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高层建筑钢结构施工技术

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摘要:

钢结构技术是目前高层建筑的一项重要工程形式,高层建筑的施工技术人员应当针对于钢结构工程主动地学习相关专业知识、掌握施工技术和规范要求、积累实际操作经验并且积极探索新的实用技术。本文粗略的从钢结构的技术特点出发,讨论了钢结构工程施工时需要注意的一些问题。

关键词:

高层建筑;钢结构;安装施工技术

1高层钢结构建筑的在我国的现状和特点

(1)钢结构技术在我国的发展和现状。我国现代高层建筑起源于20世纪的上海,1934年建成的上海国际饭店是我国建成的第一座高层建筑,地下2层地上22层,地面以上838米的高度在当时的中国无疑是“庞然大物”。它所使用的钢结构技术,从那时起至今,一直都是我国高层建筑的建设的一个重要技术手段,尤其是改革开放以后,钢结构技术得到了很大的提升和更加广泛的应用。

(2)钢结构技术概述。钢结构技术能够在工程建设中被广泛应用,因为它具有如下几个特点:强度高,可塑性、韧性好,自重轻,施工简便,施工工期短,力学的理论计算模型和实际符合性好,材质内部均匀等。同时也存在着一些缺陷,例如耐火性差、耐腐蚀性差、造价高等。综合的考虑来说,钢结构技术的优势明显,适用性强,作为高层建筑的工程技术手段利益远远大于弊端。

(3)钢结构技术在高层建筑中的作用。目前我国高层建筑的主要结构体系包含:钢结构、钢筋混凝土结构和钢结构-混凝土混合结构。其中,钢结构作为高层建筑的主要结构形式在工程中起到如下的存在形式。①钢结构和钢筋混凝土核心筒组建起主体承重结构,作为高层钢筋混凝土结构的一种形式,使用较为普遍。如厦门远华大厦、上海金茂大厦、深圳地王大厦等高层建筑都是使用这种建筑形式。②作为劲性骨架存在,代替传统的钢筋,同混凝土一起组成受力构件,例如钢管混凝土等。③组成桁架、网架等大跨度屋面系统。钢结构-混凝土混合结构兼顾钢和混凝土的优越性,具有刚性好、整体强度大、抗震性能好等优势。在使用外包混凝土结构的情况下能够有效的克服钢结构的耐腐蚀性、耐火性较差的缺点。混合结构可以有效减轻建筑物的用钢量,实践数据表明,采用混合结构能够降低15~20%的钢材使用量,为项目的经济性提供保障。混合结构楼盖具有工艺简便、施工速度快的优点,能够做到少支模甚至不支模,节省项目工期。

2高层建筑钢结构的施工要注意的问题

钢结构工程的施工过程大致能够分为两个部分,第一项是钢结构配件的加工制作,第二项是现场的安装施工。同时需要对构配件进行防腐、防火等技术处理,保证工程安全性。

(1)对于构配件的制作尺寸误差和工程的测量定位、现场放线要求严格。这项要求在构配件的加工和安装施工阶段都是十分重要的。钢结构的力学计算模型十分的直观、清晰,所以对构配件位置和尺寸的要求都很高。在加工时,如果下料的尺寸产生了较大的误差,就会使构件的尺寸不满足设计的要求,而且在施工现场无法正常被安装,影响结构的承重效果、稳定性和安全性。高层建筑的结构高度高、体型大,而且钢结构的构配件较多,容易形成面型的误差积累,钢柱等某一个构配件的微小偏位都会对以后施工的构配件位置产生很大的影响,还可能破坏到整个建筑的受力特性,对于建筑设计效果的实现和建筑工程的质量都会产生影响,甚至会产生结构安全事故。

(2)钢结构施工过程对于天气、温度等条件要求严格。钢材随温度变化的热胀冷缩,其尺寸的变化非常大,气温无论太高还是太低都会对构配件的安装精度产生影响。并且,在对构配件进行连接施工时,无论栓接还是焊接的完成质量都与天气和温度有着密不可分的关系,不能在刮风、下雨或者是下雪的天气进行现场施工作业。我们国家对于钢结构的构配件焊接有着专门的技术规范要求,在进行作业时,当自然条件不能达到施工的需求时,一般会要求操作人员采取适当的措施给施工制造条件,例如给焊条预热,或者是钢板的预热加温等。

(3)钢结构的安装对于机械设备要求较高。钢结构的现场施工是一个将预制化的构配件进行装配式施工的过程,所以说施工对于运输、吊装等工程机械的性能要求十分高。钢结构构配件的体型大、自重大,并且高层建筑施工多为高空作业,吊装的过程对于起重机械的操作人员技术水平有着非常高的要求。吊装施工时机械的荷载一定不能超过本身所设计的承载力,钢结构构配件在运输、码放、起吊、就位等安装的各项程序中必须按照施工前拟定的施工组织设计或专项吊装方案进行操作。此外,涉及到一些特别的施工方法时,例如高空滑移法、同步顶升法,对于相关机械设备的要求更加严格。

