復雜高層建筑鋼結構施工綜合技術研究

陳強

【摘要】隨著經濟的快速發(fā)展，我國出現(xiàn)了越來越多復雜高層建筑。對于這些復雜高層建筑來說，鋼結構的設計和安裝施工是施工重點和難點，本文對高層建筑鋼結構施工中的重點和難點問題進行了剖析，從深化設計、施工方案、安裝要點、吊裝計算等幾個方面做了重點說明，為業(yè)界提供參考借鑒。

【關鍵詞】復雜；高層建筑；鋼結構；施工；綜合技術

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021. 11.078

隨著高層建筑物的數(shù)量不斷增加，其結構的穩(wěn)定性和安全性成為現(xiàn)階段高層建筑施工的重點和管理要點，而在高層建筑物的施工過程中，鋼材質結構的搭建成為施工安全的基礎組成部分。

1、鋼柱結構施工安全要點

在鋼材質結構施工過程中，鋼材質立柱直接影響建筑物的層數(shù)高度，以及建筑總體高度數(shù)據(jù)的豎立方向的結構零部件，尤其在實際制作和生產過程中，需要按照相應的制作標準，并且以此作為基礎，滿足我國對建筑行業(yè)材料的數(shù)據(jù)規(guī)范。同時，鋼柱零部件在實際進行生產和技術加工時應充分考慮鋼材質零部件焊接產生的焊縫、收縮形變的數(shù)據(jù)、在豎方向核定載重作用力下，產生的材質壓縮形變。因此，在進行鋼材質立柱翻模過程中，應該重點關注下料的整體長度，不能直接等于方案設計的數(shù)據(jù)長度，即使所產生的數(shù)據(jù)僅僅有幾毫米，也不能有所忽略。并且在上下的兩層結構鋼材質立柱的橫截面，在完全相同時，也不能進行數(shù)據(jù)之間的互換，同時，需要技術人員要求針對每個節(jié)點的鋼材質立柱，根據(jù)其使用的規(guī)格、參數(shù)進行相應的數(shù)字編號，進行區(qū)別，以此實現(xiàn)正確模式下的鋼材質結構安裝。在進行鋼材質結構安裝過程中，利用矩形模式以及方形的鋼材質立柱，實際進行安裝過程中，應該按照現(xiàn)有的生產規(guī)范和標準，使用熔嘴電渣焊，不能在箱板上直接開孔，或者使用槽塞焊等方式[1]。

2、施工方案設計

2.1施工條件分析

施工環(huán)境對于鋼結構施工有很大的影響和制約，所以在制定施工計劃之前，首先要做好施工條件的分析，包括區(qū)域環(huán)境的氣候特征、晝夜溫差、雨季期、日照等情況，施工場區(qū)的地下水分布情況，施工場地的巖土結構，臨時用水、電、場內道路等問題。

2.2做好施工場地基礎處理

高層建筑鋼結構安裝施工，地基處理是最為關鍵的基礎性工作，安裝之前必須做好地基處理和質量驗收。質量控制的重點包括混凝土基礎的強度、基礎軸線標志、標高基準點，以及預埋的地腳螺栓的位置，預埋件與混凝土的牢固程度、緊貼性等。要嚴格檢查驗收基礎支承面和地腳螺栓位置尺寸，誤差值必須控制在允許的偏差范圍內。

3、復雜高層建筑鋼結構施工綜合技術研究

BIM技術廣泛應用于重大方案、鋼結構復雜節(jié)點、機電管線綜合排布等優(yōu)化設計，能夠準確地找出模型內相關工序的碰撞節(jié)點位置，能夠提前優(yōu)化型鋼與鋼筋連接節(jié)點，降低施工難度并保證施工質量。在鋼結構深化設計階段，采用BIM技術與Tekla軟件相結合的方式，提前對鋼結構節(jié)點進行模擬，分析對鋼筋與鋼骨碰撞節(jié)點的施工難度，解決了鋼筋與型鋼的最佳連接方式。

3.1埋入式鋼柱支撐施工技術

鋼柱的主要規(guī)格有以下幾種：十字形鋼柱尺寸500mm×250mm×40mm×50mm、H型鋼柱尺寸450mm×400mm×40I砌×50mm和H型鋼柱尺寸450 mm×200mm×40I砌×50mm共30根，鋼柱埋入底板深度為2m。鋼柱埋入區(qū)域最深處底板厚度達到9.1m，最淺處底板厚度達到3.2m。受基礎底板施工工藝的影響，埋入式鋼柱需與大體積基礎底板混凝土一起澆筑，給埋入式鋼柱的安裝與定位帶來了很大的困難。為此，經過多種方案的優(yōu)選與優(yōu)化，決定采用型鋼支撐進行鋼柱的安裝。型鋼支撐底部與大體積底板鋼筋下部鋼筋進行臨時連接。在基礎底板深度不大于3.2m時，采用75mm×5mm的角鋼制作成1 000mm～700mm×700mm的型鋼支撐[2]。

