论文部分内容阅读
摘要：建筑结构设计这是建筑行业之中非常重要的一个方面，涉及到建筑的诸多方面的设计，建筑钢结构设计之中，每一项建筑的质量对其都会产生直接的影响。本文对高层建筑钢结构施工技术特点进行了分析。
关键词：钢结构；高层建筑施工；技术特点
中图分类号：TU391文献标识码： A
1钢结构建筑的特点分析
1.1材质均匀
与现场浇筑混凝土钢筋结构不同，钢结构直接由后方工厂完成制造，其内部结构和质量分布更为均匀和合理，波动的范围很小，在一定应力范围内具有良好的弹性，实际的受力状态可以通过工程力学进行较为准确的计算。
1.2自重轻，强度高
钢结构与混凝土结构相比较，自身重量较轻，且强度较高，有效减少了建筑竖向构件的横截面积，增加建筑的有效面积，减轻建筑总重量。钢结构自重轻和强度高的优点能够极大提高建筑的稳定性，减小内部设计应力，使得建筑对地震、大风等外力的抵抗力增强[2]。
1.3抗震性好
钢结构可以根据建筑工程抗震需要进行内部结构体系的设计，采用三角式屋架体系，板肋式墙体结构体系，使得建筑的强度非常牢固，用于一些高层建筑中，能够有效提高建筑在水平和其他方向上对地震荷载的抵抗，可以实现VIII级以上的抗震要求，保证居住和使用安全。
1.4可回收循环利用
钢结构住宅建筑的所有建筑材料均為绿色建材，住宅建筑的钢结构可以完全进行回收利用，其他配件也大多可以回收循环利用，有效减少了建筑施工对周围环境的污染，减少建筑垃圾，实现了资源的高效利用，符合当前社会绿色、可持续和环保的经济发展理念，为居民提供了更为舒适和健康的生活环境。
2高层钢结构建筑施工技术特点分析
2.1施工准备
（1）钢结构构件的正确选择
正确的选材能使钢构件的使用性能得到发挥，因选材不当而导致的工程质量事故可以说不在少数，正是由于不同等级的材料适应不同的工作环境，例如以常温的钢结构材料来代替负温的钢结构冲击韧性材料，这样就会引起相应材料出现脆性的断裂破坏。
（2）严格把关钢结构材料的加工与制作过程
钢结构施工较复杂，一般分为两个环节，工厂制作和现场安装。影响一个工程质量的关键是构件质量的好坏，钢结构建筑是指采用钢板和热扎、冷弯或焊接型材通过连接件连接而成的能承受和传递荷载的国际流行的门式钢架轻钢结构体系形式。所以作为钢结构建筑的主要组成部分的结构构件，其质量好坏对整个工程质量起着决定性作用。因此钢结构制作生产厂家必须具备相应企业资质、生产规模、技术能力、机械设备及先进的工艺水平，只有完全具备了这些条件，才能有建设质量达标的钢结构工程的能力。
（3）对钢构件的运输防护
对钢构件的运输也是施工前准备的一大要求。由于车辆在运输过程中有一定的动载和较强的冲击荷载，很有可能会引起钢构件的破坏与变形，使钢结构在安装时不能准确进行，出现与设计不符的受力情况，从而引起钢构件的使用寿命明显下降或造成不安全的隐患。
（4）及时做好临时设施建设
施工前期应及时对施工的临时支撑设施加以建设和落实。因为结构在相对较短的时间内未能达到设计中相应的受力能力，且稳定性也不太好，若不对其进行临时的支撑与维护，则可能带来损失或安全事故。
2.2塔吊的选择、布置及装拆
塔吊是超高层钢结构工程施工的核心设备，其施工，对塔吊起重能力和幅度要求不像采用附着式塔吊那样苛刻。另外，采用附着塔吊的造价要远高于同类型起重能力稍小的内爬式塔吊，比如本工程设计高度为150m，采用附着式塔吊的塔身高度约180m（其中考虑钢结构3层柱12m，吊索4～6m，吊钩滑轮及小车全高4m，安全操作距离2m等），加上地下部分高度共200m，而采用内爬式塔吊的塔身约为40一50m。
附着塔吊的租赁成本要大于内爬式塔吊。因此，从经济上考虑，为节约成本，优先选用内爬式塔吊进行钢结构超高层建筑的施工。
