浅谈高层建筑钢结构施工技术控制

刘亚麟

【摘要】钢结构住宅因其材料和结构形式的特点，目前是我国重点推广的建设项目，是我国住宅工业化的发展方向，本文将对高层建筑钢结构施工技术要点分析。

【关键词】高层建筑 钢结构 技术 分析

一、我国钢结构施工发展背景

随着我国经济技术的发展，我国的各行业的技术指标越来越向欧美看齐，在某些领域，甚至有超过国外發达国家的势头，我国钢结构的技术日臻成熟，钢结构在与其他传统建筑结构相比上具有不可比拟的优势，因此，研究钢结构施工技术要点具有巨大意义。我国的钢产量一直居于世界前列，具有发展工业化住宅建筑先天优越条件，正确认识钢结构技术在住宅中的运用，对钢结构住宅技术的推广和发展完善我国住宅工业化体系具有十分重要的意义。

二、高层建筑钢结构的特点

高层建筑钢结构是以钢材为主要结构支撑体系的，由于钢结构的自重轻，构件预制等原因，使其具有建造速度快、抗震性好等特点。但钢结构也有自身的一些缺陷.下面就钢结构的优、缺点进行介绍：

1.高层建筑钢结构的优点

1.1.施工周期短

钢结构构件多在工厂中进行预制，通过车辆运输至施工现场即可使用，加之机械化施工方法的普遍应用，钢结构建筑的建造速度都非常快。相比于传统的钢筋混凝土结构，无需考虑混凝土达到设计强度才能进行下一道工序的停留时间，钢结构建筑的建造速度是传统建筑建造速度的4倍以上。

1.2.自重轻

普通的高层住宅建筑如采用钢结构，则其自重可以大大减轻。其上部的自重仅为传统钢筋混凝土结构的1/15.1/10，而下部基础的自重为传统建筑结构的1/4～l，3，大大减少了施工材料的用量与降低了地基承载力。

1.3.方便于机械化施工

钢结构构件在施工现场安装时使用塔吊就位，并用高强度螺栓安装固定，其施工过程简便，操作技术易掌握，可以大规模开展应用机械施工方法。

1.4.适应性强

钢结构的形式与色彩可以多种多样，根据建筑设计的要求，可以建造出各种各样的效果，而且建筑外观的色彩也可以随着外覆涂料的颜色进行变化，这一点是传统的钢筋混凝土结构无法相比的。

2.高层建筑钢结构的缺点

尽管高层建筑钢结构的优点很明显，但它也有其自身无法消除的缺点。

2.1.耐火性能差

由于钢材是金属制品，其导热系统要远大于钢筋混凝土结构，因此，当钢结构建筑发生火灾后，热量可以沿着钢结构构件迅速传递，当温度达到600。C，钢结构基本丧失了其应用的强度和刚度，导致建筑的垮塌。因此，高层建筑的防火设计是钢结构设计的重要一环，其防火设计需要考虑更多的安全措施。

2.2.耐腐蚀性差

由于钢筋混凝土结构由耐腐蚀的混凝土包覆钢筋，其耐腐蚀的性能要比钢结构强。因此，在钢结构建筑进行设计时，必须充分考虑建筑的防腐的问题。

三、高层建筑钢结构施工技术控制措施

1.机械设备选择

在机械设备的选择上应根据结构的实际情况，选用合理的吊装机械，这是钢结构吊装最重要的工作。目前，塔式起重机是钢结构高空吊装的主力设备。而履带吊门式起重机可以作为低空吊装以及构件驳运的辅助机械。目前得到快速发展的液压集群千斤顶可以用于大型构件或组件乃至整体结构的提升、平移和旋转就位作业。

2.测量技术配备

适用完好的仪器，精心布设测量基准点和基准网，选择正确的测校方法和数值传递路线，是工程测量的基本要素。超高层由于结构高，通视条件差等因素的影响，结构测量的难度很大。目前比较先进的方法是建立双重控制网，选用GPS定位系统进行测量基线网的测设，并以高精度全站仪为重要手段，进行构件空中三维坐标定位。

3.焊接技术

高层钢结构构件多数采用等强焊接连接，不仅焊接量大，而且质量要求高。高空作业，安全控制难，气候影响显著。因此，需要根据不同的钢材特性和现场施工条件，选择合理的焊接工艺、设备和材料，关注高空施焊的操作条件，培训熟练的焊接技工，落实防风防雨的技术措施，适时进行无损检测等，是钢结构现场焊接作业的关键所在。此外，焊接方案也必须从保证焊接质量、提高焊接功效、减少焊接变形等因素进行综合考虑。

4.施工仿真分析技术

在施工（焊接、施工荷载等）和自重作用以及环境的影响下，结构会不断发生变形，如果不加以控制，会造成安装的困难和精度的不可控制，甚至留有安全隐患。因此需要事先对各种因素引起的结构变形和内力进行计算分析，并结合现场实测数据掌握结构在各个施工阶段和各种环境条件下的变形规律，指导结构施工。预变形技术是解决这个难题的有效方法。预变形技术即在施工全过程仿真分析的基础上，得到结构施工过程中连续变化的、不断积累的节点变形值，通过加工调整构件长度和施工中预先反向节点变形值的手段，来最终达到施工完成时结构处于设计的初始几何位置的方法。

5.实时监控技术

在施工过程中，情况在不断的变化，仿真计算的结果和实际有时也会有比较大的差异，为保证施工过程的可控和安全，运用实时监控技术就变得非常重要和必要。现代化的监测设备，可以实时跟踪结构施工过程中关键部位的位移和应力变化，使结构施工的准确性和安全性得到保证。

6.气象保障措施

气候环境是建筑施工（特别是高层建筑施工）的一大威胁，高层钢结构的施工周期长，高空易受到雷电的打击，因此应重视不利气候的防御。施工过程中可以委托气象站负责工程周边地区的近地和高空的气象监测，中期及长期的气象预报，必要时进行实时监测和即时报告。同时建立严密的防雷、防风、防雨措施，这样，就形成了以气象预测为主要手段，以防风、遮雨、避雷击为重点的全天候应对保障系统。

7.整体提升技术

对于高层钢结构中的高空联体结构或天线桅杆结构，可以事先将其在地面或某个适当位置组合成整体，然后通过提升或顶升安装到设计所要求的位置。采用这种工艺，可以降低起重机的安装高度或作业半径，以较小的起重机代替大型起重机，便于起重设备的落实；也可以减少对结构和其他工序的不利影响，加快施工的进度。还可将大量的节点连接工作在地面完成，减少高空作业，有利于施工质量的控制和安全操作。整体结构的提升或平移通过计算机控制的液压千斤顶系统来实现。

高层钢结构施工是一项技术难度和工艺复杂程度都比较高的工作，根据结构的情况、施工的环境和企业的资源综合确定技术路线和关键工艺，是施工成败之关键。

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