超高层建筑钢结构施工关键技术探析

林雪勇

（福建九鼎建设集团有限公司，福建 厦门 361000）

在新时代背景下，城市化建设进程不断加快，为了节省土地资源、提高利用率，超高层建筑迅速发展，并且规模越来越大。超高层建筑对施工技术的要求比较严格，而且对材料结构等也提出了较高要求。为了保证超高层建筑的稳定性和安全性，需要积极应用钢结构施工技术提高超高层建筑的施工质量。钢结构施工关键技术包括很多，如前期准备中应用的施工技术、测量技术、焊接技术、预变形控制技术、实时监控技术等。本文针对这些关键技术进行了探讨，并分析了如何发挥钢结构的优势，提高工程质量。

1 超高层建筑钢结构的特点和发展现状

近年来，我国钢结构行业发展迅猛，涌现出了大批具有一定规模的钢结构加工企业。如今，我国钢结构企业总数已经发展到几千家，年产量在10 万t 以上的企业数量不断增加。除此之外，很多钢结构企业的经营管理能力、生产技术水平、装备水平等都与国际水平没有多少差距。这些企业依靠计算机强大的计算能力和专门的软件完成设计、制图和放样等工作，承担了我国很多国家级工程的钢结构制造，如大跨度房屋结构、超高层建筑、巨型水坝闸门、大跨度桥梁等。在市场机制下，虽然很多中小型规模的钢结构加工企业年产能力不足1 万t，但是，他们具有独特的优势，能够在一定程度上弥补大型加工企业的不足。虽然我国钢结构企业在发展过程中实现了加工方向、规模和体制的多样化发展，但如今却面临生产能力无法完全发挥、恶性竞争、相互压价等问题，供需差距较为明显。

2 钢结构的优势

钢结构的框架质量较轻，因此，可以有效提高施工速率。钢结构本身具有较强的抗震效果和应用空间，抗压能力也远远超过其他建筑材料。在同一施工环境下，采用钢结构施工技术可有效减少构件面积，提升建筑空间应用效果。钢结构与其他建筑结构有一定的不同，钢结构施工并不需要搭设太多的脚手架，在工厂制作完成后可直接用于施工现场安装。而且，超高层建筑中的钢结构模板可以直接采用压型钢板，不需要另外搭设支架，大大节省了施工时间，缩短工期的同时保证工程质量。

在超高层建筑施工过程中采用钢结构并不会像其他工程一样产生大量的施工废料，而且即便是多余的边角料也可以循环利用，可以说，钢结构的节能性和环保性要远远高于其他施工结构。在可持续发展理念的要求下，我国积极发展绿色建筑对施工技术和施工材料等都提出了更高要求。钢结构本身就具有绿色环保优势，是未来建筑领域中的主要应用结构和研究方向，应用钢结构进行超高层建筑施工不仅可以满足人们对建筑外观的审美要求，还能够实现节能环保目标。

3 超高层建筑钢结构施工关键技术

3.1 前期准备

前期准备工作包括施工技术图纸的审核和超高层建筑钢结构施工组织计划工作的审查。施工技术图纸是一个工程项目开展的主要依据，在超高层建筑施工过程中发挥着重要作用，施工单位要重视施工技术图纸的会审工作，确保施工技术图纸符合本次钢结构施工要求。在会审之前，要组织相关人员就位并仔细审核施工技术图纸是否符合本次工程的具体要求和相关标准，如施工工艺是否符合要求、施工设备选择是否合理等，同时，还需要相关人员深入分析和了解设计意图。

会审环节还需要组织施工技术人员参与其中，会审的同时将施工技术图纸中的不足、漏洞、弊端等指出来，共同制定有针对性的解决措施，从而避免因图纸问题而发生工程质量事故，为施工顺利进行提供保障。

