钢结构施工技术在高层建筑施工中的应用研究

钢结构施工技术在高层建筑施工中的应用研究

张宏健

中冶天工集团有限公司     天津    300000

摘要：优化并完善高层建筑钢结构施工关键技术,是当前建筑领域的热点问题,也是我国建筑行业发展的重要课题。要提高钢结构施工技术的质量，必须在施工前充分准备，创造更好的操作条件。同时，在安装钢结构时，需全面考虑人、料、机及工艺因素，确保高层建筑施工安全和安装质量。为能够进一步提高钢结构的性能和可靠性，相关人员还要进行不断探索和创新，推动钢结构在高层建筑施工领域的更广泛应用，从而为建筑行业的发展作出更大的贡献。

关键词：钢结构施工技术；高层建筑施工；应用

引言

如今，现代化经济发展已经取得了良好的效果，以往工程项目建设使用砖混结构和混凝土框架结构逐渐被钢结构所取代，钢结构在整个建筑行业中发挥出了积极的促进作用。对于高层建筑施工项目来说，钢结构施工效果对整个工程项目的结构安全起到重要的影响，因此，要将钢结构的施工质量放在重中之重的位置上，增加管理的力度，使其能够充分发挥出积极的作用，推动高层建筑施工项目实现良性发展。

1钢结构施工技术在高层建筑施工中的应用

高层建筑的高度较高,因此,施工人员需要具备高空作业技能,并且需要使用高空作业设备进行施工,如高空吊篮、爬升机等。由于高层建筑的钢结构较为复杂,且精度要求非常高,任何一处尺寸、角度的偏差都可能影响整个建筑的结构安全。因此,在钢结构施工过程中,要严格控制各个节点的连接,确保钢结构的精度和稳定性。高层建筑的施工周期通常较长,这要求施工队伍具备持续的施工能力,且在施工中有稳定的施工资源,并严格进行项目管理和进度控制,确保项目按时交付。高层建筑钢结构施工需要应用先进的施工技术和工艺,如采用焊接工艺和节点连接技术、数字化建模技术和建筑信息模型,对整个建筑结构进行全面模拟和分析,提前发现和解决施工中的问题。高层建筑施工存在较高的安全风险,施工单位要制定严格的安全管理制度和施工规范,加强对施工人员的安全培训和监督,确保施工过程的安全性和稳定性。

2钢结构施工技术在高层建筑施工中的应用要点

2.1深化设计

钢结构节点的设计直接关系到整个结构的稳定性。在深化设计阶段,工作人员要对节点进行精细化处理,充分考虑节点的受力特点和连接方式,引入先进的计算分析软件,对节点进行精确模拟和计算,确保节点的强度和刚度满足设计要求。同时,还要关注节点的施工便利性,避免过于复杂的节点设计导致施工难度增加。关于节点的材料,应选择性能优良、施工方便的材料,以提高节点的施工质量。高层建筑钢结构在面临风荷载、地震等自然力作用时,要具备良好的稳定性和抗震性能；在深化设计阶段,要对整体结构进行稳定性分析和抗震设计,合理布局结构、科学选择构件截面,提高结构的整体刚度和稳定性；还需要引入先进的抗震设计理念和技术手段,如隔震技术、耗能减震技术等,提高结构的抗震性能,充分考虑施工过程中的临时支撑和加固措施,确保施工过程中的结构安全。

2.2钢结构安装

在钢结构件的安装过程中，首先需要确定钢柱的吊装点，该点通常位于钢柱上方的耳板位置。在正式安装前，需提前标出基准线，其具体位置位于节柱连接端口处。然后利用螺栓将连接板固定，作为临时的固定装置，具体操作是将上下面柱子的中心线对齐，然后进行焊接，焊接完成后，即可移除临时连接板。接着，使用千斤顶调整钢构件的垂直度，并通过经纬仪测量其调整情况。在确认无误后，拧紧连接板的螺栓，再进行焊接施工。在扭转调整过程中，在钢柱各面的耳板上使用螺栓锚固垫板，并在各个方向安装千斤顶，以纠正偏离的接头。完成安装后，进行高程调节，利用联接片的功能，利用螺钉将耳片固定；使用千斤顶、撬棒调整立柱间距。

