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摘要:随着我国经济建设的发展和城市化进程的加快,城市人口基数急剧增加,商业用地以及住宅用地日趋紧张,城市建筑逐步向高层以及高层转变。在高层建筑设计施工当中,钢结构的应用是十分重要的,不仅可以满足高层建筑结构体强度的需要,在抗震、消防、节能、环保等领域,钢结构都优于传统的混凝土结构,文章主要对高层建筑钢结构施工关键技术进行了分析。
关键词:高层建筑;钢结构;施工技术
引言
当前钢结构形式一起独特的优势在高层和超高层建筑中被广泛使用,目前已成为高层建筑和超高层建筑的主流形式。在高层和超高层建筑设计和施工中,钢结构等装配式建筑以其自身强度高、质量轻、抗震性能好的优势被建筑设计者广泛地使用。
一、钢结构的简述
钢结构主要是指由钢制材料组成的结构,包括钢梁、钢柱、钢桁架等构件用过焊接、螺栓或铆钉等方式连接的结构,也是当前建筑结构的主流类型之一。钢结构最主要的特点就是强度高、自重轻、抵抗变形能力强等。对于高层建筑结构而言就有不可忽视的影响,由于其的强度等级和弹性模量相比混凝土结构较高,因此在建筑施工中使用钢材料会使得建筑结构的承重能力大幅度的提升。再加上钢结构本身的横截面积不大,钢材料的整体重量不高,因此可广泛用于大跨度以及高强度的建筑工程中。而且钢结构的抵抗变形能力强,塑性与韧性在钢结构中十分的突出,由此钢结构能够很好地起到支撑和建筑应用的保证作用。
二、高层建筑钢结构的使用优势
高层建筑最大的特点就是成本大以及建设周期长的特点,并且随着工程的展开会造成大量的资源消耗、产生垃圾污染、粉尘污染以及噪声污染。当前,我国建筑行业已经出现劳动产能过剩的趋势,高层建筑也在不断的增长,随着智慧家居和新兴技术的出现,传统的施工模式已经无法满足社会的发展需求。由此可见,绿色环保的施工技术已经成为建筑行业可持续发展的必然选择。钢结构装配式住宅相比而言缩短工期和提高施工效率方面十分有利,在节能减排方面的表现也十分的良好。此外,钢结构装配式的施工模式主要是指将提前在工厂完成生产的钢结构构件,在施工现场进行组装,减少现场的施工工序,同时也能减少相应的劳动成本。就当前而言,我国的装配式结构主要分为混凝土结构、木结构、钢结构,但是由于钢结构的用料特点和加工模式更加符合现代的工业化生产要求,钢结构的生产质量和效率相比之一下优势更加的有保障,因此钢结构已经成为我国最适宜建筑产业化发展的施工模式。钢结构预制件在工厂流水线上的生产都采取了标准化的节点连接方式,避免了传统施工中很有可能出现的误差,不仅提高了施工的精准度,同时也在一定的那个程度上减少了后期的维修费用。再加上钢结构本身强度高、自重轻、抵抗变形能力强等特征在维护建筑行业的良性、绿色、可持续发展有很大的意义。
三、高层建筑钢结构施工的关键技术
3.1BIM建模技术
一般而言,往往都是在钢结构装配式高层建筑的设计阶段应用BIM技术,该技术的主要用途和特征就是可以按照项目的需求建立标准化的模型,在通过工厂对标准的模型进行预制件的生产,然后经过运输到施工现场进行建筑施工和安装,组成一个建筑的整体。该系统还可以根据该建筑图纸进行三维建模,并通过“构件参数库”与“节点数据库”来判断三维模型参数以此实现对预制件节点的优化,深入建筑的设计结构。现如今,在土地资源日益紧张的背景下,高层建筑在不断的增长,施工的难度也在不断地增加,而BIM建模技术能够对建筑设计图纸进行直观化和可视化的建模,这种技术优势就在于能够在一定程度上减少钢结构装配式施工的难度,实现一体化的建筑设计。
而且BIM系统加上AUTOCAD及TEKLA软件的配合使用,更是可以直接模拟出现场施工情况,为现场施工的操作提供更多的便利,最终实现钢结构安装效率的提高,进一步缩短建筑工程的施工周期,减少不必要的施工成本。
