寇繁榮

中國有色金屬工業(yè)西安勘察設計研究院有限公司，中國·陜西 西安 710054

1 引言

隨著社會經(jīng)濟的迅速發(fā)展，城市人口逐漸增加，城市土地資源壓力越來越大，促進了高層建筑的大量涌現(xiàn)。鋼結(jié)構(gòu)是一種新型的建筑結(jié)構(gòu)，自身質(zhì)量較輕，強度高，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和強度較好，在高層建筑中發(fā)揮了極大的應用優(yōu)勢。而且使用鋼結(jié)構(gòu)進行施工，提升了高層建筑的施工效率，降低了施工成本，為建筑行業(yè)的持續(xù)發(fā)展提供動力支持。

2 高層建筑鋼結(jié)構(gòu)的特點

鋼結(jié)構(gòu)質(zhì)量輕，強度高，穩(wěn)定性好，彈塑性較好，而且施工環(huán)節(jié)簡化，施工速度快，成本少，對自然環(huán)境的適應性強。鋼結(jié)構(gòu)主要是結(jié)合設計要求，在工廠預制構(gòu)件，然后運送到施工現(xiàn)場進行安裝，施工環(huán)節(jié)簡化，能夠?qū)Υ笮徒Y(jié)構(gòu)進行制作，并可以實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)[1]。此外，在鋼結(jié)構(gòu)制作過程中產(chǎn)生的邊角料可以循環(huán)利用，減少污染排放，節(jié)約施工成本，強化環(huán)境保護力度。鋼結(jié)構(gòu)空間比較大，可以結(jié)合實際施工需求進行改造、擴張，便于移動。但是，鋼結(jié)構(gòu)具有一定的易脆性，且抗腐蝕能力不高，耐火效果差等缺陷，所以在對高層建筑鋼結(jié)構(gòu)進行設計時，要采取針對性的防護措施，提升鋼結(jié)構(gòu)設計質(zhì)量。

3 高層建筑鋼結(jié)構(gòu)設計原則

3.1 方案設計

在對高層建筑鋼結(jié)構(gòu)進行設計時，要對多方面的因素進行綜合性考量，如建筑物的使用功能、施工工藝性能、設計方案總體合理性等[2]。高層建筑的主要載荷來自風力和地震，因此在鋼結(jié)構(gòu)設計時，要注意減少側(cè)移，避免發(fā)生扭轉(zhuǎn)問題，增加建筑物的整體強度，減少薄弱環(huán)節(jié)。對建筑物的高度進行合理把握，提升其抗側(cè)力結(jié)構(gòu)體系的整體效能。

3.2 構(gòu)件設計

要結(jié)合具體的施工要求，對構(gòu)件結(jié)構(gòu)形式實施創(chuàng)新，使用新型的連接方式，提升截面效能；保障結(jié)構(gòu)力學計算的精準性，并實現(xiàn)專業(yè)技術與實踐經(jīng)驗的聯(lián)合應用，對計算結(jié)果實施科學判斷、校核，盡量減少計算誤差；要結(jié)合鋼結(jié)構(gòu)的實際使用情況，對構(gòu)件截面、連接點承載力開展適時調(diào)整；優(yōu)化結(jié)構(gòu)外圍環(huán)境設計，如果吊裝設備能力較大，可以增加拼裝結(jié)構(gòu)規(guī)模，提升安裝施工速度，控制施工成本，提升經(jīng)濟效益[3]。

3.3 先進的設計理念

在對鋼結(jié)構(gòu)進行設計時，要注意樹立先進的設計理念，為建筑物的改進與優(yōu)化預留空間，因此在高層建筑鋼結(jié)構(gòu)設計中，往往使用平面結(jié)構(gòu)比較多，空間結(jié)構(gòu)使用較少。

4 高層建筑鋼結(jié)構(gòu)設計實踐

4.1 鋼構(gòu)件的焊接

由于鋼構(gòu)件的材料類型、材質(zhì)等存在一定的差異性，因此在具體的焊接時，要結(jié)合具體情況靈活使用焊接工藝：①預處理環(huán)節(jié)，要對焊接工作之前的各項工作做好準備，為焊接工藝的應用奠定良好的基礎；結(jié)合焊縫接頭的不同，選擇針對性的焊接方式；結(jié)合接頭坡形的具體情況，并按照焊接技術的具體要求，對引弧板、引出板、背面襯板等進行保準性安裝，以便對焊接工藝提供輔助；對焊接場地的具體環(huán)境進行考察和測量，并結(jié)合測量結(jié)果選擇合適的預熱處理工藝。②施焊工藝的應用。要結(jié)合具體的施工要求，對焊接電流大小、焊條直徑大小進行合理選擇，并對焊接相關工藝進行合理使用[4]。③完成焊接工藝之后，需要進行焊后處理，避免焊縫出現(xiàn)凹陷、氣孔、裂縫等問題。此外可以利用超聲波無損探傷技術對受力點實施全面檢查。