在钢结构施工组织计划工作的审查过程中，施工单位需要加大控制力度，保证组织计划的完整性，减少对工程质量产生的不利影响。施工单位作为施工组织计划的执行者，还要为其提供指导性的理论思想。审查的同时应确保组织计划满足施工技术管理体系的质量要求，对一些特殊工序的施工人员应保证其持证上岗。施工单位要重点检查施工组织计划中的时间安排是否合理，避免施工进度被拖延。

钢结构的优点有很多，如稳定性较强、框架质量较轻等，但是，该结构也有一定的缺点，如耐火性较差、导热系数较高等。随着我国冶炼技术水平的不断提高，大量耐火钢投入生产使用，逐渐弥补了钢结构的这一缺陷。在超高层建筑钢结构施工时还要做好材料的选用工作，确保其综合性能满足要求的同时减少消耗的成本。一般情况下，钢结构的造价约等于钢材总费用的40%、制作安装费用则大约为30%、防火涂料费用大约为30%。

3.2 测量技术

超高层建筑的高度要高于其他建筑很多，在城市中是非常独特的存在，但也会在一定程度上降低城市通视效果，并给施工测量工作带来一些阻碍和困难。要想从根本上解决参数测量问题，则需要施工单位在测量环节积极应用先进的测量仪器，同时，改进和完善现有的测量技术，从而保证测量结果的准确性。同时，施工单位要在满足施工要求的基础上科学选择测量路线，进一步提升测量工作的准确性。在开展测量工作之前要先找准测量基准点、基准线和具体的测量位置，同时，还应使用合理的测量方式满足本次测量工作的要求。测量人员要根据超高层建筑的客观条件，选定高层传递数值路线，按照要求满足测量工作所需的条件。

测量工作人员不仅要具有较强的专业素质，能够正确使用各种测量仪器和设备，同时，还要拥有较强的责任心，对测量工作认真负责，从而保证测量结果的准确性。卫星定位系统对建筑企业来说具有极大的应用价值，在开展测量工作时，施工单位可利用卫星定位系统快速找到测量位置，提高测量工作效率。

3.3 焊接技术

在超高层建筑钢结构施工过程中有多个焊接点，每个焊接点都需要科学使用焊接技术进行固定，因此，焊接技术与超高层建筑工程最终质量有着直接关系。超高层建筑本身规模较大，钢结构需要承载巨大的重量，焊接要求也更加严格，而且与一般建筑工程相比，超高层建筑的施工环境更加艰苦，导致焊接难度大大增加，选择正确的焊接技术对钢结构施工来说极为重要，施工单位要明确焊接的顺序，择优选择焊接工艺，确保焊接工作高质量完成。

常见的焊接顺序是从平面扩散到四周，按照指定的施工顺序采用对称的方式进行焊接。施工人员要按照上层框架梁、压型钢板支架、下层框架梁、压型钢板支托这一顺序完成焊接工作。

焊接过程中可采用气体防护的方法来保护焊条，但是，要注意对气体能量进行科学控制。通过良好的气体保护能够在一定程度上大大增加钢结构的几何精度，从而避免出现钢结构因焊接热量出现变形的问题。

在焊接工作中要统一焊接手法，严格按照施工相关规范和标准进行焊接，从而避免钢结构焊接表面出现裂纹或者焊瘤。完成焊接工作之后，施工人员要使用超声波对一级、二级焊缝进行检测，通过焊接检验工作保证焊接高质量完成，有效提高超高层建筑钢结构施工质量。

3.4 预变形控制技术

在超高层建筑钢结构施工过程中，经常会出现一些平面不规则的结构影响钢结构的稳定性。在安装钢结构的过程中，这些平面不规则结构会在整体结构中产生一定的内应力，导致钢结构发生三维变形等问题，大大降低钢结构整体的稳定性。为了避免出现这一问题，施工单位要积极应用预变形控制技术并做好预防工作，提升钢结构施工过程的安全性和结构本身的稳定性。除此之外，在工程建设过程中常常会出现压缩、变形、沉降等问题，这些问题需要施工单位充分利用预变形控制技术进行控制。施工单位可通过应用预变形控制技术全面了解钢结构的具体变化情况，并正确计算变形值。在此基础上采取有针对性的预防解决措施解决钢结构的变性问题，帮助其恢复到原本的位置和状态。