3.2配件分段吊装技术
在进行现场的装配式建筑施工时,相关施工人员的首要工作就是根据图纸对其中工作进行设计,这样做的目的就是为了确保吊装起重的极限能够维持在最佳的范围内。一般而言,配件的分段长度应该大于12m,宽度大于2.8m,高度大于4.5m,同时还需要相关技术人员采用合理的分段技术对钢预制件进行处理。分段吊装在整个钢结构装配式建筑施工过程中也是不容忽视的,对于钢结构建筑施工而言分段吊装也占有着重要的施工地位,由此可见在设计吊装方案时也要提高吊装结构的安全性,科学的选用起重机,并根据现场的实际情况合理的分布设备。起重机要满足施工吊装的要求,起重机的吊装范围应该覆盖整个施工现场,并且起重机要符合施工图纸中的吊装需求,这样是为了避免和防止后期施工受阻。
3.3外围强的施工技术
在钢结构建筑施工中,对于高层钢结构建筑外围墙施工时所采用的外墙板和节点连接主要是来自于工厂流水线生产的预制钢结构,在对外墙板进行组装式,技术人员主要采取的操作方式时上限位点与下托点全的以熔透焊为主线的连接方式。进行该技术操作时,工作人员首先要根据图纸的标注参数对钢结构安装的垂直度和平整度进行调整。其次,在预制板墙吊起来之前仔细检查构件的型号和所安装的位置,保证安装的有效性和效率。在安装预制板墙的过程中,需要将支架移动到楼层的边缘,当板材起吊后将其。
三、输,并借助施工工具对墙板进行有序的调整,当预制墙板的垂直度和平稳度达到施工要求和标准后完成组装。最后,当所采用的预制构件调整好后,工作人继续对埋件开展焊接和固定的操作,使预制构架埋件和柱上的埋件有效地连接在一起,从而保证构建系统的稳定性。
3.4钢梁柱的安装技术
在BIM技术的基础上完成了梁、柱和建筑整体模型的制作后,就可以对施工现场的钢立柱进行安装。在对钢立柱进行安装时,要求相关管理和施工人员要严格按照BIM的三维模拟图和碰撞检查为依据来调整现场的具体施工顺序,以确保钢立柱的安装尺寸和位置的精准度。值得注意的是安装建筑节点的位置,对于临时安装的刚立柱我们应当使用纵横平面试拼法,确实保障安装过程中不会出现差错。同时,在整个建筑中梁和柱起到的是整个建筑稳定性和安全性的保障作用,它们是建筑结构的承重结构,尤其是在一些自然灾害发生时,梁与柱的安装质量就决定了建筑在自然灾害中所表现出来的可靠性和稳定性。由此可见,梁与柱本身的质量与技术人员的安装质量对整个建筑起到了不可忽视的作用。因此,施工人员应当在现场安装之前仔细的检查安装所用的梁和柱的质量以及型号,检查其是否达到和符合当前的施工标准和要求。在完成以上前期准备工作后就可以开始梁柱的现场安装,与此同时,为了防止在安装时发生错位、移位等问题的出现,施工人需要在吊装前完成梁两侧扎绑的工作,而后就按照具体的施工顺序将其余的梁柱进行吊装。当然,为了更大程度的缩短工期,提高工程的安装进度和速度,施工人员也可以结合现场的实际情况使用“一钩多吊”的技术,但是具体能否这样施工还是要视施工情况而定,在利用该技术时值得注意的是,相关人员在施工“一钩多吊”技术施工时,单次的梁柱起吊重量应该小于5t。
四、结束语
总而言之,钢结构以其独特的竞争优势被高层建筑所广泛使用,已成为高层建筑的核心施工部分,作为建筑行业的建设者,相关人员应该对钢结构的关键施工技术进行不断的分析、探究和优化,为确保建筑结构稳定性、安全性以及后期使用奠定可靠的基础和保障。
参考文献:
[1]秦君.超高层建筑钢结构施工关键技术分析[J].决策探索(中),2018(07):40.
[2]李荷英.谈高层建筑装配式钢结构关键施工技术[J].山西建筑,2018,44(15):86-87.