复杂高层建筑钢结构施工综合技术研究

复杂高层建筑钢结构施工综合技术研究

傅晓龙 魏巍

中国建筑第二工程局有限公司 北京市 100160

摘要：钢结构凭借其各方面的性能与优势，在高层建筑中得到了广泛的应用。本文对复杂高层建筑钢结构施工综合技术进行了详细的论述。

关键词：高层建筑；钢结构；施工技术

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。钢结构是以钢材为材料制成受力构件的结构，因其成本低、自重轻、安装简便及环保节能等优势而受到各方重视，其能保证建筑物的稳定性，进而保证其建筑质量。

一、使用钢结构施工的优点

钢结构是由钢制材料组成的结构，是主要的建筑结构类型之一。

1、材料强度高。钢结构是较为稳定的建筑结构，而且其施工技术是工程建设中很重要的组成部分。由此可见，对高层建筑来说，钢结构是它的重要组成部分之一，而对其施工技术也同样需要。众所周知，钢结构的荷载性比其他建筑材料更强，而且跨度更广，在建筑方面有着出色的效果。钢材本身的物理性质也较稳定，而且具有很好的吸收性和延展性，在此基础上钢材才会具有比其他建筑材料更为出色的抗震性。因其强度高，所以在与其他材料对比下，钢材截面的承受比率要更高些，有着较大的稳定性，并且实际建筑效果与预期建筑效果不会相差太悬殊。

2、施工周期短。在施工使用时间方面，钢结构建筑的时间会更短一些。这不单单是节省了人们的时间，更是在经济效益上取得了更大的成果。在建筑业中建筑周期越长的工程其所消耗的资金越大，这也证明了施工效率的大小。之所以钢结构的施工周期短，是因其使用材料大多属于成材，不仅加工环节不多而且操作简便，一般在制作钢材构件时都会选择专业化较强的金属结构厂家，以此来保证构件的精确度。对钢结构工程来说，尤其是对那些已建好的钢结构而言，在改造和加固等方面十分便利，采用螺栓连接的结构通常能根据现实情况需要进行拆迁。

3、自重轻。除施工周期短这一优点外，钢结构材料的另一大优点是自重轻。相较于钢筋混凝土而言，钢材不论在应用还是其他方面都具有较强的优势，所以钢结构的应用和效果都要远比钢筋混凝土优秀。在使用同样跨度承受相同荷载的环境下，钢屋架的重量一般不足钢筋混凝土屋架的三分之一，为能在很大程度上促进施工的有序进行，在钢结构施工中，自重轻对运输来说无疑是一种重要的优点，便于材料的输送。

二、复杂高层建筑钢结构施工方案设计

1、施工条件。施工环境对钢结构施工有很大的影响和制约，所以在制定施工计划前，先要做好施工条件的分析，包括区域环境的气候特征、昼夜温差、雨季期、日照等情况，施工场区的地下水分布情况，施工场地的岩土结构，临时用水、电、场内道路等问题。

2、做好施工场地基础处理。高层建筑钢结构安装施工，地基处理是最为关键的基础性工作，安装前必须做好地基处理和质量验收。质量控制的重点包括混凝土基础的强度、基础轴线标志、标高基准点，以及预埋的地脚螺栓位置，预埋件与混凝土牢固程度、紧贴性等。要严格检查验收基础支承面和地脚螺栓位置尺寸，误差值必须控制在允许偏差范围内。

三、钢结构安装施工技术要点

1、预埋件安装。预埋件安装包括柱脚锚栓预埋测量校正与核心筒预埋件安装。①柱脚锚栓预埋测量校正。钢结构安装施工的第一道工序是柱脚锚栓的预埋安装，质量控制重点是安装的牢固度和定位的精度。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、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部分。钢柱安装需注意以下事项：①为保证焊接质量，相邻钢柱在吊装前，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、钢梁安装技术要点

①楼层钢梁吊装方法。本项目的楼层钢梁有环梁、主次钢梁等，钢梁截面形式为“H”型，最大截面尺寸为H900×300×20×28mm。外框钢梁的安装顺序遵循主梁、环梁、次梁、悬挑梁的原则。外框柱测量校正后，安装钢梁，钢梁采用串吊和单根吊装的方法进行吊装。钢梁与埋件的连接挂设吊篮，与钢柱连接端搭设操作架。钢梁制作按设计要求预起拱。安装完外筒相邻两根钢柱后，随即安装钢柱间的环梁。在进行外筒环梁安装前，操作人员先通过外筒钢柱上绑扎的爬梯攀爬至作业层牛腿位置，并将安全带钩于安全绳上。操作人员就位后，开始进入环梁吊装，环梁安装形成稳定单元后开始安装楼层钢梁。核心筒预埋件在墙体浇筑混凝土前埋设完成，相应楼层混凝土脱模后，安装人员在爬模架下方焊接钢梁连接板。安装楼层钢梁时，先在钢梁上设置好安全绳，钢梁安装基本就位后，安装人员在外筒柱上牛腿及环梁处，拉溜绳固定楼层钢梁，将安全带钩于安全绳上，骑行钢梁至核心筒侧。

②钢梁起吊及安装注意事项。起吊步骤：a.钢梁吊点设置。由制作厂制作钢梁时预留吊装孔作为吊点。大跨度、大吨位钢梁要提前焊接吊耳，若单根钢梁重量不大时可进行串吊；b.钢梁绑扎与起吊。提前装配好需要的螺栓和连接板，并在钢梁端部焊接好定位板。注意钢梁的起吊方向；c.钢梁吊装到位后，按施工图纸，做好临时固定，安装螺栓不得少于3颗，并要大于本节螺栓总数量的30%。钢梁安装注意事项：a.钢梁吊装前要做好连接板除锈和污物清除；b.做好标高、轴线校正，保证安装精度；c.安装结束后,检查钢梁和连接板的贴合度；d.钢梁与钢柱的吊装顺序要保持一致，便于及时形成框架结构；e.安装时采用临时螺栓固定，不允许直接穿入高强螺栓；f.必须使用绞刀扩孔法进行螺栓偏孔校正处理，严禁气割扩孔。

四、吊装计算

高层建筑钢结构施工难度大，而且具有一定的危险性，有大量构件需吊装，塔吊、钢丝绳、吊耳及吊篮的选型较为关键。①塔吊选型。本文选用重量最大的钢柱进行分析，钢柱重量为8.1t，因此选择两台STT373A-18T塔吊进行钢结构吊装，其最大起吊半径可达60m。②钢丝绳计算。按钢柱最重约11.8t采用两根钢丝绳挂四个吊点，塔吊吊装，吊绳与钢柱的夹角大于等于60°，根据在吊装中可能出现的最大受力情况计算出每根钢丝绳的许用拉力值。通过计算选用Φ36、6*37+1型公称抗拉强度为1670MPa钢丝绳满足施工要求，并选用5T卡环。③吊耳及吊蓝的选择也要根据公式进行载荷计算，确保耳板抗拉和抗剪强度，以及吊篮的强度、挠度均满足规范要求。

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).

[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).