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超高层建筑钢结构施工的关键技术及策略王典华

发表时间：2020/9/15 来源：《基层建设》2020年第15期作者：王典华

[导读] 摘要：在高层建筑工程的建设中应用钢结构施工技术，既满足了其复杂的荷载要求，又由于可以应用装配式施工技术而节省了施工时间，有效利用了现代城市高层建筑施工场地空间，并且能够获得更大比例的内部使用空间。因此，钢结构施工技术在未来的建筑工程中必然会得到更多应用。

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        摘要：在高层建筑工程的建设中应用钢结构施工技术，既满足了其复杂的荷载要求，又由于可以应用装配式施工技术而节省了施工时间，有效利用了现代城市高层建筑施工场地空间，并且能够获得更大比例的内部使用空间。因此，钢结构施工技术在未来的建筑工程中必然会得到更多应用。基于此，本文探讨了高层建筑钢结构施工的关键技术及策略
        关键词：超高层建筑；钢结构；关键技术；策略
        在高层建筑中，钢结构是其中重要的形式，这种结构不仅可以满足建筑高度需求，也可以创设出更大的应用面积，而且可以满足耐久、安全等方面的要求。我们都清楚，这是一个复杂的工程项目，对施工技术、设施、施工人员和施工现场都会产生直接的影响。所以，在高层建筑物的施工过程之中，合理有效地运用钢结构是一个十分明智的抉择。
        1、超高层建筑钢结构施工的关键技术
        1.1钢结构主要控制项目为：标高、垂直度（局部扭曲），起拱度（钢架加载前所设计的合理的反变形量）。
        1.1.1钢结构测量施工难点
        (1)工程整体精度要求较高。
        (2)作为钢结构，必须充分考虑结构变形、环境温度的变化及日照对安装精度的影响，并妥善合理处理。
        1.1.2钢结构测量实施原则和要求
        （1）在进行钢结构安装时，尤其在钢结构标高控制时，应以相对标高控制为主。
        （2）在测量控制过程中应着重控制各环节的安装误差，才能保证结构安装后整个结构安装的最终精度。
        1.1.3钢结测量具体操作方法
        （1）钢柱安装时每节钢柱垂直度的校正采用外控借线法观测，用两台经纬仪安置在基坑边的外控点位上用经纬仪加弯管镜头在两个垂直方向随时观测，配合安装校正。为了减小累积误差，每层钢柱垂直度的施测都必须将经纬仪支架到控制轴线上（或从控制轴线借线）前视下一节钢柱顶部的轴线，然后观测钢柱顶部中线，禁止从钢柱边进行观测。位移、垂偏、标高的测量方法如图所示。

        钢柱平面位置垂直度控制示意图        钢柱标高控制示意图
        2、超高层钢结构建筑的吊装技术控制
        超高层钢结构建筑施工吊装工作是关键施工环节，直接影响项目的质量、安全和进度。在吊装施工过程中，必须严格执行相关技术标准和操作规范，吊装钢结构前应对起吊机械进行相应的性能检测，吊装过程中必须保证起重机械不能超负荷工作，相应的钢丝绳和索具也需配套使用，对发生散股或毛刺的钢丝绳及时处理。钢结构构件绑扎必须牢固平稳，起吊位置在构件的重心位置。对不规则构件吊装，吊挂点需要焊接专用吊耳板，配套卸扣紧固到位。在构件吊装就位前，必须先对已完工序进行检验，同时检查预埋件的尺寸和位置，对钢结构轴线和高程给予定位。起吊前钢构件需绑上溜绳或凤揽，辅助调整构件的位置和方向。禁止吊装快速升降，确保吊装钢构件的平稳。雨季施工要采取防滑措施，夜间施工需保证足够的照明。钢构件吊装就位后，每个构件螺孔必须对应，如不满足设计要求，需用括刀进行修整以达到设计要求。
        3、焊接技术
        3.1 焊接前准备
        （1）焊接工艺评定
        现场焊接内容主要为钢柱对接节点和梁柱刚接连接节点。焊接工作正式开始前，对工程中首次采用的钢材、焊接材料、焊接方法、焊接接头形式、焊后热处理等必须进行焊接工艺评定试验。
        3.2焊接材料的选用、保管与使用
        （1）焊接材料的选用
        现场高空焊接方法采用手工电弧焊和CO2气保焊，根据设计要求及《钢结构焊接规范》的规定选定焊接材料，并经焊接工艺评定最终确定。
        3.3接头处坡口处理
        接头处坡口的处理：在吊装之前应对照图纸，对坡口角度和平直度进行检查，对受损和达不到图纸要求的部位进行打磨和修补处理，合格后，再对接头部位的坡口和附近内外侧表面20mm范围内进行打磨清理，直至露出金属光泽。
        3.4 焊接变形与应力控制
        （1）对整个框架而言，柱、梁接头的焊接顺序应从整个结构的中间开始，先形成框架，而后向外扩展施焊。
        3.5焊缝检验检测
        （1）焊缝的外观检查（2）超声波检验（3）焊缝中的缺陷修复对不合格的焊缝，根据其超标缺陷的位置，采用碳弧气刨法切除；超声波检查有缺陷的焊缝，从裂纹两端加上50mm作为清除部分，并以校正或焊缝相同的焊接工艺进行补焊，同样的标准和方法进行检验。
        3.6焊接防风、防雨措施
        3.6.1雨季焊接措施：在焊前搭设临时焊接防雨棚，防止在焊接过程中将雨水直接飘落在炽热的焊缝上，影响焊接质量。
        3.6.2防大风、台风：遇到短时大风雨，提前做好各种保护工作，成立专门防台风小组。
        4、螺栓连接技术
        4.1高强螺栓连接长度的确定
        螺杆外露部分长度mm（2-3 扣为宜，一般取5mm）；
        4.2高强螺栓安装步骤
        高强螺栓紧固必须分两次进行，第一次为初拧，初拧紧固到螺栓终拧轴力值的的50～80%。第二次为终拧，终拧紧固到标准预拉力，偏差不大于±10%。正常情况下采用专用的电动扳手进行终拧，梅花头拧掉即标志着终拧结束。
        4.3接触面缝隙超规的处理
        高强螺栓安装时应清除摩擦面上的铁屑、浮锈等污物，摩擦面上不允许存在钢材卷曲变形及凹陷等现象。安装时应注意连接板是否紧密贴合，对因钢板厚度偏差或制作误差造成的接触面间隙，间隙处理方法见下图：

