复杂高层建筑钢结构施工综合技术研究

发表时间:2021/5/8   来源:《建筑实践》2021年4期   作者:孟敏
[导读] 近年来,经济快速发展,高层建筑越来越多,钢结构的设计和安装施工,
        孟敏
        身份证号: 61032219930905**** 广东省深圳市 518034
        摘要:近年来,经济快速发展,高层建筑越来越多,钢结构的设计和安装施工,是复杂高层建筑的施工重点和难点,本文对高层建筑钢结构施工中的重点和难点问题进行了剖析,从深化设计、施工方案、安装要点、吊装计算等几个方面做了重点说明,为业界提供参考借鉴。
        关键词:复杂;高层建筑;钢结构施工;综合技术
        引言
        结合我国现行的民用建筑通用准则,总体高度超过100m或40层以上建筑物,均被定义为超高层。国内高层及超高层建筑是当下国内很多城市建筑的主体,其较好地满足了经济建设及城市化快速建设、城市人口不断增多的显著,在应对可用地资源短缺问题方面也表现出良好效能、钢结构的使用是超高层建筑设计施工中的重要内容,其能较好地满足建筑结构体强度的现实需求,且维持了建筑安稳性。超高层建筑钢结构施工流程复杂,相关人员应合理分析工程现状,合理选用钢结构施工技术,并加强技术控制与管理,以将钢结构自身优越性充分发挥出来。
        1施工重点难点分析
        深化设计是复杂高层建筑钢结构施工的重难点,主要表现在两个方面:①高层建筑钢结构规模大,钢结构分布面广,交叉作业频繁,对钢结构与其他专业碰撞的处理难度大,深化设计过程中与各专业的协调管理及确保钢结构与其他相关专业的交叉作业的顺利实施,是施工重难点之一。②外框柱截面大,连接节点构造复杂、形式多样,对此类复杂构件、节点的深化设计同样是深化设计重难点。因此必须完善设计组织,做好各专业间的信息沟通和技术交底,完善图纸审核制度和流程,并通过三维实体模型提前进行模拟验证。
        2复杂高层建筑钢结构施工综合技术研究
        2.1预埋件安装
        预埋件安装主要包括柱脚锚栓预埋测量校正与核心筒预埋件安装两个部分。①柱脚锚栓预埋测量校正。钢结构安装施工的第一道工序就是柱脚锚栓的预埋安装,质量控制的重点就是安装的牢固程度和定位的精度。通过计算得出安装坐标,在土建钢筋捆扎完成后,借助全站仪测量放线轴线位置,把定位环板与锚栓安装好,然后进行混凝土浇筑。浇筑中要防止锚栓发生位移,及时做好纠偏处理。地脚螺栓预埋件定位需要使用支架和钢筋进行固定,支架采用8#槽钢制作,高度4m,长宽各为1.5m。②核心筒预埋件安装。钢筋混凝土核心筒钢梁埋件主要为楼层钢梁与钢筋混凝土结构连接的埋件。具体步骤为:测量定位→埋件板初就位和精确校正→埋件板清理、定位→根据放线位置,将受剪连接板焊接在埋件板上。为保证预埋件的安装精度,受剪连接板待埋件板安装定位且混凝土浇筑后,再放线定位焊接。
        2.2运用耐候钢技术
        耐候钢防腐技术与防腐技术相比,有较强的技术考验,所以这种技术的兴起比较晚,在应用方面还存在着很多的不足。耐候钢是指在低碳钢或者低合金钢中加入了各种元素,包括铜、铬、镍等,形成的新型钢材。这种防腐技术最大的优势就是可以有效的避免大气环境对钢材的影响,因其耐腐蚀性较强,所以和上述两项技术相比,这种技术更具优势,能够保障钢材在室外环境的暴露下,减轻其表面的腐蚀状况,主要就是会在钢材的表面形成一层严密的保护膜,从而保障内部结构不受破坏。但是这种技术也存在着弊端,最明显的就是在技术的应用和推广方面,由于这种防腐方式的技术含量高,所以其价格较高,需要化工企业用大量的资金来进行技术的运用,相应的就会减少经济收入。
        2.3吊装施工技术
        在钢结构施工阶段,吊装施工时首个工序,吊装速度与质量关系着钢结构整体施工效果。在正式吊装钢结构前,要求工人依照结构平面与立面形状、结构样式、塔吊数目与方位、当下现场施工条件等,科学设定吊装分区和次序。可以依照施工区域部署情况规划吊装区,可将其分为两个或者四个区域等,确保各个吊装设备使用效率的最大化。针对吊装顺序的问题,多遵照从内到外、从底至高、底层吊装在前的原则,在同个平面中,先吊装中心,而后经由中心缓缓向外部拓展,在一个平面吊装任务完成后,方可吊装较高的平面,以此类推进行吊装施工。

在一个平面吊装结束后,需全面检查该平面的吊装状况,确保各平面吊装技术功能均能充分发挥出来。
