浅谈超高层建筑钢结构加工与安装技术
林发武
广东永和建设集团有限公司
摘要：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。
关键词：超高层建筑；钢结构加工；安排施工；技术应用
引 言
近年来，以钢结构为主要原料的建筑，凭借其在环境保护、节约能源、工业生产等方面明显优于砖混结构的优势，在房屋建筑中的利用率越来越高。
一、超高层建筑钢结构设计
（一）钢结构选型与布置
目前建筑材料市场上流转的钢结构选型种类非常多，在实际进行钢结构种类选择和布置时，应该提前考察和了解工程建设环境特点和业主需求，而且还需要充分考虑到建筑所要实现的施工功能特点、荷载性能、抗震需求、材料供应、人员组成等多方面影响因素，最终选择出最适合建筑施工需求，且经济环保的钢结构体系和结构形式。
（二）节点设计
节点设计在钢结构设计中占据非常关键的环节。根据建筑所需的不同的传力需求，节点连接可以分成刚接、铰接和半刚接。在实践应用过程中，应该考量实际需求。一般来说，节点设计需要涉及五个环节：第一，焊接。在进行焊缝和尺寸设计时，必须严格按照相关标准操作，还要注意焊条与技术连接材料匹配；焊接接点的一、二级焊缝要做探伤检测。第二，拴接。在高层建筑中最常使用的钢结构连接传力螺栓是高强螺栓，其可以达到12.9s强度等级。在选择螺栓时，一般会选择承压、抗拉和摩擦三种类型，但是后者表现为极强的连接功能，也是钢结构施工最常用的，；第三，梁腹板。对栓孔位置的腹板抗剪净截面需要进行验算操作，此外在连接高强承压型螺栓时，还要对局部孔壁的承压能力进行验算处理；第四，连接板。是梁腹板的加厚形式，其主要加厚了4mm，但是还需要对抗剪净截面进行验算。最后，除以上重要环节，还需要充分考虑螺栓的安装、现场焊接等工作空间以及吊装构建的具体顺序等问题。
二、超高层建筑钢结构加工技术
超高层建筑中要求要有比较高的钢结构加工技术。如在钢结构的内部，需要对结构件的表面粗糙程度、具体材质以及影响到材料的气密性的相关内容等进行严格的各种检测。而且超高层建筑有不同于一般建筑的特点，在建筑的结构件的加工、选材等众多方面要求更高且需要注意的事项更多。
2.1构件加工制作的整体流程
钢结构高层建筑工程有很大的工作量。钢结构构件有多种结构形式，主要表现为箱型构件、T型构件和H型构件等。构件的焊接工序非常繁琐，同时要求也很严，体现在：焊接要有较大的变形、很多的熔透焊位置以及高质量的焊缝等。一般而言箱型构件由于其内隔板很少，在焊接过程中非常容易发生扭曲和变形。为了确保焊接的最终质量和变形程度、构件的尺寸精细合理以及避免层状性撕裂出现，有效的焊接工艺指标和措施尤为重要，这也是此类建筑工程加工技术中面临的难题。钢结构高层建筑工程中的许多主要构件大多是在工厂里面加工制作而成，基本的加工流程如下：做好技术上的准备→采购与复验材料→钢材的前期加工→对杆件进行加工→整体节点的组装→进行涂装→最终运输。
2.2H型钢梁加工技术
在H型钢梁加工过程中，钢板加工前要进行矫正和平整，在钢板矫平机上进行加工。进行钢板矫正的目的是消除钢板的轧制应力，而且可以增强其表面致密度。然后进行放样和排版，根据相关技术规范，控制钢梁翼腹板的焊接缝错开200mm左右，翼缘焊缝与加劲板、腹板都应相距200mm以上。在放样时，零件的焊接加工应预留一定收缩量。由于H型钢为直条式构件，在下料时可以采用NC直条切割机，并控制好切割余量。坡口加工可采用自动或板启动切割方式，然后进行边缘打磨。完成H型钢组立和焊接后，要对其进行校正，控制每次矫平量在3mm以内，经多次矫正达到质量要求。
