超高层建筑钢结构施工技术的探析

超高层建筑钢结构施工技术的探析

吴金浩

关键词：高层建筑特点施工技术工程实例

前言:我国基础建设不断加快，给我国建筑领域带来蓬勃生机，在上海、深圳以及长沙等地，越来越多的超高层建筑浩然耸立。我国的高层建筑从20世纪初开始修建,超高层建筑开始于1973年。目前,国内已形成以上海金茂大厦、上海环球大厦、广州中信大厦、广州新电视塔、深圳地王大厦、青岛中银为代表的超高层建筑。

在当前的社会形势下，加强高层建筑施工有着极其重要的现实价值。高层建筑具有楼层高、空间多等特点,这对于目前全世界人口增长，人均用地量少的局面来说，可以起到良好的改善。除了可以节约建筑用地以外，高层建筑还可以对城市环境、道路起到优化作用，并且一些特殊的高层建筑还可以成为一座城市的标志。然而超高层建筑工程的施工就技术而言，难得相对较大，施工通常比较复杂。

一、我国超高层建筑的几种施工方法

我国超高层建筑发展至今,形成了一系列的施工方法,如地下室的逆作法或半逆作法、整体滑模法、整体爬模法、钢结构的施工技术、超高层建筑混凝土泵送技术、钢混凝土组合施工技术等。

1、逆作法。逆作法的施工原理为:先沿建筑物地下室轴线或周围修建地下连续墙或其它支护结构，同时在建筑物内部的有关位置浇筑或打下中间支承桩和柱，作为施工期间于底板封底之前承受上部结构自重和施工荷载的支撑；接着施工地面一层的梁、板、楼面结构，作为地下连续墙刚度很大的支撑；随后逐层向下开挖土方并浇筑地下各层结构,直至底板封底;由于地面一层的楼面结构已完成，所以可以同时向上逐层进行地上结构的施工；如此地面上部结构和地下结构同时施工，直至工程结束。

2、整体滑模法。超高层建筑施工中采用整体滑模法，有利于主体结构的整体性；可减少附着、运转、管网敷设等工作；节省加设工具、模板装置费用；减少高空交叉作业，有利于安全、文明施工；扩大了施工作业面，加快施工速度。

3、整体爬模法。超高层建筑的筒体结构，常用整体爬模法施工。先将配备整层高度的大模板经若干个千斤顶通过支架及横梁整体平稳顶升到位后校正，再浇筑混凝土；待模板下口到达上层楼面标高后，然后进行水平结构的施工。

4、钢结构施工技术。采用钢结构的超高层建筑，对钢结构的吊装、测控、焊接及吊装机械安装和拆除等技术均要求甚严。

5、超高层建筑的混凝土泵送技术。超高层建筑的混凝土强度高,体量大,国内均为泵送混凝土。为保证浇筑工效，不仅要求泵送混凝土具有恰当的配合比，还必须使用相当数量的混凝土泵机和布料机。泵送流程为:现场布置混凝土泵机→配备混凝土输送直管和弯管→固定输送管→泵送水泥浆或水泥砂浆→泵送混凝土。

6、钢混凝土组合施工技术。钢混凝土结构很好地利用了高强度钢与混凝土的各自特性,使构件截面减小，而结构整体强度提高，有钢管混凝土、型钢混凝土等多种形式。国内常用钢管混凝土结构，钢管混凝土结构是用圆形或多边形钢管内填充混凝土的柱和其它结构。

二、工程实例

某工程地下3层，地上81层，建筑面积14197万m2。主楼中间部分为“核心墙+劲性混凝土”筒中筒结构,外框为全钢结构,26根箱形钢柱(最大规格为2500mm×1500mm×70mm)通过钢梁、斜撑与核心墙连接,楼面铺设压型钢板(14万m2)后浇混凝土，结构复杂，斜撑、异型构件多,施工难度大。