        5、超高层钢结构关键施工技术策略分析
        5.1实时监控系统的完善
        超高层建筑钢结构关键技术施工的同时，受诸多不良因素及施工情况变化的影响，需采用实时监控技术确保施工流程的安全性。当前实时监控系统采用的是现代化科学性检测技术的设备，实时追踪与掌控钢结构关键技术的施工过程，并完整的记录好振动幅度与温度情况等内容，针对搜集的信息实施科学性的分析，比较预期计划与分析结果，进而整理其中存在的不完善部分，以确保超高层钢结构关键施工技术的准确性与安全性的有效提高。
        5.2加强安全操作系统
        超高层建筑安全操作系统对于提升钢结构应用技术管理起着非常重要的作用。超高层安全操作系统应用中，一方面，强化对现今设备的安全分析，保证设备应用安全性，定期加强对设备的安全维护和故障检测工作，对设备运行安全状态实时监控，保证操作应用设备的安全性，降低安全隐患。另一方面，由于超高层建筑高度的特殊性，在安装和操作应用钢结构的过程中，工程团队需要加强将BIM技术从工程施工前期场地合理布置、有效管控施工进度和施工计划、钢结构制作可视化管理，严格按照工程施工规划和安全防护体系进行管理，注重数据信息反馈,对安全防护系统发挥创新借鉴的作用。
        5.3加强竣工后的质量控制
        超高层钢结构建筑在竣工后的质量控制也是极为重要的，是确保高层钢结构建筑施工质量的最后一道工序。第一，要督促施工单位及时整理收集高层钢结构建筑内业竣工资料，严格监督、审查竣工验收资料，确保竣工资料的有效性、权威性、可靠性、真实性。第二，要经常性检查观测已完的各项工程，严格禁止不达标的高层钢结构建筑投入使用，防止使用后造成安全隐患。第三，要跟踪检查监督那些遗留问题，遗留问题务必要整改到位，确保建筑工程在交付使用后能够安全运行。
        6、结束语
        钢结构尤其是超高层钢结构获得建筑企业广泛的关注与使用，为确保超高层建筑的施工质量，必须使钢结构施工质量有所提高，国内外深入研究了超高层建筑的钢结构施工技术。施工企业内部的相关人员需要将现代化的科学技术结合到施工现场，提出科学合理的改善对策，促进超高层建筑钢结构的关键施工技术的进一步提高，从而实现城市建筑的持续发展。
        参考文献
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        [3]王文芹.超高层建筑钢结构施工的关键技术和措施研究[J].低碳世界，2019（10）.
        [4]杜鹏.超高层建筑钢结构施工关键技术研究[J].住宅与房地产，2018（33）：157.