3.5 实时监控技术

在超高层建筑施工过程中，施工现场的实际情况会随着施工进度的推进而发生改变，因此，实际施工情况会与设计阶段的仿真模拟结果有一定差距。为了保证钢结构施工顺利进行，确保施工安全，施工单位要积极应用实时监控技术。施工单位要采购足够的监控设备，并利用信息技术打造高质量的监控管理系统，针对施工过程中的各个阶段进行动态化监控，帮助施工单位实时获取准确、全面的施工数据。施工单位则能够将得到的信息进行对比，了解实际施工情况与预期施工情况有何差异，如果差距较大，则需要及时进行整改，提升钢结构的稳定性，保证超高层建筑施工质量。

4 超高层建筑钢结构施工的质控测量

4.1 注重施工设备的选择

施工单位要根据施工现场的实际情况科学选择施工设备。在进行钢结构高空吊装施工作业时，主要使用的施工设备有门式起重机、起吊机等；在一些提升、旋转、组件等施工环节中，施工单位则可以采用液压千斤顶等。例如，在某超高层建筑工程的外框筒钢结构施工过程中，综合考虑了其实际施工情况和框架特点，因此，在选用主力起重设备时选择了3 台塔吊装置用于钢结构的吊装和就位施工，主要放置在外框筒的南北两侧。施工单位在考虑到框架的重量和本次施工进度要求之后，应用了2 台履带吊对不高于100m 的吊装施工起到辅助作用，提高施工效率。施工单位通过科学选择施工设备形成了一个完整的流水线，有效加快了施工进度。

4.2 构建安全操作体系

在超高层建筑施工过程中，施工单位需要在现场搭建一些临时设施，主要起到固定框架的作用，达到临时稳定效果。而要想确保施工队伍的人身安全和施工质量安全，则需要施工单位根据规范要求构建完善的安全操作系统。例如，某工程在钢结构施工过程中采用的主要施工方式为分段集中施工，但这样会导致部分楼层的稳固性降低，从而增加施工难度，无法保证钢结构的稳定性，而且需要更多的登高施工作业。在施工时，施工单位要构建安全的操作体系，并使用安全工字钢起到一定的支撑固定作用。除此之外，还需要在外筒钢柱中安置临时稳定装置，从而有效提高钢结构施工的安全性。

4.3 做好气象保障工作

建筑工程一般规模较大、工期较长，因此，在施工过程中难免会遇上恶劣天气，如大风、大雨、大雾等，给建筑工程尤其是超高层建筑的质量带来巨大威胁。超高层建筑的钢结构施工年限一般为2.5 年左右，再加上楼层较高，施工队伍在高层作业中很容易因雷击发生安全事故，这就需要施工单位做好气象保障工作，在施工之前和施工过程中积极与气象部门沟通合作，掌握未来阶段时间内的具体天气情况。如果出现异常气候，则需要做好监控和记录工作。遇到大风大雨等恶劣天气，需要做好排水、防雨和防雷工作，避免钢结构施工质量出现问题。

5 结语

综上所述，在社会经济快速发展的大背景下，超高层建筑的数量会越来越多，这就对钢结构施工技术提出了更加严格的要求。作为超高层建筑施工中的关键环节，钢结构施工不仅与最终的施工质量有密切联系，同时，也是建筑整体性能的基本保障。钢结构本身具有诸多优势，如框架质量轻、稳定性强、施工简便等，受到了我国建筑行业的广泛欢迎。针对钢结构施工关键技术进行分析，可以进一步发挥钢结构的优势，这对提高超高层建筑施工质量有重要意义。