简议高层建筑钢结构施工技术的应用

尤 疆 严文华

（江苏双楼建设集团有限公司 江苏南京 210000）

简议高层建筑钢结构施工技术的应用

尤 疆 严文华

（江苏双楼建设集团有限公司 江苏南京 210000）

随着可利用土地的面积的逐渐少，高层建筑已经成为城市建筑的主要建设形式。钢结构作为城市高层建筑的常见建设结构，其建设施工质量直接影响到建筑整体的安全性、可靠性，所以一定要对钢结构施工技术进行严格控制管理。

高层建筑；钢结构；施工优点；技术应用

前言

鉴于高层建筑对质量、性能以及安全的考虑，在高层建筑钢结构施工中，除按照相应的流程进行施工外，还需要掌握其关键的施工技术，以保证高层建筑钢结构的整体施工质量不受影响，提升高层建筑整体的安全性能。

1 高层钢结构建筑的优点分析

1.1 塑性和韧性好

因为高层建筑的垂直高度较大，所以作用在单位面积上的重力负荷加重，需要地基承受较大的荷载。如果地基出现沉降不均现象，就会对整体建筑结构产生拉应力，威胁到高层建筑的安全。而由于钢材的质地比较均匀，所以拥有良好的塑性和韧性，能够承受较强的拉应力，避免混凝土裂缝的发生。在高层建筑整体处于强震的状态下时，钢材能够将受力均匀的分布在整体结构上，避免因为局部受力过大而发生断裂等现象。良好的塑性和韧性，提高了钢材的塑造性能，并且能够保持极佳的稳定性，提高建筑的抗震性，最大程度的确保高层建筑的安全性。

1.2 强度高，自重轻

钢材不仅具有较好的韧性和塑性，并且强度较高，在受到应力作用时，能够有效分散应力，实现整体承重，最大程度的减少应力荷载。在与混凝土结构施工相比，钢材在竖向截面的面积要远远小于混凝土结构，所以钢材的用量较少，一方面降低了施工的成本，另一方面还扩大了建筑的使用面积。因为钢结构的整体重量要比混凝土小一半左右，所以在承受应力时的荷载也相对降低，能够更好的应对地震以及各种应力造成的拉伸、挤压等现象，有效的保证了高层建筑的稳定性和安全性。

1.3 绿色环保

钢结构具有节能、绿色的特点，可以进行循环利用，产生的建筑垃圾相对来说较少。随着当前社会经济的不断发展，人们对于环境要求越来越高，环保建筑是未来发展的主要趋势，钢结构可以很好地适应这个趋势。钢结构与其它结构相比，具有一定的自身特点和发展优势，这种优势目前已经得到了建筑行业的全面关注。在未来的高层建筑房屋施工中，钢结构的应用会越来越广泛。

2 工程概况

某建筑工程1～5楼为共用裙房，6楼以上均为两个塔楼，东边规划为写字楼，高为188m；西边则为酒店式公寓，总共37层楼，高为138m。该工程的办公塔楼由外框钢管柱以及混凝土内核心筒组成竖向结构，以整板为基础，梁柱与钢管柱之间采用钢筋混凝土环梁进行连接。建筑钢结构总体重量大概为2800t，具体包含以下建筑物：公寓楼大概为600t，办公楼大概为2200t。其中，办公楼主要是通过相互结合伸臂桁架钢结构以及19根钢管柱构成的，公寓楼主要是通过10根型钢混凝土结构构成的。

3 高层建筑钢结构的施工技术应用

3.1 钢结构内部剖析

钢结构包含有伸臂钢桁架和外框圆形钢管柱等，而办公楼则是由外框和核心筒进行组合。伸臂钢桁架的钢材为Q345GJB钢，钢管柱的钢材为Q345B钢，同时，外框共圆形钢管混凝土柱有19根，往地下室的底板内铺上生根，而其中的14根柱子都是伸向办公楼的主屋面，长度为185.8m，5根柱子伸向177.35m，全部高面一共有8～9次的截面尺寸有所改变。为了能够加大核心筒与外框柱间的侧向刚度，特设伸臂桁架定于11层与26层作为突发状况的人类避难层，每一层插入3榀，宽跨度为35.5m，高跨度为4.6m，其中单榀桁架的合理重量大概是25.8t。钢管柱以及桁架的连接方式主要是通过钢牛腿焊接完成，核心筒混凝土墙以及预埋在墙内的H型钢骨柱主要是通过焊接来完成。办公楼内部结构平面分布如图1所示。

