高層建筑鋼結構的施工技術探討

管世國

摘要：隨著當前社會經濟的不斷發展，人們對于環境要求越來越高，環保建筑是未來發展的主要趨勢，鋼結構就逐漸被普遍采用。本文根據作者工作實踐，對高層建筑鋼結構的施工技術進行了分析和探討。

關鍵詞：高層；建筑；鋼結構；施工技術

隨著城建速度的加快，高層建筑的出現不但解決了城市人口過多帶來的住房問題而且美化城市、降低建筑用地。而如今傳統的鋼筋混凝土結構由于自重過大已經慢慢被重量輕的鋼結構替代，而高層建筑中鋼結構的使用能大大改善建筑整體的承重，給我國建筑行業帶來了深刻的變革。

1 高層房屋建筑鋼結構的特點

第一，鋼結構的自重比較輕，所以在遇到地震等自然災害的時候，整個高層建筑物的反應也不會太強烈，在一定程度上可以起到防震抗震的效果。第二，鋼結構的有效空間較大、抗壓性能方面較好，與其它結構相比，在同樣的強度之下，鋼結構的整體截面較小，可以有效擴大高層房屋建筑的內部有效空間。第三，鋼結構可以縮短整個工期，與其它結構相比，鋼結構在具體的施工之中，使用的腳手架比較少。而且鋼結構大部分是在工廠制作加工后，直接進行施工，無需在施工現場進行二次加工，這都為節省工期提供了必要條件。第四，鋼結構比較環保，鋼結構具有節能、綠色的特點，可以進行循環利用，產生的建筑垃圾相對來說較少。

2 高層鋼結構施工技術的主客觀條件

在熟悉所施工結構的基礎上，確定大型高層鋼結構施工技術路線，同時還要考慮到經濟、環境、技術等方面因素。在確定技術總體路線之前必須對周圍環境、 自身資源以及結構本身充分了解。一般來說優秀的技術路線常常能夠充分利用自身優勢以及時間空間并滿足主客觀條件。首先，對于結構的荷載傳遞途徑以及基本組成要充分理解， 據此做出合理的施工順序， 從而能夠按照設計要求保證施工順利完成。鋼梁、鋼桁架、鋼柱是高層鋼結構的組成部分，同時也是分析的對象。其次，在選擇合理的施工設備、進行有效的施工組織與施工之前必須充分熟悉施工現場的周邊環境以及條件。施工環境主要包括場外運輸條件、業主對施工的要求、設備安裝與施工等操作工序對鋼結構的制約等。因此，在確定安裝路線時應該充分利用施工現場的各種條件，從而做到高效、連續、快速施工。最后還要充分了解現場資源配置以及自身的技術能力。每個施工企業都應該有其獨特的技術特長以及環境優勢，因此，在確定施工技術路線時必須充分發揮出自身的優勢，才能事半功倍。

3 高層鋼結構關鍵技術和措施

3.1 機械設備選擇

鋼筋吊裝中最重要的工作是依據實際來選用合理的吊裝機械，而其吊裝中最重要的機械是塔式起重機。而低空吊裝、構件駁運的輔助機械主要有門式起重機與履帶吊等。近些年興起的液壓集群千斤頂則主要用于大構件或組件和用于整個結構平移、旋轉或提升工作。

3.2 測量技術

工程測量的主要要素包括儀器的配置、基準點與基準網的布設、測量方法與數值傳遞路線的正確選擇。而高層往往因為通視條件差、結構高等缺點加大測量難度。目前選用的測量手段主要是建立雙重控制網、選擇 GPS 定位系統來測量基準網，并且輔之以高精度全站儀來完成三維坐標定位工作。