2.3吊装
吊装是钢结构施工的龙头工序，吊装的速度与质量对整个工程起着举足轻重的作用。钢结构吊装前应根据结构平面和立面形状、结构形式、塔吊的数量和位置、现场施工条件等因素确定吊装分区与吊装顺序。本工程划分为东、西两个作业区，由两个作业组分别完成各自范围内的构件吊装。吊装的总原则为：
2.3.1平面内均从中心核心筒向四周扩展，即从中间的一个单元开始，先组装成—个稳定的刚度柱网单元，先吊柱后吊梁，一个柱网单元吊装并临时固定后，再在其左右或前后吊装两个单元，待3个单元构件全部吊装完成后，进行全面的精确校正。
2.3.2竖向吊装顺序（以一柱三层为例）：先安4根钢柱→下层框架梁→测量校正→螺栓初拧→中层框架粱→上层框架梁→测量校正→螺栓初拧→测量校正→终拧高强螺栓→焊接→焊缝检测→散铺上层压型钢板与栓钉焊接→下、中层压型钢板散铺与栓钉焊接→下、中、上层钢梯、平台吊装→楼盖钢筋混凝土楼板施工。
在本工程主体钢结构施工中，通过采取“区域吊装”及“一机多吊”技术解决了工期紧与工程量大的矛盾，从钢结构施工流程可以看出，各工序问既相互联系又相互制约，选择何种测量控制方法直接影响到工程的测量精度与进度。在本工程测量施工中，我们采取“预先控制”与“跟踪校正”相结合，即在吊装前对楼层柱标高及定位进行测定，并对构件进行标线控制，吊装后在柱梁框架形成前将柱子初步校正并及时纠偏，形成单元体后进行最终校正，这样大大减轻了校正难度，并实现了区域施工各工序问良性循环的目标。
在结构整体测量控制方面，根据结构无标准层及空间双曲面的特点，摸索出一整套采用激光铅直仪与全站仪进行“空间坐标点定位”与“双系统复核控制”的测量方法，很好地解决了双曲面结构定位难题，保证了项目质量控制目标的实现。
2.4钢结构的现场焊接
钢结构的现场焊接，主要包括梁与柱、柱与柱以及梁与梁之间的焊接。焊材的选配原则：强匹配原则：焊接材料的选择，需要在强度、塑性和冲击韧性方面高于母材的最低标准规定值，焊接接头的性能指标达到母材的最低标准规定值；缝塑性原则：即所选择的焊接材料，其厚度应该按照材料厚度效应之后的强度进行选择；冲击韧性原则：焊接材料必须满足建筑施工所要求的韧性标准。
现场焊接的注意事项：焊接准备，对焊接电源、设备、材料等进行检查，确认电源连接正确，电流表和电压表齐全，检查焊接设备和材料的型号是否正确，是否满足施工需要等；对焊接需要的垫板、引弧板和焊材等进行检查，检查其是否满足施工需求和符合施工技术要求，同时需要做好焊材的保管，保证其完整、不生锈和干燥；检查焊缝坡口，在焊接前，首先对焊接坡口进行准确的测量，清理坡口处的杂质、锈迹和油迹等，若坡口过小，需要进行重新开坡打磨，保证焊接接头符合坡口尺寸；控制焊接电流、电压和速度，控制好冷却时间；选用优质的碱性低氢焊材，控制焊缝中碳、磷、硫、氮、氢的质量百分比，选用高能量密度、低热输入的焊接手法，减小焊接坡口的间隙和角度问题，采用对称、轮流手法焊接；较长的焊缝应该多人同时进行或者分段进行，采用跳焊法避免变形和应力集中。焊接后检验，施工人员需要在焊接完成后，应该在24小时内对焊接项目进行超声波探伤检测，对检测不合格的焊接需要选用更高专业水平和经验丰富的技术工人进行重新焊接，最后再次进行探伤检查，直至合格，对焊接的详细信息进行记录。
结束语
人们生活水平的提高，对住宅建筑提出了更高的要求，不但要满足基本的居住需求，还要实现生活的绿色、健康和现代化，因此，在当前形势下，建筑施工行业必须对钢结构高层建筑施工的技术特点进行充分的分析和熟练的掌握，不断提高钢结构高层建筑施工技术水平和质量，才能适应未来市场发展的需要，健康、快速发展。
参考文献
[1]杨恒峰.工程超高层钢结构安装技术.2012.
