摘要：钢结构在高层建筑的建造中有着广泛的应用，其自重轻、强度与刚度高、施工速度快等优点正好适用于高层与超高层建筑的需要。钢结构建筑的建造过程主要分为钢结构构件的制作、钢结构的安装就位与节点连接等步骤，在施工过程中，要想保证钢结构达到设计的强度和效果，必须严格施工操作规程，保证施工质量。只有这样，才能确保钢结构发挥其应有的作用。
关键词：高层建筑；钢结构施工；技术；安全措施
1.钢结构的特点
一般来说，材料的特性是推出新型建筑形式的出发点。钢结构是用钢板、热轧型钢或冷加工成型的薄壁型钢制造而成的。和其它材料的结构相比，钢结构有如下一些特点
（1）材料的强度高，塑性和韧性好过钢材和其它建筑材料，诸如与混凝土、砖石和木材相比，强度要高得多。因此，特别适用于跨度大或荷载很大的构件和结构。钢材还具有塑性和韧性好的特点。塑性好，结构在一般条件下不会因超载而突然断裂，韧性好，结构对动力荷载的适应性强。良好的吸能能力和延伸性能还使钢结构具有优越的抗震性能。另一方面，由于钢材的强度高，做成的构件截面小而壁薄，受压时需要满足稳定的要求，强度有时不能充分发挥。
（2）材质均匀，钢材内部组织比较接近于匀质和各向同性，而且在一定的应力幅度内几乎是完全弹性的。因此，钢结构的实际受力情况和工程力学计算结果比较符合。钢材在冶炼和轧制过程中质量可以得到严格控制，材质波动的范围小。
（3）钢结构制造简便，施工周期短。钢结构所用的材料单纯而且是成材，加工比较简便，并能使用机械操作，因此，大量的钢结构一般在专业化的金属结构厂做成构件，精确度较高。构件在工地拼装，可以采用安设简便的普通螺栓和高强度螺栓，有时还可以在地面拼装和焊接成较大的单元再行吊装，以缩短施工周期。此外，对已建成的钢结构也比较容易进行改建和加固，用螺栓连接的结构还可以根据需要进行拆迁。
（4）钢结构的重量轻。钢材的比重虽比混凝土等建筑材料大，但钢结构却比钢筋混凝土结构轻，原因是钢材的强度与比重之比要比混凝土大得多。以同样的跨度承受同样荷载，钢屋架的重量最多不超过钢筋混凝土屋架的1/3至1/4，冷弯薄壁型钢屋架甚至接近1/10，为吊装提供了方便条件。对于需要远距离运输的结构，重量轻也是一个重要的有利条件。
2.工程概况
某高层建筑采用的是钢结构，因而属于钢结构高层建筑工程项目，主要有三个部分：塔楼、配楼与连廊。塔楼地上有35层，地下也有4层；该建筑的总面积达到了约79000m2，属于全钢结构建筑，总钢材构构件的质量达到了15000吨；外轮廓主要由折线柱组成的双曲面，这给安装及测量都带来了极大的困难；其中钢材选择的是Q345GJC，板厚最大为10cm，因此焊接的时候难度系数较大。
3.高层建筑钢结构施工技术探析
对于本工程建设而言，其施工技术主要包括了这些内容：塔吊选择、布置及装拆；构件进场、验收与堆放；吊装；测量控制；焊接；工期及质量控制；安全施工等。具体而言，可以用图1来表示钢结构的安装工艺：
3.1施工前准备
开展施工之前，相关监理人员必须对工程图纸及相关工艺技术进行了解，熟悉技术条件与规范标准，对于设计图纸的意图应充分领会，要加强重点与难点的理解；及时组织相关专业技术人员做好图纸会审工作，检查图纸中可能出现的漏、缺及错等问题，力求将问题扼杀在施工前，从而减少图纸带来的工程质量及进度问题；做好施工图纸交底，进而对接下来的工作做好方案编制，并交予相关专家进行论证，待审核通过后方可进行施工。
3.2塔吊选择、布置及装拆
对于高层钢结构工程建设而言，绝对不能缺少塔吊，可以这样说，塔吊当属整个建设的核心设备。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆在进行塔吊选择与布置时，应根据建筑物的现场实际情况与钢结构自身的因素等结合加以考虑，还要保证塔吊在装拆过程中的方便、安全及可靠。对于本工程中，优先选择的是爬式塔吊，这样就可以不用对楼层进行加固也能施工，同时起重机在布设位置的时候也有着很大的自由度；爬式塔吊安装钢结构，对塔吊起重幅度及能力的要求没有其它类型塔吊那么苛刻；同时，采用爬式塔吊在造价上也要低于同类起重机的造价。具体而言，本工程的塔吊高度设计为150米，采用塔吊的塔身高度为180米左右，若要考虑地下部分则需要设置200米。此外，基于爬式塔吊同类中的比较而言，采用内爬式塔吊应在本工程中的造价最低，因此选择内爬式塔吊。