(4)防腐、防火的要求严格。由于材料自身特性的限制,钢结构的防火、耐腐蚀性能比较差,所以在施工时一定要对钢材进行防火和防腐蚀处理,并且需要注意施工现场构配件附近不能有火源和腐蚀性物质。

(5)由于钢结构的工程量一般都非常大,所以施工前一定要制定合理的现场临时堆放转运措施,在现场设置临时堆放场地。

3高层建筑的钢结构施工要点

(1)地脚螺栓预埋工程。地脚螺栓的预埋工作是保证钢结构现场施工质量的重要保证,做好地脚螺栓预埋工作,能够确保钢柱的稳定性。对施工现场来讲就是,正确的根据轴线位置选择定位点(被选择轴线的误差小于等于2毫米),准确的选择标高基准点(被选择的基准点应在5毫米上下),在制定好所有螺栓的预埋方案之后才能进行螺栓的深度预埋,具体的螺栓预埋参数都是需要依据工程的实际施工面积决定的。总的来说,对于螺栓预埋的严格要求是为了以后要进行的钢柱安装打下良好的基础。除此之外,一定要对螺栓预埋的质量进行严格的检查,主要是分两次检查,第一次是在螺栓固定之后对其位置及标高进行检查,第二次是在混凝土浇筑完成并且凝固后,检查其是否有位移发生,两次检查的结果都需要在规范规定的范围以内,以满足钢柱的安装要求。

(2)钢柱安装工程。安装钢柱同样是高层建筑钢结构施工时需要被重视的一项工作内容。在预埋螺栓合格的条件下,钢柱的安装施工方可进行。吊装法是钢柱安装的常规方法,进行吊装前,工作人员需要提前把施工涉及到的部位进行分离作业,使其形成相对独立的区域,之后采取平行吊装法进行施工,吊装时需要加强对预埋螺栓的保护,如果需要的话应该在预埋螺栓上安装保护套,防止其在吊装过程中遭到破坏。施工作业时,工作人员一定要保证钢柱的位置、标高和垂直度等指标。必须严格按照施工的步骤进行操作,放置在安装的时候产生超过规范之外的误差。吊装过程中要对钢柱的连接仔细检查,并采取适当的临时措施给予固定,防止失稳。

(3)钢梁搭建与连接工程。稳定性能良好的钢框架梁可以为钢柱的连接提供可靠的保障,所以在高层建筑钢结构施工时,钢框架梁的搭建也是一项重要工程。框架梁一般会采用工字或H型钢作为钢结构工程的框架梁,并且在钢柱连接时往往选用连接性能好的刚性材料。框架梁的钢材有上下两翼,在钢柱内起到横加肋力的作用,以此来区分钢柱和框架梁的连接点。在对钢柱和框架梁进行连接时,要区别钢梁的不同编号,识别不同钢柱的连接位置。框架梁的吊装施工要有合适的施工顺序和工序,原则上要求吊装、校正、固定一气呵成,不产生累积偏差。同时,要将吊装的区域形成稳定的刚性单元。

(4)螺栓安装工程。高强度螺栓的安装和焊接是决定高层建筑钢结构整体结构安全性的重要工程。螺栓穿入时必须按照从内到外的顺序进行,不得颠倒顺序。穿孔操作时如果遇到螺孔的规格不符合螺栓的尺寸时,会导致螺栓难以穿入螺孔,这种情况下,不得将螺栓强制穿入螺孔,操作人员应当使用铰刀对螺孔进行修整到螺栓可以穿过的尺寸,再将螺栓穿入。在穿孔完成后,要进行螺栓的固定工作。钢结构的高强度螺栓在安装施工时应该根据建筑结构节点分步骤安装,一般来说高层建筑钢结构的节点都存在一定的差别,针对大型节点的高强度螺栓安装,需要先穿入,保证钢板没有形变的情况下再拧固,并完成螺栓的完全拧固。

4结语

高层建筑的钢结构施工应当遵照相应的步骤和规范要求,科学化、标准化进行施工,严格把控每一项施工的质量,做到注重细节,认真负责,为国家的现代化建设添砖加瓦。

参考文献

[1]杜欣双.高层建筑结构工程施工技术分析与探讨[J].价值工程,2010(22).

[2]GB50205-2001.钢结构工程施工质量验收规范.北京:中国计划出版社。

作者:李业华 单位:江西有色冶金建设有限公司

高层建筑钢结构施工技术责任编辑:杨雪    阅读:人次