4.2 鋼構(gòu)件的組裝工藝

鋼結(jié)構(gòu)類型不同，要選擇合適的組裝工藝技術。①如果鋼結(jié)構(gòu)較為簡單，體積較小的零部件，可以按照設計圖紙的要求，在組裝平臺上彈出裝配定位線，方便對不同零件進行組裝，達到對不同組件進行裝配的目的。②針對H型鋼結(jié)構(gòu)，要依據(jù)設計圖紙的相關要求和數(shù)據(jù)，組裝標準性的胎模，通常情況下基準面使用翼緣板進行制作，施工人員要使用腹板在另一面施加側(cè)向推力，并保障推力的水平方向延伸，然后利用這兩種板塊的自重，使其全面固定在工作位置上。③針對箱形結(jié)構(gòu)的組裝，主要是按照設計圖紙的要求，掌握精準數(shù)據(jù)，在相應位置彈出組裝線，其彈線位置一般在結(jié)構(gòu)主體的蓋板、腹板、隔板面上。把蓋板、側(cè)腹板設置為基準面，并按照彈線對隔板、腹板進行安裝[5]。在這一環(huán)節(jié)中，要對安裝順序和流程進行精準掌握，往往需要從一個方向出發(fā)對其實施安裝，將腹板定位在中部隔板，然后對其對稱位置實施定位焊接。

4.3 鋼結(jié)構(gòu)安裝與檢測

①在對鋼結(jié)構(gòu)進行安裝之前，需要對其成品進行全面檢測，確保其符合標準要求，才能進行安裝施工。其中檢測環(huán)節(jié)有對構(gòu)件成品、工廠預組裝等的檢查。在具體的檢查過程中，要嚴格按照國家相關要求，并依據(jù)行業(yè)標準進行規(guī)范性檢測，而且在檢查之前，工作人員要明確設計要求，并對鋼結(jié)構(gòu)的使用情況全面掌握。具體的檢測內(nèi)容有：尺寸大小、連接部位、變形量等。尤其是要對大型鋼結(jié)構(gòu)的安裝精度進行全面檢測，并按照國家相關文件要求對其實施規(guī)范性質(zhì)量驗收。

②鋼構(gòu)件的運輸。一般情況下，鋼結(jié)構(gòu)的構(gòu)件需要在工廠進行預制，然后運輸?shù)绞┕がF(xiàn)場進行現(xiàn)場安裝。在設計運輸方案之前，要對鋼構(gòu)件的形狀、重量、大小、運輸條件、安裝要求等進行全面了解，從而制定具有可行性和合理性的運輸方案。其中主要的運輸形式有：總體制造+單元運輸、總體制造+總體運輸、分段制造+分段運輸?shù)取Ｔ谶\輸過程中，要加強加固防護措施，防止裝卸車、運輸、起吊過程中出現(xiàn)變形現(xiàn)象，影響其使用[6]。運輸人員還需要對運輸沿線的公路、橋梁等情況進行調(diào)查，以免運輸過程中出現(xiàn)意外情況。

③施工測量。施工測量是鋼結(jié)構(gòu)安裝施工的重要基礎和前提，只有保障施工測量的精準性，才能確保整體安裝質(zhì)量，促進安裝操作的有序開展。在測量過程中，要對設計圖紙開展深入研究和分析，并對具體的數(shù)據(jù)、設計思路、設計意圖等進行全面確認，多方審核，確保其合理性與可行性；對測點實施重復性校測，保障測量定位的精準性；對測量器具進行檢測、校正和調(diào)整，確保其測量精度，避免引起較大的測量誤差；制定合理可行的測量計劃，并對各方面的數(shù)據(jù)進行全面收集、整理，為測量工作的開展提供數(shù)據(jù)依據(jù)；測量驗線、測量放線環(huán)節(jié)的標準性。

④由于一些大型鋼結(jié)構(gòu)難以運輸，往往會對其進行拆分，使其各個構(gòu)件長度、大小、重量符合起吊設備、運輸條件的要求，因此施工現(xiàn)場需要對鋼構(gòu)件進行二次拼裝。

4.4 抗震工藝

高層建筑鋼結(jié)構(gòu)施工中，需要強化對抗震工藝的合理使用，提升高層建筑的抗震性能，強化整體建筑物的穩(wěn)定性和可靠性。建筑抗震構(gòu)造主要包含以下方面：

①柱腳施工工藝，主要有兩種形式：埋入式柱腳，把鋼柱預埋在混凝土基礎梁中，利用柱腳底板、錨栓等，把鋼柱上部的軸向力傳遞到柱腳，以此提升柱腳的抗彎性能，強化其抗剪強度，提升整體鋼結(jié)構(gòu)的彈性要求；外包式柱腳，把鋼筋混凝土外包在鋼柱表面，并通過柱腳底板、錨栓將其軸向力傳遞到柱腳基礎上[7]。

②梁、柱連接節(jié)點，兩者的連接方式主要是柱貫通方式；利用箱截面把兩個互相垂直的梁剛性連接到柱上；利用工字型截面實現(xiàn)柱與梁的剛性連接；使用全焊接方式對懸臂梁段與柱進行連接。

4.5 防腐防火工藝

由于鋼結(jié)構(gòu)的防火防腐能力不好，一旦出現(xiàn)腐蝕、火災問題，就會導致整體結(jié)構(gòu)的垮塌。因此，可以在鋼結(jié)構(gòu)表面涂抹絕熱材料，也可以涂抹吸熱材料，一旦發(fā)生火災可以把鋼材與火進行有效隔離，提升鋼材的耐火極限，增加鋼結(jié)構(gòu)的耐火性能。

5 結(jié)語

綜上所述，鋼結(jié)構(gòu)在高層建筑中的有效應用，發(fā)揮了極大的優(yōu)勢作用，提升了施工速度，減少了施工成本，增加了結(jié)構(gòu)強度。在具體的鋼結(jié)構(gòu)設計中，要結(jié)合施工要求，采取合理的設計方法，優(yōu)化設計方案，提升鋼結(jié)構(gòu)的質(zhì)量、強化施工安全性，有效克服鋼結(jié)構(gòu)設計的缺陷問題，促進高層建筑施工質(zhì)量和施工效率的全面提升。