图1 办公楼内部结构平面分布

3.2 高层建筑钢结构的钢管柱分节

钢管柱吊的分节主要是通过工程施工的实际现场情况来进行有效合理分节的。塔吊吊装能力是分节高度确认的重要前提，建筑体中的办公楼的部分组成是由19根圆形钢管柱所组成的，它的断层尺寸有8段为GKZ1、GKZ2，同时还有9段为GKZ3，外框钢管柱的设计图纸要参照以上尺寸来进行设计。实际施工中钢管柱位置与基坑支撑若不进行一层一节分节很难避免两者所可能产生的矛盾。同时，结合了实际经济效益后，现场的吊装能力依然按照两层一节柱将外框钢管柱分为24节。GKZ1钢管柱分节见表1。

表1 部分GKZ1钢管柱分节

3.3 高层建筑钢结构的伸臂桁架分节与安装

依照工程施工的顺序，办公楼的伸臂桁架分别设置在12层和27层，每一层都设置有3榀，一共6榀。单榀伸臂钢桁架及分节单元如图2所示。

图2 单榀伸臂钢桁架及分节单元

按照工程施工的设计图纸，伸臂钢桁架分别以斜腹杆和上下弦杆进行现场焊接，现场的散件可以作为臂钢桁架安装的依据来进行合理的安装。单榀伸臂桁架是由下弦杆、斜腹杆、上弦杆所组成，安装的具体方法为：首先将伸臂桁架的下弦杆固定安装好后再插入伸臂桁架的斜腹杆，最后再将伸臂桁架的上弦杆安装好以完成钢管柱的安装，如图3所示。

图3 伸臂桁架安装流程图

3.4 高层建筑钢结构的“十”字柱安装方法

建筑体中公寓楼的有效结构是应用“十”字柱安装法，它主要是通过把5根侧核心筒外边的柱子用塔吊吊装进行由下往上以后，再利用塔吊吊装左侧的5根柱子的方法进行安装。“十”字柱安装法是在施工现场由远及近在进行的，它在地下室的第一节柱到顶部之间用塔吊吊装起来进行连续施工，待“十”字柱脚锚栓成功安装好之后再对其进行定位。需要注意的是，要避免柱的四面定位中心线以及地面定位中心线不对齐，作业人员要小心把控好“十”字柱的高度再准确无误地定位在“十”字柱脚锚栓上，保持两中心线的对齐吻合，很好去完成“十”字图柱的定位工作，如图4所示。

3.5 高层建筑钢结构的钢结构变形模拟计算

高层建筑的施工工程结构构件的内力可能会发生较多的变化，结构体常处于不可预测的变化之中，因此，这对高层建筑工程施工的要求是极为严格且难度是相当大的。倘若安全度得不到提高，很容易导致事故或者工程受阻的发生。为了能够保障施工安全及施工正确方式，可以通过计算机有效进行模拟计算来进行安全保障的实施。计算机的模拟计算是以Me-chanical-U结构分析系统来进行，它结合beam188单元自定义截面技术将型钢混凝土的符合截面制作出一个建立体，考虑型钢内混凝土在外框里的结构强度以及稳定性可能带来的影响，同时也考虑了楼板配筋和钢筋混凝土核心筒两者的对比强度所可能带来的影响，合理通过荷载工况一呈现出的对比效果图就工程施工过程的第一步以及重要的最后一步而言所得出的模拟计算结果来进行正确的判断。

图4 “十”字柱的就位工作分布图

4 结束语

综上所述，高层建筑钢结构的钢框架施工不仅包含了柱、钢梁、测量校正、楼梯的吊装、连接、压型钢板的铺设等复杂工序，还充分表明了这是一项非常复杂的工程。要做好施工方面的工作，就要通过实践进行不断认识和改进技术，采取最为有效的施工技术措施，保证工程能有高质量的水平。

[1]何战宇.高层建筑钢结构施工技术[J].企业科技与发展，2010（12）.

[2]付春松.高层建筑钢结构施工的关键技术和措施[J].中华民居（下旬刊），2014（05）.

[3]李鹏飞.高层建筑钢结构施工技术要点分析[J].江西建材，2014（21）.

TU974

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1673-0038（2015）45-0005-02

收稿日期：2015-10-18