3.3吊装
吊装当属钢结构施工中的龙头工作，其速度与质量将直接影响整个工程施工。在进行吊装之前，需要充分分析结构的平面与立面形状、塔吊数量与位置、结构形式及现场的施工条件等，通过这些方面的详细分析之后确定最终的吊装分区及顺序。对于本工程，初步划分为了两个作业区（东区与西区），分别通过两个作业组来完成两个区的构件吊装。本工程采用这种方式，使得“区域吊装”和“一机多吊”相结合，恰当地解决了施工工期紧和工程量较大的矛盾。在对工程进行测量的时候，首先应注意的是各个工序之间存在着相互联系，也存在着相互制约的关系，因此必须合理选择测量方法，以使其对工程测量的进度及精度影响最小。根据多方面的考虑，本工程采用的是“预先控制”和“跟踪校正”结合的方式。总的来说，就本工程中的竖向吊装顺序应为如下所示：
安设四根钢柱→下层框架梁→测量校正→螺栓初拧→中层框架梁→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/散铺与栓钉焊接→上中下层钢梯及平台吊装→楼盖钢筋混凝土楼板施工。
3.4焊接
在焊接的时候应把握好以下几个方面的内容：1）保证焊接质量。第一，焊缝的表面不能出现裂缝与焊瘤；第二，一级焊缝不能出现咬边和未满焊等诟病；第三，一二级焊缝不能出现夹渣、气孔及弧坑裂纹等；最后，焊缝完成之后必须进行无损检测。2）焊接的顺序。第一，平面内焊接：从中心向四周扩散，采用结构、节点及全方位对称的顺序进行焊接；第二，竖向上焊接：焊接顺序依次为L层框架梁、压型钢板支托、下层框架梁、玉型钢板支托、焊接检验；第三，柱柱焊接采用两人为宜，相对且两面等温与等速进行焊接；第四，柱梁节头焊接先对H型钢下翼缘板施焊，然后再焊接上翼缘板。3）焊接工艺。本工程钢结构焊接的难度十分大，除了钢板较厚之外，还在于结构为双曲面，在设计中适用了斜撑与斜柱，使得立焊与斜立焊较多。加上本工程某段时期较为紧迫，使得工程量的巨大与之产生了矛盾，因此焊接出现了麻烦。
为了解决这种困难，我们在具体的施焊中采用了二氧化碳气体保护半自动焊来进行立焊、斜立焊等施工，从而有效解决了上述矛盾，取得了一定的成效。
3.5安全施工
具体而言，应包括以下几个方面的内容：第一，施工人员在进入现场之前必须做好自身安全准备，比如说佩戴好安全帽，冬天构件表面易结霜应系好安全带、穿防滑鞋，穿着防护用品等；第二，临时拆除的零部件应放置在工具袋中，若没有工具袋则应拿稳当，切勿乱扔乱放；第三，应检查起重设备及吊具等是否满足了相关要求，不满足则坚决不能使用；第四，在吊柱时应在外墙安设安全网，吊框架时则应架设临时的活动式走道，焊接时应搭设操作平台，同时及时铺设楼层压型板确保施工的安全；第五，要有严格的管理体系，派遣专人进行工程的防火安全监管，确保各类操作都符合相关的规范要求，同时做好施工安全教育工作，做好每天的监察工作。
4.结语
总之，我国正在大力发展钢结构高层民用建筑，不论是工程施工还是管理人员，我们都应该善于及时总结已建成的钢结构住宅工程的经验，完善施工技术及管理，不断满足住宅使用性能、环境性能、经济性能、安全性能、耐久性能等方面的综合要求，形成完善的建筑体系。
参考文献:
[1]杨鹏宇，钢结构高强螺栓连接施工{J}.山西建筑，2014，32（16）
[2]郝燕春，大型钢网架安装技术{J}.山西建筑，2015，33（10）
论文作者:黎常峰
论文发表刊物:《基层建设》2017年4期
论文发表时间:2017/5/17
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