3.3 焊接技術

高層鋼結構通常焊接量大， 而且質量要求高。因為是高層結構，因此多數情況下需要在高空作業，這就導致控制安全的難度大，受氣候影響大?？傊?， 應該根據具體的現場施工條件以及鋼材特性來選用合適的焊接工藝、設備以及材料。鋼結構現場焊接技術的關鍵是要依據高空焊接的操作條件大力培訓焊接技工，此外選擇焊接技術時還應盡量選擇能夠保證焊接質量、降低焊接變形、提高焊接效果等的焊接技術。目前的焊接技術主要是二氧化碳氣體保護半自動焊，輔之以手工焊。焊接過程中不僅要考慮區段、總體間的焊接順序，而且對于焊接節點也需要考慮對稱焊接的焊接順序，盡量降低焊接變形。對于鋼結構的施工來說，焊接施工技術也是其重要的組成部分。一般情況下，我們在進行焊接操作的過程中應當重視焊接參數的選擇，對焊絲以及焊接電弧電壓等相關因素都要予以掌握，并且對于不同的情況和條件我們也要進行具體分析，針對于位置的區別來選擇有效地焊接方法。為了能夠便于我們清晰地觀察到焊縫和熔池，我們大多會選擇左向焊法，進而對焊縫的成型進行掌控；而橫焊則會使用右向焊法等等。

3.4 施工仿真分析技術

鋼結構往往會受到施工、自重以及環境的影響而不斷發生變形，如果不控制， 會帶來安裝困難、精度不準，甚至會出現安全隱患問題。因此，應該利用施工仿真分析技術提前對各種因素引起的結構變形與內力進行計算分析，依據得到的測算結果來指導具體的施工。目前常用的仿真分析軟件主要是 MI-DAS， ANSYS 等， 利用軟件可對施工過程進行模擬，可以得出重力作用下的變形規律，同時也可得出溫度與風荷載對結構的影響程度，通過仿真分析可為施工提供依據，確保在誤差范圍內順利完成施工。

3.5 預應力技術

目前的很多高層建筑常常出現斜的結構特征，這種結構會發生空間三位變形，如不加以有效控制，則會影響結構功能甚至會影響結構安全。此外，地基不均勻沉降與差異壓縮變形也會引起結構變形，而解決這個問題的技術就是預應力技術，這種技術的方法是：通過仿真分析得到結構施工中連續變化、不斷積累的節點變形值，然后通過預先調整構件尺寸以及節點變形值的方式，來達到最后施工完成后與初始設計吻合的目的。

3.6 實時監控技術

因為施工過程中什么情況都有可能發生，甚至仿真得到的結果與實際也會有很大的差異，因而就采用實時監控技術來確保施工過程的安全與可控。實時監控系統可以通過實時監控施工過程中關鍵部位位移與應力變化，從而可以實時得到結果，進而與實際施工結果進行比較，確保施工的安全性與準確性。

3.7 安全操作系統與臨時措施

高層鋼結構施工過程中，為了施工技術人員的安全需要布置安全操作系統。同時，為了穩定整體結構以及具體施工的通道，還需要根據實際情況采用臨時措施。

3.8 氣象保障措施

風雨雷電以及高溫等不可控自然條件始終是高層建筑施工的一大威脅。目前高層建筑的施工周期長，而高層建筑極容易受到雷擊，因此應做好對不利自然條件的防御工作。具體措施就是施工方可以請求氣象站對施工周圍的天氣情況如空氣濕度、溫度、風力等進行實時監控并及時匯報，必要時可采用防雨、防雷、防風措施，如此便形成預測為主、時刻防御的雙重保障。

3.9 整體結構提升

針對高層結構中的天線桅桿結構或者高空連體結構，可以將其與地面某個物體組合在一起，然后再通過頂升來安裝到目標位置。這樣做可以用小起重機代替大起重機來操作，不但降低起重機的作業半徑而且便于起重裝備落實、加快施工進度。另外，減少節點連接工作的高空作業，盡量在地面來完成，這樣利于操作安全同時使施工質量可控，而整體結構平移或提升通常使用計算機控制的液壓千斤頂來實現。

結束語

高層鋼結構施工過程技術難度大、工藝復雜，因此必須綜合分析整體結構的情況、施工環境以及企業環境等來確定施工技術路線與工藝，相關技術人員應該加強自身的專業知識，不斷探索研究，緊跟時代潮流，創造出符合時代要求的新技術來指導施工。

參考文獻

[1]魏明鐘，李宏生.試論高層建筑鋼結構施工技術與管理模式[J].科技創新導報，2012，1（711）：322-323.

[2]吳章鐵.高層建筑鋼結構施工階段安全性能優化研究[J].建材與裝飾，2013，18（19）：325-327.