尤 疆 嚴文華

（江蘇雙樓建設(shè)集團有限公司 江蘇南京 210000）

簡議高層建筑鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)的應(yīng)用

尤 疆 嚴文華

（江蘇雙樓建設(shè)集團有限公司 江蘇南京 210000）

隨著可利用土地的面積的逐漸少，高層建筑已經(jīng)成為城市建筑的主要建設(shè)形式。鋼結(jié)構(gòu)作為城市高層建筑的常見建設(shè)結(jié)構(gòu)，其建設(shè)施工質(zhì)量直接影響到建筑整體的安全性、可靠性，所以一定要對鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)進行嚴格控制管理。

高層建筑；鋼結(jié)構(gòu)；施工優(yōu)點；技術(shù)應(yīng)用

前言

鑒于高層建筑對質(zhì)量、性能以及安全的考慮，在高層建筑鋼結(jié)構(gòu)施工中，除按照相應(yīng)的流程進行施工外，還需要掌握其關(guān)鍵的施工技術(shù)，以保證高層建筑鋼結(jié)構(gòu)的整體施工質(zhì)量不受影響，提升高層建筑整體的安全性能。

1 高層鋼結(jié)構(gòu)建筑的優(yōu)點分析

1.1 塑性和韌性好

因為高層建筑的垂直高度較大，所以作用在單位面積上的重力負荷加重，需要地基承受較大的荷載。如果地基出現(xiàn)沉降不均現(xiàn)象，就會對整體建筑結(jié)構(gòu)產(chǎn)生拉應(yīng)力，威脅到高層建筑的安全。而由于鋼材的質(zhì)地比較均勻，所以擁有良好的塑性和韌性，能夠承受較強的拉應(yīng)力，避免混凝土裂縫的發(fā)生。在高層建筑整體處于強震的狀態(tài)下時，鋼材能夠?qū)⑹芰鶆虻姆植荚谡w結(jié)構(gòu)上，避免因為局部受力過大而發(fā)生斷裂等現(xiàn)象。良好的塑性和韌性，提高了鋼材的塑造性能，并且能夠保持極佳的穩(wěn)定性，提高建筑的抗震性，最大程度的確保高層建筑的安全性。

1.2 強度高，自重輕

鋼材不僅具有較好的韌性和塑性，并且強度較高，在受到應(yīng)力作用時，能夠有效分散應(yīng)力，實現(xiàn)整體承重，最大程度的減少應(yīng)力荷載。在與混凝土結(jié)構(gòu)施工相比，鋼材在豎向截面的面積要遠遠小于混凝土結(jié)構(gòu)，所以鋼材的用量較少，一方面降低了施工的成本，另一方面還擴大了建筑的使用面積。因為鋼結(jié)構(gòu)的整體重量要比混凝土小一半左右，所以在承受應(yīng)力時的荷載也相對降低，能夠更好的應(yīng)對地震以及各種應(yīng)力造成的拉伸、擠壓等現(xiàn)象，有效的保證了高層建筑的穩(wěn)定性和安全性。

1.3 綠色環(huán)保

鋼結(jié)構(gòu)具有節(jié)能、綠色的特點，可以進行循環(huán)利用，產(chǎn)生的建筑垃圾相對來說較少。隨著當前社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展，人們對于環(huán)境要求越來越高，環(huán)保建筑是未來發(fā)展的主要趨勢，鋼結(jié)構(gòu)可以很好地適應(yīng)這個趨勢。鋼結(jié)構(gòu)與其它結(jié)構(gòu)相比，具有一定的自身特點和發(fā)展優(yōu)勢，這種優(yōu)勢目前已經(jīng)得到了建筑行業(yè)的全面關(guān)注。在未來的高層建筑房屋施工中，鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用會越來越廣泛。

2 工程概況

某建筑工程1～5樓為共用裙房，6樓以上均為兩個塔樓，東邊規(guī)劃為寫字樓，高為188m；西邊則為酒店式公寓，總共37層樓，高為138m。該工程的辦公塔樓由外框鋼管柱以及混凝土內(nèi)核心筒組成豎向結(jié)構(gòu)，以整板為基礎(chǔ)，梁柱與鋼管柱之間采用鋼筋混凝土環(huán)梁進行連接。建筑鋼結(jié)構(gòu)總體重量大概為2800t，具體包含以下建筑物：公寓樓大概為600t，辦公樓大概為2200t。其中，辦公樓主要是通過相互結(jié)合伸臂桁架鋼結(jié)構(gòu)以及19根鋼管柱構(gòu)成的，公寓樓主要是通過10根型鋼混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)成的。

3 高層建筑鋼結(jié)構(gòu)的施工技術(shù)應(yīng)用

3.1 鋼結(jié)構(gòu)內(nèi)部剖析

鋼結(jié)構(gòu)包含有伸臂鋼桁架和外框圓形鋼管柱等，而辦公樓則是由外框和核心筒進行組合。伸臂鋼桁架的鋼材為Q345GJB鋼，鋼管柱的鋼材為Q345B鋼，同時，外框共圓形鋼管混凝土柱有19根，往地下室的底板內(nèi)鋪上生根，而其中的14根柱子都是伸向辦公樓的主屋面，長度為185.8m，5根柱子伸向177.35m，全部高面一共有8～9次的截面尺寸有所改變。為了能夠加大核心筒與外框柱間的側(cè)向剛度，特設(shè)伸臂桁架定于11層與26層作為突發(fā)狀況的人類避難層，每一層插入3榀，寬跨度為35.5m，高跨度為4.6m，其中單榀桁架的合理重量大概是25.8t。鋼管柱以及桁架的連接方式主要是通過鋼牛腿焊接完成，核心筒混凝土墻以及預(yù)埋在墻內(nèi)的H型鋼骨柱主要是通過焊接來完成。辦公樓內(nèi)部結(jié)構(gòu)平面分布如圖1所示。

