高层建筑钢结构施工的关键技术分析

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　　摘    要：我国建筑行业的快速发展推动我国其它行业发展迅速。以钢材作为高层建筑的主体结构材料，可以满足其较高的抗震和复杂的荷载要求，并且能够实现构件的标准化预加工，简化施工现场的施工工序并且提升作业效率。因而钢结构成为越来越多高层建筑工程的选择，其应用范围涉及框架结构和墙体、楼板等方面。
　　关键词：高层建筑;钢结构施工;关键技术
　　1  引言
　　我国经济的快速发展使我国快速进入现代化发展阶段。随着城市建设的发展，钢结构在建筑领域的运用越来越频繁。不仅广泛运用于工业厂房的建设，而且逐步向民用建筑尤其是高层建筑（如：住宅、商业综合体、写字楼等）延伸。钢结构在高层建筑中的运用有着自己独特的优势。
　　2  概述
　　高层建筑工程中应用的钢结构施工技术充分利用了钢材的优良加工性能和质量相对较轻的优点，大规模采取装配式施工工艺，根据建筑物结构特点和强度等性能要求，把主体框架结构以及墙体和楼板等设计成标准化的构件。构件在预制工场按照设计图纸要求进行生产加工，其几何尺寸和形状误差控制可以达到极高的精确度。在梁、柱以及楼板等构件的预制过程中，通常需要根据设计要求选择符合国家相关规范的型钢和钢板等原材料，对承重结构构件的钢材原材料的伸长率、抗拉与屈服强度以及特定元素含量进行检验，对所有需要使用焊接工艺加工的原材料和焊接材料进行工艺实验和组织工艺评定，设计相应的焊接工艺指导文件和工艺卡，方可开展构件的焊接生产。而在高层建筑的施工现场，则按照设计的安装顺序将各类预制构件进行安装，使用吊装设备将构件依次安装就位并进行空间位置校正，在相关测量参数达到设计的误差要求后对节点进行固定。
　　3  钢结构的特点
　　①钢结构强度高、刚度好、自重轻，空间布局灵活。钢结构虽然容量大，但是它自身的强度确实很高的，并且它可以跨越更大的跨度（这在商业综合体的建设中，构建更大的空间时独具优势）。②钢结构塑性和韧性好，所以不会因为偶然的超负荷而产生突然的断裂破坏，也使其对动荷载有较强的适应性，这些特性为钢结构的安全、可靠性提供了充分的保证。③装、拆方便，施工周期短。钢结构由各种钢型材组合而成，现场拼装时，通过焊接、锚接、栓接等形式，能很方便地形成刚性节点和铰接（柔性）节点，满足不同的受力状态。而且装、拆都很方便，大大减少了施工周期。这对于在狭小的区域内，进行高层建筑的施工时，优势十分明显。
　　4  高层建筑钢结构施工的关键技术
　　4.1  钢结构柱体安装基础的施工技术
　　在高层建筑的钢结构安装中，作为关键承重构件的柱体安装至关重要，因而要控制好柱体基础的浇筑和柱脚螺栓预埋质量。首先，在基础浇筑前要经过精确定位预留地脚螺栓的安装孔洞，在完成螺栓预埋后对其位置进行复核和校正，并且使用卡盘固定后一次浇筑成型。其次，在基础浇筑固化后对基础浇筑的标高、轴线以及地脚螺栓的位置进行复测，检验在浇筑过程中地脚螺栓的位移造成的误差是否满足设计要求，通常情况下标高和轴线的误差应分别小于±5mm和±2mm。
　　4.2  结构件加工
　　结构件加工尽可能地在加工厂进行，这样可以充分利用加工厂的机械设备优势，对调直、切割、焊接、除锈等工序进行工厂化管理，确保构件的加工精度和质量。①加强对钢结构加工企业的资质管理：对于大多数建筑工程总包企业而言，钢结构结构件的加工一般都采取专业分包的形式对外委托加工。因此，根据工程体量，选择具备相应资质的钢结构加工企业就显得尤为重要。加工企业只有具备相应的技术力量、机械设备、完善的管理制度，才能保证结构件的加工质量，保证供应进度，满足总承包企业对工程质量和工期进度的要求。②根据工程需要，在满足运输、吊装负荷的前提下，合理地划分结构件的形式、批次进行加工。除了主要的承重构件（如：主框架柱、梁等单件重量较大的构件），次要构件在保证尺寸精度的前提下，在工厂内尽可能地采取组合的形式进行加工（如：楼梯、栏杆、隔墙钢骨架等），这样能尽量地减少现场的拼接工作量。③加强工序质量检查：按照检验批的要求，对结构件的加工质量进行检查。检查构件用钢的合格证明文件，检查结构件焊接焊缝的高度、密实性，检查防腐、防火涂层的厚度等，确保满足设计的要求。
　　4.3  鋼结构的焊接工艺
　　钢结构的加固一般通过焊接的方式进行，高层施工中普遍采用的焊接技术有电渣焊和气体保护焊。钢结构在作业中大部分运用CO2为保护气的焊接技术，手工焊接操作简便，设备简单易用，因此在大部分位置进行焊接操作，然而质量程度不高且效率低难以满足钢结构的施工要求。因此在高层钢结构中通常作为焊缝打底施工。其焊接表面不可以出现气孔、裂纹等问题，只有保证表面符合要求才能进行下一工序操作。我们需要根据其的施工步骤制定焊接计划，保证整体的进度。
　　4.4  钢结构的涂装
　　为了确保钢结构的使用寿命，提高钢结构的稳定性和安全性，在钢结构的设计之初，就要考虑钢结构的防腐性能和防火性能是否优良，传统的钢结构防腐蚀或者防火，一般依赖于热浸镀锌，这种工艺流程复杂，成本较高。所以，目前市面上更为主流的钢结构防腐、防火工序，是使用防腐涂料和防火涂料对钢结构进行涂装。一般来讲，钢结构的涂装主要是使用涂料对钢结构进行保护，主要目的是防腐蚀和防火。随着使用时间的增加，钢结构会有生锈腐蚀的情况发生，这样会破坏高层钢结构的稳定性，增加了事故风险，对建筑周边的人身和财产安全都会造成威胁。另外，相比于腐蚀这种经年累月才可能出现的隐患来讲，火灾的破坏性则更加惊人，为此也需要在钢结构涂刷防火涂料来确保钢结构的防火性能满足整个建筑的防火等级。这里需要注意的是，防火涂料是不能直接涂刷在钢结构上面的，一般来讲，会选择在底层涂刷防锈漆，如：环氧底漆、环氧富锌漆等，之后再涂刷防火涂料。为了保证建筑的整体美观性，最外层还会涂刷一些美观的面漆。
　　4.5  强化抗震理念
　　要想使高层建筑钢结构的抗震性能得以提升，必须在整个建筑行业强化抗震理念，由专门的部门对高层建筑钢结构的抗震设计要点进行研究和宣传。首先要提高建筑行业采购人员的辨别意识，选择密度较大、质地较硬的钢材料，从源头上提高钢结构的抗震质量，尽最大可能避免因为钢材料问题而造成的安全隐患。其次，在建筑设计中，要从一而终的贯彻落实抗震设计理念，将高层建筑钢结构的抗震性能放置在重中之重的位置，并充分考虑建筑的承载能力。另外，关于抗震设计的理念，我们还应该积极借鉴国外的优秀设计案例，再结合我国具体情况进行分析，强化我国现代建筑行业对高层建筑的抗震理念。
　　5  结语
　　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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