        2.4焊接施工
        1)焊接节点形式。在上下层钢柱连接中,十字形钢柱和箱型钢柱在核心筒内对接,外框架处圆管柱对接连接,在完成安装施工后,通过连接耳板临时固定,并进行焊接。此外,在连接楼板钢梁和节点板时,通过拴焊连接方式。在周围框架柱和主梁连接位置,主梁应连接钢柱伸出的牛腿,翼缘板采用对接焊接法,并通过双夹板高强螺栓连接腹板。2)构件对接的焊接形式。构件不同,则焊接方式不同。工程中构件类型较多,且部位不同,因此焊接方式也多种多样。3)焊接施工工艺:①焊前检查、清理。采用的焊接材料、设备应与母材相符,保证焊接位置组装精度等均可满足施工要求,若不满足规定要求,需再次进行打磨处理,并将坡口内杂物清理干净。②垫板装配。根据设计要求,合理装配垫板,待焊接施工后,便可按照尺寸切割引弧板、引出板,并进行打磨处理。③焊接环境。为保证焊接质量,须设作业平台,并将防火布铺设到底部,采取一定防风方案。同时将接火斗设于挂篮作业的钢梁接头下方。根据施工规定,在焊接前做好预热处理,保证各项条件均可满足焊接要求。④定位焊。组装完构件,便可通过定位焊进行临时固定,满足施工要求。相比设计值,其尺寸不得大于2/3,长度控制在40mm以内,间隔不超过600mm。同时,通过小直径焊丝打底焊。根据既定焊接顺序进行焊接处理。比如H型钢需先进行下翼缘焊接,再进行上翼缘焊接,两端焊接时间不得重叠,要错开一定时间,尽可能降低焊接收缩应力。
        2.5使用BIM技术建设模型
        BIM技术最大的特征是可在实际进行钢结构施工前可对施工进行模型的模拟,故使用BIM技术可在工程设计阶段对模型进行构建,依据模型的构建情况可对具体施工过程进行模拟,相关设计人员可依据模型模拟情况来对施工方案进行修改,确保施工所使用的预制件材料的制作符合基本施工要求。同时,在模型建立过程中施工企业也可依据具体工程的建设要求,进行施工模拟,依据模拟结构对设计图纸进行完善和优化,提升设计施工方案的合理性。在设计方案模型建设过程中,要对项目的数据信息进行集中化管理,便于施工所涉及的多个企业可对项目进行集中设计,在一定程度上为多方人员的沟通提供了便捷渠道。
        2.6除锈、涂层技术
        首先,在对钢结构构件进行涂层处理前,一定要有质检部门检查验收除锈情况,除锈质量可以被细化为两级,并要符合有关要求及规定。其次,涂料与涂刷厚度均要符合设计要求,若对涂刷厚度没有设定确切要求,则通常要涂刷4-5遍。室内、外漆膜总厚度分别以125μm-175μm、100μm-150μm。针对配置好的涂料,应加大存放时间的管理,应用阶段不可添加稀释剂。再者,涂层施工时要求工作地点温度5℃-38℃、相对湿度≤85%,雨天或者钢结构构件表层结露时,不推荐进行作业,涂刷后4h内严格防控被雨水淋浇的情况。最后,施工设计图纸中应清晰标注不涂层的位置,安装焊缝位置应留宽30mm-50mm范围暂时不做涂刷处理。
        2.7应用 BIM 技术
        既往超高层建筑钢结构施工阶段,和其他工种出现结构碰撞的情况难以完全规避。积极采用建筑信息模型(BIM),能有效规避不同结构体相互碰撞问题。基于 BIM 技术建设建筑排水、电气、暖通等设备管线和结构梁柱间的位置关系模型,在主体结构施工前期作出预判断,及时调整施工计划,确保钢结构施工作业安全推进。合理应用 BIM,能帮助施工方更有效、科学的规划建筑体内部空间,整体提高建筑物的应用效果。
        结语
        复杂高层建筑钢结构施工环境复杂,技术要求高,具有一定的危险性,要保证顺利实施,必须提前做好结构件深化设计和施工组织设计,对施工过程中可能存在的环境、人员、技术、设备等各种因素提前做出分析,提前制定策略,做好事前预防、事中控制、事后检查验收和技术方案总结,只有这样,才能保证钢结构施工技术持续提高。
        参考文献
        [1]杨文玮.超高层建筑钢结构施工技术要点[J].工程技术研究,2020(10):49-50.
        [2]柳长谊.关于高层建筑钢结构施工技术的研究[J].绿色环保建材,2020(05):164+166.
        [3]钟俊.超高层建筑主体结构施工技术[J].技术与市场,2020,27(7):79-80.
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