圖1 辦公樓內(nèi)部結(jié)構(gòu)平面分布

3.2 高層建筑鋼結(jié)構(gòu)的鋼管柱分節(jié)

鋼管柱吊的分節(jié)主要是通過工程施工的實際現(xiàn)場情況來進行有效合理分節(jié)的。塔吊吊裝能力是分節(jié)高度確認的重要前提，建筑體中的辦公樓的部分組成是由19根圓形鋼管柱所組成的，它的斷層尺寸有8段為GKZ1、GKZ2，同時還有9段為GKZ3，外框鋼管柱的設(shè)計圖紙要參照以上尺寸來進行設(shè)計。實際施工中鋼管柱位置與基坑支撐若不進行一層一節(jié)分節(jié)很難避免兩者所可能產(chǎn)生的矛盾。同時，結(jié)合了實際經(jīng)濟效益后，現(xiàn)場的吊裝能力依然按照兩層一節(jié)柱將外框鋼管柱分為24節(jié)。GKZ1鋼管柱分節(jié)見表1。

表1 部分GKZ1鋼管柱分節(jié)

3.3 高層建筑鋼結(jié)構(gòu)的伸臂桁架分節(jié)與安裝

依照工程施工的順序，辦公樓的伸臂桁架分別設(shè)置在12層和27層，每一層都設(shè)置有3榀，一共6榀。單榀伸臂鋼桁架及分節(jié)單元如圖2所示。

圖2 單榀伸臂鋼桁架及分節(jié)單元

按照工程施工的設(shè)計圖紙，伸臂鋼桁架分別以斜腹桿和上下弦桿進行現(xiàn)場焊接，現(xiàn)場的散件可以作為臂鋼桁架安裝的依據(jù)來進行合理的安裝。單榀伸臂桁架是由下弦桿、斜腹桿、上弦桿所組成，安裝的具體方法為：首先將伸臂桁架的下弦桿固定安裝好后再插入伸臂桁架的斜腹桿，最后再將伸臂桁架的上弦桿安裝好以完成鋼管柱的安裝，如圖3所示。

圖3 伸臂桁架安裝流程圖

3.4 高層建筑鋼結(jié)構(gòu)的“十”字柱安裝方法

建筑體中公寓樓的有效結(jié)構(gòu)是應(yīng)用“十”字柱安裝法，它主要是通過把5根側(cè)核心筒外邊的柱子用塔吊吊裝進行由下往上以后，再利用塔吊吊裝左側(cè)的5根柱子的方法進行安裝?！笆弊种惭b法是在施工現(xiàn)場由遠及近在進行的，它在地下室的第一節(jié)柱到頂部之間用塔吊吊裝起來進行連續(xù)施工，待“十”字柱腳錨栓成功安裝好之后再對其進行定位。需要注意的是，要避免柱的四面定位中心線以及地面定位中心線不對齊，作業(yè)人員要小心把控好“十”字柱的高度再準確無誤地定位在“十”字柱腳錨栓上，保持兩中心線的對齊吻合，很好去完成“十”字圖柱的定位工作，如圖4所示。

3.5 高層建筑鋼結(jié)構(gòu)的鋼結(jié)構(gòu)變形模擬計算

高層建筑的施工工程結(jié)構(gòu)構(gòu)件的內(nèi)力可能會發(fā)生較多的變化，結(jié)構(gòu)體常處于不可預(yù)測的變化之中，因此，這對高層建筑工程施工的要求是極為嚴格且難度是相當大的。倘若安全度得不到提高，很容易導(dǎo)致事故或者工程受阻的發(fā)生。為了能夠保障施工安全及施工正確方式，可以通過計算機有效進行模擬計算來進行安全保障的實施。計算機的模擬計算是以Me-chanical-U結(jié)構(gòu)分析系統(tǒng)來進行，它結(jié)合beam188單元自定義截面技術(shù)將型鋼混凝土的符合截面制作出一個建立體，考慮型鋼內(nèi)混凝土在外框里的結(jié)構(gòu)強度以及穩(wěn)定性可能帶來的影響，同時也考慮了樓板配筋和鋼筋混凝土核心筒兩者的對比強度所可能帶來的影響，合理通過荷載工況一呈現(xiàn)出的對比效果圖就工程施工過程的第一步以及重要的最后一步而言所得出的模擬計算結(jié)果來進行正確的判斷。

圖4 “十”字柱的就位工作分布圖

4 結(jié)束語

綜上所述，高層建筑鋼結(jié)構(gòu)的鋼框架施工不僅包含了柱、鋼梁、測量校正、樓梯的吊裝、連接、壓型鋼板的鋪設(shè)等復(fù)雜工序，還充分表明了這是一項非常復(fù)雜的工程。要做好施工方面的工作，就要通過實踐進行不斷認識和改進技術(shù)，采取最為有效的施工技術(shù)措施，保證工程能有高質(zhì)量的水平。

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收稿日期：2015-10-18