2.3焊接施工技术

在高层建筑施工中，钢结构的焊接工艺成为确保结构安全和施工质量的关键环节。为保障焊接质量，施工人员应提前制定详尽施工方案，并明确各项参数，以确保施工环节的顺利进行。在此过程中，必须进行工艺试验，以验证选定的焊接工艺是否符合项目要求，同时及时调整和优化。在选择焊接工具时，需全面考虑施工现场的实际情况，为不同工艺环节选择合适的工具，以保障焊接质量。尤其对于难度较高的焊接工序，应安排具备专业水平的焊工进行操作，以最大程度地降低焊接失败的风险，确保工程的安全可靠性。在钢柱和梁柱的焊接过程中，采用前预热和对称焊接等工艺措施尤为关键。这些步骤有助于处理焊缝，提高焊接的质量，确保整体结构的施工质量。对钢结构厚板的焊接需要特别关注，由于其难度较大，需要在事前进行充分控制。通过完善焊接工艺施工方案，减少可能出现的错误，可以确保焊接质量达到合格标准。在施工过程中，要全面考虑风力影响和温度波动性等外部因素，提前进行控制，以降低施工中出现的问题。

2.4钢梁施工

钢梁工厂化制作过程，包括多个环节。通常会选择符合国家标准的优质材料，并确保其机械性能和化学成分符合设计要求；使用数控机床进行切割和加工，可以确保各部件的尺寸和形状精度；遵循合理的焊接顺序，先焊主梁，再焊次梁，以减小焊接变形；在制作过程中，可以通过反变形法预先考虑变形方向，从而在焊接后得到理想的形状；保持制作环境的稳定和恒温，避免环境因素如温度、湿度的变化对钢梁产生影响。通过采用以上措施，可以确保钢梁工厂化制作过程中不发生变形，提升钢梁的质量与可靠性。在确定吊点的位置时，通常会将其设定在钢梁两端的四分之一总长度处，这样可以确保吊装的稳定性。在钢梁的上翼缘，会焊接专门的吊耳，以便进行吊装。针对大跨径、大吨位的钢梁，其自重分布均匀，提升了起重安全性，可采取在其上部翼缘计算位置处焊接起吊耳的方法。而对于自重较轻的钢梁，则采用一次多吊的方法，这种方法可以大幅提高吊装的效率，减少吊装次数，降低劳动强度。在安装钢梁的过程中，必须遵循先安装主梁后安装次梁的原则，这是为了保证结构的稳定性和受力均匀。只有当每层构件的校正和焊接都稳固之后，才能进行下一层的安装，这样可以确保整个结构的安全性和稳定性，避免因施工不当而导致的安全隐患。

2.5除锈

在进行除锈之前，必须对材料和成品进行全面的检验，这包括外观检查、尺寸测量、化学分析和机械性能测试等。通过对这些材料和成品的检验，可以确保材料和成品的质量符合标准，并且没有明显的缺陷或损伤。同时，焊接过程中常常会产生一些问题，如焊疤、飞溅和毛刺等，这些问题会导致表面不平整、粗糙，甚至影响产品的功能和美观。因此，在进行除锈之前，需要先处理这些问题，通过使用锉刀或砂纸等工具，对毛刺进行修整或打磨，确保表面光滑、整洁。为了达到更好的除锈效果，结合项目实际，可以采用喷丸工艺进行操作。喷丸是一种通过高速喷射磨料颗粒到材料表面，以去除氧化层、锈蚀、污染物等的方法。完成喷涂后，要对材料进行清洁，并进行必要的涂装或其他处理。

2.6涂装施工

对于钢结构工程项目来说，钢结构主体与焊接部位的防腐防火涂装施工占据着核心位置，防腐施工的具体情况为:将某些特定类型的面漆、中间漆和底漆涂刷在钢结构表面，使其发挥出最佳的防锈蚀作用，确保钢结构的使用时间和质量能够满足设计标准。要想使钢结构工程的耐高温性能得到满足，要将具有良好耐火性的保护层涂刷到钢结构表面，依据防火性能和使用特性，防火涂料被分为薄涂型和厚涂型，薄涂型的厚度要保持在5mm左右，厚涂型的厚度要保持在40mm左右。在使用防火涂层以后，钢结构材料对高温的耐受极限和耐受时间都得到了不同程度的提升，从而使其达到最佳的保护作用。将防火涂层和防腐漆涂装到钢结构表面以后，钢结构整体的美观性得到不断增强，发挥了美化生活环境的积极作用。

