动切割方式，然后进行边缘打磨。完成H型钢组立和焊接后，要对其进行校正，控制每次矫平量在3mm以内，经多次矫正达到质量要求。

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        3.3复杂节点加工技术
        在复杂节点加工过程中容易出现焊接变形较大的问题，需要做好定位工作。可采用箱型梁作为胎架的组装面，划出安装构架线。在上立柱定位时，主要采用平台中心线进行定位，并控制好坡口间隙和垂直度。在下节点构件定位时，主要根据箱型构件端面企口线进行定位，同样需要控制坡口间隙和垂直度。最后利用经纬仪和地样线对牛腿组装精度进行检测，尽可能提高钢构件加工技术质量。
        4超高层建筑钢结构安装技术
        4.1预埋螺栓
        在钢结构预埋螺栓项目建设的时候，一定要坚决把控螺栓安装位点的基本轴线和高度进行精准的确定，准确的测量独立柱地脚螺栓组两者距离的差值，然后在制造平面图的过程中，标示出偏差的数据和方向。并且相关技术人员要对地脚螺栓钢柱安装孔采取仔细的监测，从而保证安装孔的安装达到要求。对区型钢板进行建设的时候，一定要提前规划好，保证项目建设能够统筹规划。因为这项工作具有很多的关联性，在区型钢板建设的速度也要好好控制，只有这样才能保证项目建设人员的安全，最终确保钢结构项目建设的质量水平。
        4.2钢柱安装
        在钢柱安装施工过程中，可采用塔吊设备分段完成吊装，根据现场实际情况布置施工作业面，按照塔吊起重能力对钢柱进行分段，确保施工过程的安全性。在上述工程中，受现场条件的制约，钢构件运输到现场后不能在场内卸货，需要在临街一侧临时停靠。按照卸货点半径为27m、塔吊起重为161kN（16.1t）进行设计，需要对9根Z1钢柱和1根Z3钢柱进行分段处理，其余钢柱可按照全设计进行吊装。此外，在钢柱吊装施工中还要控制好吊点设置，可采用4个临时耳板作为吊点，确保吊装的平稳性，防止钢构件出现变形。
        4.3钢梁安装
        在钢梁安装施工中，其安装数量远超过钢柱数量，但钢梁重量较轻，可以采用快速绑扎和提升方法，提高吊装施工效率。钢梁采用高强螺栓与焊接连接形式，在吊装就位后，可采用普通螺栓进行临时固定，先完成腹板连接板的临时连接，经过校正后，再改用高强螺栓固定，保证其拧紧和焊接质量。钢梁平面施工可以按照从里向外的顺序进行对称吊装，立面则按照从下至上的顺序进行施工。总体安装顺序随钢柱进行，在钢柱安装完毕后，连接柱间钢梁，形成稳定框架结构。在钢梁安装施工过程中需要做好轴线和标高校正工作，确保框架整体安装精度。同时应注意检查钢梁和连接板贴合方向，及时处理出现偏差的螺栓孔，在处理过程中不能采用气割扩孔方法，而应采用绞孔机进行扩孔。
        4.4核心筒安装
        在核心筒安装施工中，该工程的核心筒结构由9根焊接矩形钢柱及桁架支撑体系、水平支持体系组成，采用塔吊分段和分片吊装施工技术，按照先柱后梁的顺序进行施工。为确保内外框架支撑体系的稳定性，在核心筒主要钢构件安装完成后，要及时进行外框架钢构件安装。在该工程中，核心筒钢构件安装均在塔吊吊装能力范围内，钢柱分块的最大质量为17.4t，钢桁架分块的最大质量为5.8t，采用的塔吊设备最大吊装质量为20t，可确保施工的顺利进行。在转换桁架钢构件吊装施工中，由于其分块质量小于塔吊最大吊装质量，可直接采用塔吊设备完成外框架转换桁架钢构件吊装施工，确保内外结构施工的同步性。
        结语
        综上所述，建筑行业改革和城市化进程的加快，促使建筑市场对超高层建筑工程建设质量和使用性能提出更高的要求，因此，有必要加强对钢结构加工与安装技术的施工要点进行准确灵活把控，在更好发挥钢结构优势性能的基础上，促进超高层建筑的可持续发展。
        参考文献
        [1]高智鑫.高层建筑钢结构施工技术分析[J].砖瓦世界,2019(16):79.
        [2]郭鑫.高层建筑钢结构施工技术现状与对策分析[J].山西建筑,2019(3):103~104.