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超高层建筑钢结构施工的关键技术和措施张晓东

发表时间：2020/8/4 来源：《电力设备》2020年第8期作者：张晓东

[导读] 摘要：随着越来越多的超高层建设，超高层建筑材料运用标准也越来越高，高效、简单、易装成为建筑商对材料的要求，钢结构作为超高层建筑材料中的主体建构应运而生。

        (中国能源建设集团安徽电力建设第一工程有限公司淮南至精钢结构分公司安徽淮南 232000)
        摘要：随着越来越多的超高层建设，超高层建筑材料运用标准也越来越高，高效、简单、易装成为建筑商对材料的要求，钢结构作为超高层建筑材料中的主体建构应运而生。目前，我国很多超高层建筑都采用了钢结构，其施工工艺较为复杂，只有进行系统的学习，才能熟练掌握超高层钢结构施工技术，从而促进我国超高层建筑的发展。基于此，本篇文章对超高层建筑钢结构施工的关键技术和措施进行研究，以供参考。
        关键词：超高层建筑；钢结构施工；关键技术
        引言
        钢结构形式在超高层建筑中使用广泛，是超高层建筑的主流形式。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。
        一、超高层建筑钢结构的特征
        钢结构与其他传统建筑材料相比，具备更好的性能。钢材具有更好的强度和韧性，能够促进建筑结构稳定性的增加，而且其装配流程简单，能够简化施工流程，提高施工效率，方便主体建筑的后期改造与加固。钢结构可以显著提高超高层建筑的抗震性和质量。但是钢结构也存在着一定的缺点。钢结构的耐火性和耐腐蚀能力通常较差，耐火能力也远远低于传统的钢筋混凝土建筑结构，导致钢结构的性能与强度降低，危害超高层建筑的质量。
        二、超高层钢结构建筑的重要性
        随着我国科学技术的飞速发展，各行各业蓬勃发展，尤其是与民生密切相关的建筑行业，其成效对推动国民的居住环境、居住条件具有重要意义。而对于建筑业来说，尤其是超高层建筑，由于其独有的特性和建筑高度，对施工材料的质量和施工工艺要求较高。目前，我国超高层建筑中，钢结构运用十分广泛，相比钢筋混凝土具有较大优势。由于受建筑高度影响，钢筋混凝土必然承受较大压力，灌注的柱子体积必然需要增加；楼层越高，灌注的柱子体积越大，占用超高层公摊空间面积越大，影响高层建筑的整体结构性。因此，在超高层建筑中采用钢筋混凝土作为主体结构的越来越少。而钢结构具有承重力强、占地面积小的特点。在我国，钢结构在超高层中的运用非常普遍，其功能性和综合效益得到了充分认可。在超高层建筑中采用钢结构作为建筑主体结构，也是我国对建筑材料综合运用能力的体现。
        三、超高层建筑钢结构施工关键技术
        （一）预埋件安装施工
        在钢结构预埋件的安装施工过程中，该工程预埋件的最大截面尺寸为1100mm×1100mm×50mm，质量约为11t，是预埋锚栓、钢板、矩形短柱组成的结构。在预埋件安装施工中，需要控制好其标高，利用塔楼完成现场装卸及定位调整工作。为了确保预埋件安装施工技术质量，应确保地脚锚栓埋设精度，在吊装前检查预埋锚栓轴线和标高，并控制好锚栓伸出长度。对于出现弯曲变形的锚栓，应及时矫正，修复受损螺牙。在标高调整过程中，可采用垫块组分2次完成标高调整工作。如果锚栓水平偏差较大，一般是受混凝土浇筑和振捣施工的影响，可采用分层浇筑措施，防止因混凝土流动性导致锚栓出现偏移。
        （二）外围墙施工
        超高层建筑钢结构、施工时所使用的外墙板和节点连接件主要产自预制厂的流水生产线，施工人员在连接外墙板时，主要采取的操作方式为上限位点与下托点全面连接，整个连接过程都是以全熔透焊为主线。具体施工操作为：首先工作人员需要根据实际图纸所标注的参数，对钢结构安装的垂直度和平整度进行调整。然后在预制板墙起吊前，仔细检查构件型号及安装位置，确认无误后方可开展后续吊装操作。从以往工程建设中可以看出，预制外墙板的最大单块重量已达到了400kg，在实际单轨吊车操作架打造上，可以根据实际要求对其进行移动操作。

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在安装过程中，将支架移动到楼层边缘中，当板材起吊后，需将其安置到平稳位置处，借助于撬棍对墙板位置进行有序调整，当垂直度和平整度均达到要求后，就可以判断其达到了最佳的施工标准。最后，当构件调整好后，工作人员应继续开展埋件的焊接和固定操作，并将预制构件埋件和柱上埋件连接到一起，从而让构件系统更加稳定
        （三）钢柱安装施工
        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。
        （四）钢梁施工
        钢梁的施工更为重要，需要对钢梁的外形尺寸、编号、衔接处、连接板等进行反复核查，确定跟设计图纸一致，避免因结构不统一而影响施工进度。钢梁的安装顺序要统一，按照自上而下的顺序进行安装，不能有较大的碰撞，否则会造成螺栓孔错位。具体安装流程：上层梁装完后再开始装中层梁，中层梁装好后再装下层梁。同时要注意梁螺栓孔、柱牛腿螺栓孔与连接板螺栓孔三孔相对应。如果发生错位，应立即停止螺栓孔的安装，对梁、柱牛腿、连接板尺寸及柱进行检查，找出问题，否则强行安装会造成梁柱折损。在安装过程中还需要保证梁上表面与柱牛腿平齐，一般采用千斤顶进行调整。待钢梁安装好，需要用冲钉作为定位，冲钉与螺孔的直径要保持一致。用螺栓临时固定时，采用与永久固定的螺栓同直径的普通螺栓，普通螺栓的数量不能过少，至少在1/3以上（2只以上）。只有将螺栓临时固定好了，才能拆除吊梁索具。
        （五）消能减震技术
        地震灾害对超高层建筑使用的安全性有着致命的威胁，做好消能减震工作，能够提高超高层建筑钢结构的稳定性，降低下沉风险。近几年，消能减震技术不断发展，已经成为避免建筑结构灾害的主要方法。消能减震技术主要是通过在建筑结构内部空间安装消能器来达到增加结构阻尼的效果。安装位置比较多样，例如：剪力墙、结构节点、连接缝、相邻建筑之间、楼层空间等等。在安装消能器后，建筑结构对强风、地震的反应会大大减弱。另外，为了进一步增强超高层建筑的消能减震效果，施工人员还可以使用无屈曲波纹钢板的剪力墙，这种剪力墙可以在弹性阶段提供较大刚度，在单侧力的作用下，只会屈服不会出现屈曲变形的问题，能够最大程度上发挥出钢板剪力墙的承载效果，出现地震后，有效减少建筑耗能。而且为了满足高层建筑的消防要求，施工人员可以在无屈曲波纹钢板的两侧使用不燃材料的约束板，这样一来，施工人员不用再额外涂抹防火涂料或采取其他防火措施，大大节省了施工成本，加快施工进度。
        结束语
        随着时代的发展、科技的进步，对超高层主体材料的要求越来越高。现阶段钢结构作为主流建筑材料，运用非常广泛，钢结构以其大跨、超高的优势显示出建筑工程的施工技术水平。目前，如何使钢结构建筑达到更高的工艺水平，还需更深入的研究。
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