[2]李莹雪.浅议建筑钢结构的施工与控制.2013.
关键词：钢结构；高层建筑施工；技术特点
中图分类号：TU391文献标识码： A
1钢结构建筑的特点分析
1.1材质均匀
与现场浇筑混凝土钢筋结构不同，钢结构直接由后方工厂完成制造，其内部结构和质量分布更为均匀和合理，波动的范围很小，在一定应力范围内具有良好的弹性，实际的受力状态可以通过工程力学进行较为准确的计算。
1.2自重轻，强度高
钢结构与混凝土结构相比较，自身重量较轻，且强度较高，有效减少了建筑竖向构件的横截面积，增加建筑的有效面积，减轻建筑总重量。钢结构自重轻和强度高的优点能够极大提高建筑的稳定性，减小内部设计应力，使得建筑对地震、大风等外力的抵抗力增强[2]。
1.3抗震性好
钢结构可以根据建筑工程抗震需要进行内部结构体系的设计，采用三角式屋架体系，板肋式墙体结构体系，使得建筑的强度非常牢固，用于一些高层建筑中，能够有效提高建筑在水平和其他方向上对地震荷载的抵抗，可以实现VIII级以上的抗震要求，保证居住和使用安全。
1.4可回收循环利用
钢结构住宅建筑的所有建筑材料均為绿色建材，住宅建筑的钢结构可以完全进行回收利用，其他配件也大多可以回收循环利用，有效减少了建筑施工对周围环境的污染，减少建筑垃圾，实现了资源的高效利用，符合当前社会绿色、可持续和环保的经济发展理念，为居民提供了更为舒适和健康的生活环境。
2高层钢结构建筑施工技术特点分析
2.1施工准备
（1）钢结构构件的正确选择
正确的选材能使钢构件的使用性能得到发挥，因选材不当而导致的工程质量事故可以说不在少数，正是由于不同等级的材料适应不同的工作环境，例如以常温的钢结构材料来代替负温的钢结构冲击韧性材料，这样就会引起相应材料出现脆性的断裂破坏。
（2）严格把关钢结构材料的加工与制作过程
钢结构施工较复杂，一般分为两个环节，工厂制作和现场安装。影响一个工程质量的关键是构件质量的好坏，钢结构建筑是指采用钢板和热扎、冷弯或焊接型材通过连接件连接而成的能承受和传递荷载的国际流行的门式钢架轻钢结构体系形式。所以作为钢结构建筑的主要组成部分的结构构件，其质量好坏对整个工程质量起着决定性作用。因此钢结构制作生产厂家必须具备相应企业资质、生产规模、技术能力、机械设备及先进的工艺水平，只有完全具备了这些条件，才能有建设质量达标的钢结构工程的能力。
（3）对钢构件的运输防护
对钢构件的运输也是施工前准备的一大要求。由于车辆在运输过程中有一定的动载和较强的冲击荷载，很有可能会引起钢构件的破坏与变形，使钢结构在安装时不能准确进行，出现与设计不符的受力情况，从而引起钢构件的使用寿命明显下降或造成不安全的隐患。
（4）及时做好临时设施建设
施工前期应及时对施工的临时支撑设施加以建设和落实。因为结构在相对较短的时间内未能达到设计中相应的受力能力，且稳定性也不太好，若不对其进行临时的支撑与维护，则可能带来损失或安全事故。
2.2塔吊的选择、布置及装拆
塔吊是超高层钢结构工程施工的核心设备，其施工，对塔吊起重能力和幅度要求不像采用附着式塔吊那样苛刻。另外，采用附着塔吊的造价要远高于同类型起重能力稍小的内爬式塔吊，比如本工程设计高度为150m，采用附着式塔吊的塔身高度约180m（其中考虑钢结构3层柱12m，吊索4～6m，吊钩滑轮及小车全高4m，安全操作距离2m等），加上地下部分高度共200m，而采用内爬式塔吊的塔身约为40一50m。
附着塔吊的租赁成本要大于内爬式塔吊。因此，从经济上考虑，为节约成本，优先选用内爬式塔吊进行钢结构超高层建筑的施工。
2.3吊装