3钢结构施工技术在高层建筑施工中的应用措施

3.1应用BIM技术

建筑信息模型技术广泛应用于高层建筑工程的钢结构施工中，为解决传统施工模式下可能出现的结构碰撞问题提供了科学合理的解决方案。通过BIM技术，施工单位能够深入分析建筑结构与其他系统的关系，建立精确模型，确保设计的科学性和合理性。在施工前的规划编制中，BIM技术的高效运用提升了施工的质量水平，同时科学而严密的施工计划确保了工程的高效进行。此外，BIM技术还能优化内部空间利用，为建筑物预留更多灵活空间。总体而言，施工单位应主动采用BIM技术，这样不仅可以解决结构碰撞问题，提高了工程施工质量，更为高层建筑施工过程注入了高效、科学、合理的元素。

3.2现场拼装

在现场拼装施工以前，在每个拼装部位上设置1个水准点和2个平面控制点，使得拼装施工的胎架定位更加准确，给后续位置复测工作提供强有力的支撑。在定位测量胎架时，要对胎架预埋板的相对坐标进行明确，使用全站仪对中心点位置进行测量，并在地面做好标志。将拼装施工场地事先清理干净，将胎架定位点放样好，使用十字线的方式标记，为后续胎架安装施工提供引导。胎架安装施工结束以后，在地面上将拼装构件的相应轮廓线放好，在对构件的高度进行调整时，需要使用水准仪完成相应的操作，确保在同一构件下部位置处的所有胎架都能够达到顶平的效果。在开展拼装构件检测校正工作时，需要在构件上设置好相应的控制点，在确定构件位置时，需要使用专业的仪器来完成，假如发现其相对位置存在误差，要立即采取积极的措施予以解决，使其与设计的标准值一致。在单个部件拼装施工时，使用全站仪完成相应的测量工作，使用三维式测量系统对拼装单元开展整体意义上的检测工作。检测达到合格标准以后的部件运送到施工具体位置，使得整体空间的各项要求能够与安装标准相一致。在整个现场拼装施工时，核心控制要点为对接接口位置坐标的误差和由此而引发的焊接质量、外观美观性等问题。因此，要使用切实可行的措施合理控制接口空间坐标，结合单层网架工程项目自身的特殊属性，利用三维坐标系统高质量地完成拼装施工的测量与定位工作，显著提升拼装施工的精准度，使其与工程项目的设计标准相一致。

3.3高强度螺栓安装质量控制

高强度螺栓连接是高层建筑钢结构工程施工中常见的、重要的一种连接方式，多采用高强度大六角头螺栓和扭剪型高强度螺栓，其核心原理是利用钢构件两个接触面之间所形成的摩擦力，来阻止钢构件产生相互滑移，确保连接的稳固和牢靠。监理对其质量管理主要体现在两个方面：一是按规范要求做好见证取样试验，并检查试验报告，确保高强度螺栓连接副的扭矩系数和紧固轴力以及摩擦面抗滑移系数均满足设计要求；二是按要求对高强度螺栓连接副的终拧质量进行检查，高强度大六角头螺栓的终拧质量需要利用扭矩扳手抽样检查螺栓扭矩应符合规范要求，扭剪型高强度螺栓目测螺栓尾部梅花头拧断为终拧合格，对于未在终拧中拧掉梅花头的扭剪型高强度螺栓应全数进行扭矩检查。为保证检查结果的准确性，终拧质量检查应在终拧完成1h后、48h内进行。

结束语

在高层建筑施工中，钢结构施工技术得到广泛应用，其稳定性和安全性优势突出，对建筑物结构的提升至关重要。为深入挖掘钢结构施工技术性能，必须加强相关研究，确保工程施工中各技术要点得以充分实施，以确保高品质建筑工程的实现，推动建筑行业的持续进步与发展。

参考文献

[1]周星．高层房屋建筑钢结构施工关键技术[J]．建设科技，2020（22）：74-75．

[2]侯蕾，杨洁，闫密，等．超高层建筑钢结构施工的关键技术研究[J]．科技与创新，2022（22）：83-85，91．

[3]常勇，范亚如．高层建筑钢结构工程施工关键技术研究[J]．工程技术研究，2022（2）：44-46．

[4]柴吉元，凌礼贤，林志辉．高层办公建筑钢结构施工关键环节与技术要点[J]．江苏建材，2022（2）：46-48．

[5]付正权．超高层建筑钢结构施工关键技术与措施研究[J]．城市住宅，2020（11）：192-193