3.2鋼板剪力墻安裝與焊接施工技術

鋼板剪力墻連接采用單面坡口焊接，全熔透一級焊縫。鋼板剪力墻由8節(jié)墻體鋼板，176塊鋼板組成，安裝周期長、焊接與殘余變形控制難度大。受核心筒空間尺寸與相鄰工序的影響，超高層鋼板剪力墻安裝及焊接難度較大，本工程創(chuàng)新采用了鋼板剪力墻約束連接施工工藝，加快了鋼板剪力墻的安裝進度，確保了工程的整體施工進度。鋼板剪力墻焊接時鋼板會產生很大的變形和殘余應力，給后序工作帶來很大的影響，為此，通過調整鋼板剪力墻的焊接參數(shù)與焊接工藝順序，采用對稱跳焊、應力釋放口等科學的方法，消除了鋼板剪力墻內部的殘余應力，確保了鋼板剪力墻的整體施工質量。

3.3勁性鋼骨柱連接技術

通過調整勁性鋼柱對接接口臨時連接板的厚度，可大幅度提高勁性鋼骨柱的抗風壓能力，從部分到整體、從中間向兩邊安裝鋼構件，能有效減少勁性結構的累積誤差。因此，采用BIM技術進行勁性鋼骨的建模與詳圖深化，能準確地找出鋼筋與鋼骨的碰撞連接節(jié)點，通過在鋼骨腹板區(qū)域預留鋼筋孔，翼緣區(qū)域設置連接鋼板進行鋼筋的連接，方便施工，保證了連接質量。

3.4超厚鋼板焊接技術

3.4.1焊接環(huán)境控制

復雜高層焊接受風力影響較大，尤其是采用CO2氣體保護焊時，風速須控制在2m/s以內，焊件作業(yè)區(qū)焊接濕度不得大于90%，且不得在雨、冰、雪環(huán)境中施焊。當環(huán)境溫度在0～10℃時需進行預熱處理，高處焊接作業(yè)區(qū)周圍須設置防風棚，焊口處雜物與浮銹必須清理打磨干凈方可施焊。

3.4.2焊接順序工藝控制

鋼柱采用對稱焊接，焊完兩面，再焊另外兩面。鋼梁為先焊鋼柱端托座，后焊核心筒端節(jié)點；伸臂、環(huán)形桁架焊接依據(jù)梁柱焊接方式進行。拼接焊縫采用對稱跳焊工藝確保連接節(jié)點的焊接質量，保證焊縫強度不低于母材強度，焊縫及熱影響區(qū)沖擊韌性要求等同母材，不同強度的鋼板焊接時，焊接材料強度的選擇應按強度較低的鋼材選用，全部焊段盡可能保持連續(xù)施焊，避免多次熄弧、起弧。穿越安裝連接板處工藝孔時須將接頭送過連接板中心，接頭部位均應錯開。

3.4.3焊接工藝參數(shù)控制

依據(jù)焊接工藝評定參數(shù)進行厚鋼板的焊接，為減小厚鋼板的焊接變形量，中間層采用多層、多道焊接，層間溫度控制在120～150℃之間。（1）打底層。焊接電流均控制在180～200A之間，間斷焊接長度不大于500mm。在焊縫起點前方50mm處的引弧板上引燃電弧，然后運弧進行焊接施工。熄弧時，電弧不允許在接頭處熄滅，而是應將電弧引帶至超越接頭處50mm的熄弧板熄弧，并填滿弧坑，運弧采用往復式運弧手法，在兩側稍加停留，避免焊角與坡口產生夾角，達到平緩過渡的要求[3]。（2）中間填充層。嚴格按照焊接工藝評定采用多層多道焊接，焊接電流均控制在200～280A之間，間斷焊接長度不大于500mm。在進行填充焊接前應清除首層焊道上的凸起部分及引弧造成的多余部分，清除粘連在坡壁上的飛濺物及粉塵，檢查坡口邊緣有無未熔合及凹陷夾角，如有須用角向磨光機除去。（3）面層焊接。鋼板立縫蓋面層焊縫焊接電流控制在22～60A；橫縫蓋面層焊縫電流控制在240～280A之間，間斷焊接長度不大于50mm。開始焊接前應對全部焊縫進行修補，消除凹凸處，尚未達到合格處應先予以修復，保持該焊縫的連續(xù)均勻成型。

結語：

復雜高層建筑鋼結構施工環(huán)境復雜，技術要求高，具有一定的危險性，要保證順利實施，必須提前做好結構件深化設計和施工組織設計，對施工過程中可能存在的環(huán)境、人員、技術、設備等各種因素提前做出分析，提前制定策略，做好事前預防、事中控制、事后檢查驗收和技術方案總結，只有這樣，才能保證鋼結構施工技術持續(xù)提高。

參考文獻：

[1]楊文瑋.超高層建筑鋼結構施工技術要點[J].工程技術研究，2020（10）：49-50.

[2]柳長誼.關于高層建筑鋼結構施工技術的研究[J].綠色環(huán)保建材，2020（05）：164+166.