超高层建筑钢结构伸臂桁架的施工技术研究

超高层建筑钢结构伸臂桁架的施工技术研究

胡斐

中国建筑第八工程局有限公司200127

摘要：随着城乡一体化建设的大力推进，近几年来土木工程建筑到处都在摧城拔寨。其中混凝土技术是最重要的组成部分，在建筑行业中的地位越来越重要，在整个土木工程中得到了极大的推广和普及。对于高层建筑来说，主要得益于钢结构伸臂技术的发展，在建设过程要对建筑结构进行整体分析，才可以评估混凝土的施工的要求，随着现代建筑要求的提高，对于土木工程中的混凝土结构技术也提出了更高的要求。

关键词：超高层建筑；结构伸臂；施工技术

引言

现如今大部分的高层建筑都是以钢结构为主，其中伸臂桁架是最核心的结构，因为超高层建筑最重要的就是安全性和稳定性，伸臂桁架就是保证高层建筑钢结构的稳定性，这种技术在日常建筑中使用得非常广泛，高层建筑的水平受力可以直接转到混凝土核心筒子中。为钢结构减小了不少的荷载力。

1.超高层建筑的现状

1.1超高层建筑发展的特点

由于现代科技和建筑水平的不断提升，呈现的超高层建筑也越来越多。高层建筑群是一个城市的综合实力体现，现在大多数的超高层建筑都是采用钢架结构。这种结构针对于超高层建筑来说具有很强的稳定性，超高层建筑目前主要应用于城市综合体、城市CBD，将整个城市的气势显示得十分宏伟，对于社会和国家来说也是十分具有经济效益的。

1.2超高层建筑的施工技术

超高层建筑的钢结构施工量也比较大，是普通建筑的三倍之多。采用立体交叉施工技术，这项技术的施工标准非常严苛。对材料的选取、测量范围的精度都有一套自己的标准，焊接钢结构方式也是分为以下两种。电阻焊目前是使用起来最方便的一种焊接方法，操作也十分简单，不需要焊剂和焊条就可以完成对钢结构的焊接。其主要原理就是利用电流的温度在焊接接触面和焊接的周围区域产生电阻热效应，通过高温加热焊接件至塑形或者直接融化来连接，这种方法消耗的材料也是最小的，近年来逐渐偏向大功率、高热类型，目的是提高钢结构的焊接效率。第二种就是螺柱焊，这种焊接方式目前只能进行单面的焊接，无需进行穿孔，但是焊接的效果具有很高的密闭性和闭环性，对于钢材焊接十分合适。

2.超高层建筑施工的技术特点

2.1做好施工前的工作准备

在构造超高层建筑要做好前面的准备工作，这些工作也是为焊接成功打下坚实的基础。设计人员会把方案拿出来进行需求评审，进行分析，根据当地的天气，自然因素进行分析，选择合适的钢架结构，对施工过程中的焊接速度和焊接数量进行评估，并且将这些焊接工作均匀地分配给焊接人员，对整体的工作进行预估和分析，拿出项目进度表，对焊接人员进行任务分配；实际列出焊接过程中存在的问题和困难，尽早拿出解决方案，这样不会耽误工期，这也是超高层建筑设计所需要的步骤，不打无准备之仗。对于责任划分也要明确，制定的任务如果没有及时完成，焊接人员将会受到相应的处罚，这样才会在工作中产生动力，提高焊接的速率。对钢架零件进行检查，查看是否加工完善，一颗螺丝很可能会影响整个钢架结构的搭建效率。对施工的测量仪器进行检验，查验是否合格，对于超高层建筑来说，误差累计将是一个很困难的问题，如果测量仪器还是不准确，那么将会对整个过程的误差产生叠加。在检验测量仪器时必定注意起准确性。第二对于大型建筑设备进行检查，特别是升降机构的钢丝是否有磨损，这些都是保证施工过程中的安全措施。