吊装是钢结构施工的龙头工序，吊装的速度与质量对整个工程起着举足轻重的作用。钢结构吊装前应根据结构平面和立面形状、结构形式、塔吊的数量和位置、现场施工条件等因素确定吊装分区与吊装顺序。本工程划分为东、西两个作业区，由两个作业组分别完成各自范围内的构件吊装。吊装的总原则为：
2.3.1平面内均从中心核心筒向四周扩展，即从中间的一个单元开始，先组装成—个稳定的刚度柱网单元，先吊柱后吊梁，一个柱网单元吊装并临时固定后，再在其左右或前后吊装两个单元，待3个单元构件全部吊装完成后，进行全面的精确校正。
2.3.2竖向吊装顺序（以一柱三层为例）：先安4根钢柱→下层框架梁→测量校正→螺栓初拧→中层框架粱→上层框架梁→测量校正→螺栓初拧→测量校正→终拧高强螺栓→焊接→焊缝检测→散铺上层压型钢板与栓钉焊接→下、中层压型钢板散铺与栓钉焊接→下、中、上层钢梯、平台吊装→楼盖钢筋混凝土楼板施工。
在本工程主体钢结构施工中，通过采取“区域吊装”及“一机多吊”技术解决了工期紧与工程量大的矛盾，从钢结构施工流程可以看出，各工序问既相互联系又相互制约，选择何种测量控制方法直接影响到工程的测量精度与进度。在本工程测量施工中，我们采取“预先控制”与“跟踪校正”相结合，即在吊装前对楼层柱标高及定位进行测定，并对构件进行标线控制，吊装后在柱梁框架形成前将柱子初步校正并及时纠偏，形成单元体后进行最终校正，这样大大减轻了校正难度，并实现了区域施工各工序问良性循环的目标。
在结构整体测量控制方面，根据结构无标准层及空间双曲面的特点，摸索出一整套采用激光铅直仪与全站仪进行“空间坐标点定位”与“双系统复核控制”的测量方法，很好地解决了双曲面结构定位难题，保证了项目质量控制目标的实现。
2.4钢结构的现场焊接
钢结构的现场焊接，主要包括梁与柱、柱与柱以及梁与梁之间的焊接。焊材的选配原则：强匹配原则：焊接材料的选择，需要在强度、塑性和冲击韧性方面高于母材的最低标准规定值，焊接接头的性能指标达到母材的最低标准规定值；缝塑性原则：即所选择的焊接材料，其厚度应该按照材料厚度效应之后的强度进行选择；冲击韧性原则：焊接材料必须满足建筑施工所要求的韧性标准。
现场焊接的注意事项：焊接准备，对焊接电源、设备、材料等进行检查，确认电源连接正确，电流表和电压表齐全，检查焊接设备和材料的型号是否正确，是否满足施工需要等；对焊接需要的垫板、引弧板和焊材等进行检查，检查其是否满足施工需求和符合施工技术要求，同时需要做好焊材的保管，保证其完整、不生锈和干燥；检查焊缝坡口，在焊接前，首先对焊接坡口进行准确的测量，清理坡口处的杂质、锈迹和油迹等，若坡口过小，需要进行重新开坡打磨，保证焊接接头符合坡口尺寸；控制焊接电流、电压和速度，控制好冷却时间；选用优质的碱性低氢焊材，控制焊缝中碳、磷、硫、氮、氢的质量百分比，选用高能量密度、低热输入的焊接手法，减小焊接坡口的间隙和角度问题，采用对称、轮流手法焊接；较长的焊缝应该多人同时进行或者分段进行，采用跳焊法避免变形和应力集中。焊接后检验，施工人员需要在焊接完成后，应该在24小时内对焊接项目进行超声波探伤检测，对检测不合格的焊接需要选用更高专业水平和经验丰富的技术工人进行重新焊接，最后再次进行探伤检查，直至合格，对焊接的详细信息进行记录。
结束语
人们生活水平的提高，对住宅建筑提出了更高的要求，不但要满足基本的居住需求，还要实现生活的绿色、健康和现代化，因此，在当前形势下，建筑施工行业必须对钢结构高层建筑施工的技术特点进行充分的分析和熟练的掌握，不断提高钢结构高层建筑施工技术水平和质量，才能适应未来市场发展的需要，健康、快速发展。
参考文献
[1]杨恒峰.工程超高层钢结构安装技术.2012.
[2]李莹雪.浅议建筑钢结构的施工与控制.2013.