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摘要:基于我国城市的发展现状,各种高层、超高层建筑物数量持续增多。其与普通建筑物相比,在同样的占地面积下可提供更大的室内建筑面积,满足了城市集约用地要求。结合我国超高层建筑修建现状来看,钢结构的运用越来越多,其主要优势在于轻质高强、可实现工业化生产、现场安装施工效率高、质量可控性好、可反复回收利用等。基于此,对超高层钢结构工程安装施工难点及处理办法进行研究,仅供参考。
关键词:超高层;结构;施工难点及处理办法
引言
型钢混凝土结构不仅具有较高的强度和刚度,还能有效地提升建筑物结构整体的稳定性、防腐性和防火性,为进一步提高现代建筑物结构的整体质量和性能打下坚实的技术基础。
1超高层钢结构建筑发展概述
随着我国城市的发展,超高层建筑逐渐增多,一方面实现了城市用地的高效利用;另一方面,充分展现了现代建筑施工技术、材料的发展,尤其是我国钢材产量持续增加,钢结构的制造、安装工艺日趋成熟,凭借其优越的抗震、抗风性能与标准化、机械化施工技术得到了大范围的推广应用。文章具体列举了我国近年来兴建的高度超过400m的超高层钢结构建筑如表1所示。其中大多数为城市的重要名片,不仅能为人们提供多元化、综合性的服务,还是一道亮丽的风景。目前,随着超高层钢结构建筑的不断发展,在满足基本结构性能的同时,开始追求更具美感的造型,相应的各种倾斜、弯曲结构开始出现,给实际安装施工带来了较大的挑战。
2施工难点
2.1高空作业的安全风险。高空作业是钢结构安装工程中最大的安全风险来源之一。IPAF的统计数据显示,全球从高空坠落导致人员死亡的比例超过60%。在我国,从高处坠落的事故发生数和死亡人数在建筑施工较大以上安全事故中的占比均超过75%。而此类事故发生的主要原因是一线作业人员以及管理人员没有在操作前对施工环境、机具、安全带、安全帽等进行正确而全面的检查。
2.2材料单一性强。在过去,一些设计和施工人员对于钢结构的认识程度不足,简单地将其划分为常见的钢筋和钢钉等基础建材。在整体项目设计和规划过程中,钢结构的材料应用较为单一,使其难以满足更加复杂的建设需求。首先,过去钢材的生产受到工艺的限制,没有在钢材制备的过程中添加其他化学元素,导致钢材本身的性能特点不够突出。其次,由于应用理念和设计思路等方面的限制,在工程计划中对于钢结构的应用还主要局限于钢筋混凝土的建设当中,不能与时俱进,一些新的钢结构工艺无法得到应用。
2.3混凝土浇筑问题。在对型钢柱浇筑施工时,剪力墙外侧的保护层厚度较薄,梁柱节点连接处的钢筋较为密集,因此在浇筑振捣时施工操作难度较大,经常出现粗骨料卡在钢柱处和钢筋密集处,导致型钢柱内部混凝土出现分层现象。
2.4焊接变形。现场作业中,所有的钢柱分段制作、分节安装,高空进行焊接时严禁出现结构变形;钢梁刚接节点、剪力墙拼接采用全熔透焊缝,焊接量大、焊材耗用量大,且施工环境相对较为复杂,必须做好焊接质量控制。对此,应协调好焊接、吊装顺序,合理选择焊接工艺,尽可能地减少焊接内力;焊缝位置增设反变形措施,分段焊、对称焊、焊缝预热后做好保温,防止焊接变形;厚钢板在现场落实样板焊接,并送至试验室检验合格后方可现场作业。
3超高层钢结构安装施工技术要点