1、大型M440D内爬塔吊的爬升与拆除技术

塔吊是超高层建筑钢结构工程的施工核心设备和垂直运输设施,垂直设备的选择与布置应根据超高层建筑的结构形式、现场条件及运输构件的重量等因素综合考虑。该工程选用的2台大型M440D内爬塔吊，分别布置在核心墙井道1、5中。如图1中所示的1、2号塔吊,能满足所有构件、材料的垂直运输，并可用于超重、超高及偏心构件的双机抬吊。塔吊的爬升方法不是传统的“塔吊互吊”方法,而是“卷扬机+扁担”的辅助爬升系统，提高了塔吊的使用效率，加快了爬升速度。塔吊的拆除采用了“以大化小、化整为零”的方法,很好地解决了大型塔吊拆除困难的问题。

2、“核心墙+劲性混凝土”技术

该工程采用“核心墙+劲性混凝土”技术，核心墙筒由1、2、3、4、5个井道组成,内有钢结构柱24根，标准层内有钢梁24根。高宽比达到1：9，超出了结构设计标准的1：6.5，增加了吊装、组对和焊接难度。采用“8榀地面2层拼装后整体吊装”的吊装方法和“区域吊装、跟踪校正”的施工方法(先吊装南、北两边土建插入施工后就位困难的2榀扁担梁,然后将东、西各3榀拼装梁吊装就位,最后安装联系短梁)后,加快了钢结构的施工进度,减少了安装与土建交叉作业所造成的影响,钢结构施工周期仅为7.5h/层,核心墙施工周期减少到3d/层。

3、超高层钢结构吊装技术

该工程的主体钢结构工程的吊装直接决定整个工程的施工速度和施工质量,通过采用“区域吊装”和“一机多吊”的方法，解决了箱形柱、“A”形斜柱、桅杆等高、重、大、悬结构的吊装。

26根30t左右的箱形柱，直接利用柱两端的临时连接板作吊点进行双机抬吊。

对于长63.2m、重232t、截面1700mm×1300mm×45mm×36mm的“A”形斜柱，分3段运至现场组对，单边各段分别为47t、26m，38t、24m，24t、13.2m，而“A”形斜柱安装后的水平倾角设计为70°30′，抬吊就位时一端始终处于悬空状态,因此,采用立于“A”形斜柱间的门架进行辅助安装就位每段斜柱的悬空组装、校正、焊接等。吊装工艺为:安装门架,其横梁至“A”形斜柱底段的安装高度→在门架横梁再定位出斜柱的就位位置→在托架两端分别布置30t千斤顶→双机抬吊斜柱底段→将斜柱底段的上端嵌入门架横梁定位→校正斜柱底段后焊接底端固定→对称安装另一侧的“A”形斜柱的底段→两侧柱间用联系梁连接加固→加高门架至斜柱中段的安装高度y同安装斜柱底段的方法吊装斜柱中段并再加设联系梁加固→安装连接“A”形斜柱的箱形大梁→加高门架至斜柱上段的安装高度→采用插入式、倒链辅助方法安装斜柱上段。

4、钢结构焊接技术

超高层钢结构的焊接内容复杂、工作量大、质量要求高,必须选择合理的焊接工艺才能保证工程质量。一般要求选用优秀的电焊工,定期对焊接设备进行调试,选择适当的气体压力和气体流量,搭设风雨棚,形成良好的施焊角度等。

该工程采用CO2气体保护焊,通过反复试验,先后确定了运用于立焊、斜立焊的焊接参数,通过对焊丝的伸出长度、焊缝层间清理、焊枪施焊角度的探索,形成了一整套“挑、压、拖、带、转”的操作方法,成功应用于超厚构件的立向、斜立向焊接接头。

结束语：

高层建筑已经成为很多城市中的一道风景，也为很多城市解决了人口的居住问题，无论是对城市还是大众来说都具有重要的意义，所以在高层建筑施工时必须要不断克服难度，将高层建筑的技术做到更好，建造出更好的高层建筑。

参考文献：

[1]秦君.超高层建筑钢结构施工关键技术分析[J].决策探索(中).2018.

[2]罗晓勇.超高层建筑钢结构施工吊装技术[J].中国住宅设施.2017.