2.2减小侧移动

在外框柱与核心筒之间设置伸臂桁架的主要目的是减小结构侧移，它的机理是提高水平荷载作用下的外框架柱的轴力，从而增加框架承担的倾覆力矩，同时减小内核心筒的倾覆力矩。它对结构形成的反弯作用可以有效地增大结构的抗侧刚度，减小结构侧移动，一般情况下也会减小外框架的剪力分担比。对于框架核心筒结构，设置伸臂桁架后减小侧移显著，而对于筒中筒结构而言，减小侧移的效果很小。在结构周围设置腰桁架的作用是使各框架柱承受的轴力均匀变化，因此也可以达到提高外框架抗倾覆力矩的能力以及减小侧移的目的，但是不如伸臂有效。在框架核心筒结构中，视外框柱的数量和布置方式，可以设置腰桁架，也可以不设置；由于腰桁架可以减小框筒结构的剪力滞后，因而在筒中筒结构中，腰桁架可以加大结构的整体刚度并减小其侧移。

2.3材料的选取

钢材本身的特点就是耐高温，耐火系数极高，对于成型塑造有很大的优势，现代的加工技术利用钢材这些特点在超高层建筑中使用得很广泛，但是这些钢材在明确使用到建筑过程中后需要对其化学性、物理性进行测试。防止出现次品影响钢架结构的稳定性，国内目前基本都是采用宝钢的钢架结构进行焊接，其耐压性，防火系数测试都是排名比较靠前的，这种超高层建筑的材料选取必须经过严格审核才能进行采购。不要以次充好，否则出现安全事故就是血与泪的教训。

2.4设置加强层

设置加强层后，造成结构沿高度方向刚度不均匀，刚度突变带来内力突变，因此在加强层及上下相邻层构件的内力会出现较大的改变，设置是方向性的改变，加强层的刚度越大，内力突变的程度也越大，这种突变会产生薄弱层效应。

因此，在结构抗风设计中，采用伸臂桁架、腰桁架的效果很好，它可以采用刚度大的加强层，以形成较大的抗侧刚度。而在抗震设计的结构中，应尽可能地减小出现薄弱层形成的不利效应，因此可以不设置加强层时，就不必设置加强层，需要设置加强层时，也不宜采用刚度过大的伸臂和腰桁架，以避免加强层范围出现过大的刚度突变。沿高度可以布置一个楼层（一道）或多个楼层（多道）的伸臂桁架和腰桁架。研究表明，多道伸臂桁架减小侧移的效果优于一道伸臂桁架，但是伸臂结构数量与减小侧移并不成正比，当设置四道以上的伸臂桁架时，减小侧移的效果就不再明显。

2.5BIM技术的使用

在复杂的高层建筑建筑物设计过程中需要对当地的环境因素（空气，湿度，温度等）进行数据模拟仿真，但是依靠人类自身的感官与感觉已经满足不了设计需求，所以此时需要通过计算机技术，大数据技术，BIM技术参与到高层建筑的设计中来，传统的建筑绘图软件一般都是CAD，但是CAD仅仅满足二维的制图及标注，现实中已经满足不了现在的建设要求，但是BIM技术可以在二维和三维的空间下进行随意切换，还可以对每一个构件进行数据化标注，包括此类构件的材料属性，大小，刚性属性都可以进行微调和修改，使用起来十分方便。此类工具建造出来的模型活生生就是一个建筑数据库，数据十分强大，方便设计人员随时查看设计数据以及材料的耗损。而且还可以直接导出数据，下载打印都是十分快捷。

结语

现在对于建筑的要求越来越严格，对于建筑机构来说必须严格按照各种规章制度进行操作，对于混凝土来说，要严格掌握材料这关，防止假冒伪劣的钢筋材料，水泥进入施工场地，然后利用科学的技术来提升建筑质量，在浇筑混凝土的过程中严格执行相关技术，对于温度，配比，搅拌以及后期的维护都要仔细执行，建筑无小事，生命大于天，每一个建筑都是一个家庭，我们应该认真负责完成这些建筑的建造。

参考文献：

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