2.3箱型结构加工技术
箱型构件包括箱型柱和箱型梁，均由2块盖板和2块腹板组成，采用全熔透焊坡口形式，以满足箱型构件强度要求。在构件内部设置横隔板、加劲板。某工程中，箱型钢结构构件采用Q345GJG和Q390GJC型钢材，板厚小于44mm，按照高层钢结构钢板标准验收。在箱型钢构件焊接施工中，采用埋弧焊方式完成板件拼接，在内部隔板和加劲板焊接过程中，采用CO2气体保护焊接技术。下料前同样需要对钢板进行矫平，并在下料后进行二次矫平，严格控制构件加工精度，确保局部平整度偏差在1mm以内。
2.4复杂节点加工技术
在复杂节点加工过程中容易出现焊接变形较大的问题，需要做好定位工作。可采用箱型梁作为胎架的组装面，划出安装构架线。在上立柱定位时，主要采用平台中心线进行定位，并控制好坡口间隙和垂直度。在下节点构件定位时，主要根据箱型构件端面企口线进行定位，同样需要控制坡口间隙和垂直度。最后利用经纬仪和地样线对牛腿组装精度进行检测，尽可能提高钢构件加工技术质量。
三、超高层建筑钢结构安装施工技术
3.1预埋件安装施工
在对钢结构的预埋件进行实际安装施工的时候，预埋件的安装施工必须要对其标高进行合理的控制，通过合理的应用塔楼完成现场的装卸以及定位调整等相关的工作，同时为了能够提高预埋件的安装施工技术整体质量，需要保证其地脚埋栓的埋设精度。在实际进行吊装前，要对预埋锚栓的轴线以及标高进行相应检查，对锚栓的伸出长度进行合理的控制，对于锚栓存在的弯曲变形来说，需要进行及时的矫正，对受损的螺牙进行合理的修复。此外对标高进行调整的时候，可以通过采用垫块分两次去完成标高的调整工作，假如锚栓的整体水平偏差相对较大，通常情况下是受到混凝土的浇筑和振捣施工所带来的一些影响，通过采用分层浇筑的方式，避免因为混凝土的流动性导致锚栓存在偏移的情况。
3.2做好钢柱的安装施工
在对钢柱进行实际安装施工的过程中，主要通过塔吊的设备来完成分段的吊装工作，通过结合施工现场的情况合理的布置施工的作业面，根据塔吊的起重能力来对钢柱进行分段的进行，保证其施工时候的整体安全性。如果工程建设受到现场条件的制约，那么钢构件在运输到现场后不能在场内进行卸货，那么要在临界的一侧进行停靠，在此之外，对钢柱进行吊装施工的过程中，要对吊装点的设置进行妥善控制，通过采用四个临时的耳板作为其吊点，保证其吊装过程中的整体平稳性，这样可以避免吊装过程中钢构件存在变形的问题。
3.3做好钢梁的安装和施工
在对钢梁进行安装施工时，安装数量通常超过了钢柱的数量，但是钢梁的重量相对比较轻，主要可以采用快速绑扎和提升的措施，对其吊装的施工效率进行提升。钢梁施工中，可以采用高强螺栓和焊接的方式，完成吊装之后可以采用普通的螺栓来进行临时固定施工，先完成腹板连接板的连接，进行矫正后再采用高强螺栓来进行固定，同时还需要保证其拧紧和整体的焊接质量。此外钢梁的施工次序平面主要是从里向外的来进行对称的吊装，立面则是需要从上到下的顺序来进行合理的施工。总体的安装顺序是需要依据钢柱来进行，完成钢柱安装后需要尽快连接钢梁，这样能形成较为稳定的框架结构。
结束语
综上所述，超高层建筑钢结构加工及安装施工工作量大、技术难度高，通过把握好每个环节的重点施工技术，可以确保钢结构施工质量，从而为超高层建筑使用安全性提供保障，促进工程施工技术水平的整体提升。
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