3.1钢结构吊装施工方法。超高层钢结构安装施工方法众多,不同施工方法均有其优缺点,可适用于不同规格、部位的钢构件安装作业。(1)高空散装法:小拼单元、散件在设计位置总拼,整个工艺流程相对复杂,一般无须使用大型起重设备。(2)分条(块)安装法:地面拼装后吊装至高空,对各单元上、下弦杆、腹杆等进行连接,高空作业量较小。(3)高空滑移法:通过滑轨的方式进行条状单元拼接。(4)整体吊装法:地面总拼后吊装就位,拼装质量高、施工速度快。(5)整体提升法:地面整体拼装后,利用起重设备提升至设计位置,效率高、工期短。
3.2圆管柱安装施工。外筒钢柱安装的施工内容含钢柱吊耳、连接板设计与钢柱高空拼装三个部分。钢柱安装需要注意以下几个主要事项:(1)为保证焊接质量,相邻钢柱在吊装之前,要做好钢柱底面和底柱顶面的除锈处理,清除渣土灰尘。焊接时必须保证钢柱与底座柱头保持中心线吻合,对接口错位不能超出允许误差范围,否则会导致受力偏心,影响结构安全。(2)重点关注钢柱垂直度和标高,及时做好校正。(3)安装钢柱时,一定要做好安装临时螺栓的紧固。安装操作之前,一定要提前做好安全防护、设置施工警戒线,准备好安全爬梯、防坠绳、操作平台等设施。起吊平稳,避免地面拖拉,注意吊点对称,保持垂直吊装。起吊离地后做短暂停留,起钩、旋转、移动交替进行,就位后缓慢下放,避免出现大幅度摆动。
3.3严把施工建材。在钢结构各类原材料进入施工现场之前,必须要进行必要的原材料质量检测,做好钢结构工程施工的质量保障。首先,对于采买的钢制原件要根据施工方案中的清单要求进行核对,包括数量、材质和其他参数。管理人员可以采取抽样的方式提取样品,要注意对样本选择的随机性和代表性。施工建材的质量会直接影响到建筑体结构的稳定性与安全性,每一个项目参与人员都必须正确认识这一点。其次,对于一些按照设计方案进行预制生产的钢结构材料,可以安排专门的技术检测人员进行质量检验,详细核对一些非制式结构处的尺寸,保证构件与其他零件连接时的结合度。
3.4主要构件分析统计。超高层钢结构安装构件包括预埋件、钢柱、柱间支撑、楼层梁、转换桁架等,主要存在构件种类多、数量大的问题,且不同构件的尺寸、重量存在较大差异,这也就对吊装设备、方法等提出了不同的要求。对此,施工现场必须科学组织作业,制订合理的安装方案,对主要构件规格、类型以及使用部位等进行分类统计,保证现场安装效率、质量。
3.5提高建筑劳务企业的安全教育能力。提高建筑劳务企业的安全教育能力,利用工余时间对一线作业人员进行系统化、专业化的安全培训。总承包企业应督促项目所有参与人员备案,确保其具有从业资格,评估其安全意识和特定工程的安全认知水平。
3.6钢材焊接技术。出于运输和吊装等问题的考虑,许多钢材在施工现场都要重新进行焊接处理,使钢材能够连接形成设计方案中要求的结果。首先,不同材质的钢材在焊接时需要选择相应的焊接技术,如对于一些含有添加剂的钢材可以使用一些保护焊的工艺,能够提升焊接的稳固性。其次,在焊接时要及时向连接处输送焊料,并保证钢材连接表面的光滑性,避免连接处产生缝隙影响钢结构的稳定性。但要注意,如果焊料添加过多,则有可能出现溢出现象,还需要将多余的焊料打磨处理。
结束语
总之,在超高层建筑项目设计施工的过程中加强对钢结构的应用,更加符合现代化建筑建设需求。作为设计和施工管理人员,在落实建筑钢结构施工过程中要注意对合同的管理工作,不断提升钢结构工程的建设质量。在进行钢材原材料的选择时要多参考设计方案的要求和市场的实际情况,通过不同材质的匹配改善传统应用过程中材质单一的现状。
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