高层建筑钢结构制作及安装工艺分析

高层建筑钢结构制作及安装工艺分析

陈德文

广西建工集团第一安装有限公司 广西 南宁 530000

摘要：近年来，经济社会的发展加快了我国城市化的发展，大量人口涌入城市，使得城市面临着较大的发展压力，比如交通压力、土地资源紧张。为实现土地资源的有效利用，高层建筑逐步增多，高层建筑项目实施中，钢结构是基础，其制作与安装工艺直接决定着高层建筑结构的稳固性。当前，我国钢结构制作与安装工艺逐步进步，满足了大跨度、轻质量的要求。基于此，本文分析了高层建筑工程施工中钢结构的制作与安装工艺，有利于提高高层建筑的整体质量，发挥钢结构的优势。

关键词：高层建筑；钢结构；制作；安装工艺

近年来，在建筑行业快速发展的过程中，高层建筑项目逐步增多，不仅有效解决了土地资源紧张的问题，还节约了工程建设空间。但是，由于高层建筑工程项目对质量的要求更高，其在施工过程中必须要保证基础结构、主体结构的稳固性，而钢结构本身具有较高的刚度与良好的抗震性能等，其可以在高层建筑工程施工中起到重要的质量保障作用。因此，钢结构的制作与安装工艺是影响高层建筑质量的一个重要因素，加强对制作与安装的质量控制，能够在高层建筑中发挥钢结构的作用。

1.建筑钢结构的含义与特点

钢结构主要是由钢材制作而形成的建筑结构，在当前建筑行业蓬勃发展的过程中，钢结构是应用最为普遍的建筑结构类型。从钢结构自身的性能来看，其具有高强度、自重轻、刚性好与抗变形特点，基于其特点，在高层建筑中应用钢结构能够发挥其结构优势，形成更为稳定、安全的建筑结构体系。此外，钢结构材料的质地相对均匀，且其具有良好的连接性，符合工程力学、工程机械学的相关理念，在高层建筑中的应用可以表现出更好的塑性、韧性与抗变形能力等，有效提升了高层建筑的施工质量。

2.高层建筑钢结构施工的影响因素

近年来，在经济社会快速发展的背景下，高层建筑项目的增多逐步成为城市化进程加快的重要表现，很多高层建筑多兴建于城市的繁华区域内，在这种情况下，钢结构施工中存在着作业面积有限的限制，由于钢结构施工过程中包含的节点较多，其工程量庞大，且在施工中涉及的交叉作业较多，这就使得在钢结构施工过程中受到这些因素的限制，严重影响了工程施工的顺利进行。此外，钢结构施工过程中还需要充分考虑自然环境条件与气候条件等，由于其施工的周期较长，如果钢结构长期暴露于空气中，就会导致其受到大风等极端天气的影响，导致工程无法在规定的工期范围内完成施工。

3.钢结构制作分析

3.1材质

钢结构施工过程中，其结构多为低合金高强度钢筋材料，在施工过程中钢材、合金元素等在施工过程中总重量较大，为保障钢结构的稳定性，在施工过程中需要将屈服度、强度等控制在合理的范围内，使得其能够达到高层建筑的质量标准。从钢结构钢材的性能来看，其必须具备较好的焊接性能与成型优势，才能充分发挥钢结构在高层建筑中的作用。

3.2失稳现象

虽然钢结构在高层建筑中逐步得到了普遍的应用，具有良好的结构优势，但是其也同样存在着一定的质量缺陷，主要由整体性失稳与结构件失稳所构成，主要表现为施工过程结构面外部失稳现象。因此，在钢结构施工过程中，重点需要对这些失稳现象加以必要的处理，充分考虑钢结构施工过程中的受力情况，避免内部零部件的质量缺陷等。

4.钢结构构件的组装

4.1钢构件组装通常规定

钢结构施工过程中，所包含的各种钢构件较多，因此，在施工过程中，必须要对相应的钢构件等加以必要的组装，在台架、模架等的安装过程中，要严格按照高层建筑的施工图纸要求，对材料型号、规格等加以科学确定，完善钢构件安装方案，保证钢构件平台搭建的牢固性，为后期组装等带来便捷。在钢构件施工之前，需要对后期安装施工中所涉及的焊接工艺与焊接顺序等加以科学规划，对焊接方式等加以确定，避免后期焊接过程中出现的变形现象等。在焊接过程中，相关人员还需要做好焊缝的收缩焊后加工余量计算，保证焊接的整体质量。在钢构件组装过程中，相关人员要严格根据零部件尺寸、数量等的预留要求，做好相应的控制，如果存在隐蔽位置的焊接处理等，要提前与有关的工程人员等做好技术交底工作。加强对各个钢构件的质量检测，只有其质量合格以后方可进行钢构件的安装与组装。

4.2组装方法分析

钢结构组装方式较多，应用较多的是地样法、仿形复制装配、胎模装配与专用设备装配等。在实际的组装过程中，相关人员要依据钢结构的具体结构类型等，科学进行组装方式的选择，使得钢结构能够取得最好的组装效果。以立装法为例，其往往适用于平稳性较好、相对低的钢结构安装中，比如，大直径圆筒等重心相对较低的钢结构组装、而卧装法主要应用于断面相对较小、细且长的钢结构构件组装中。

5.钢结构安装

5.1安装原则

在高层建筑工程项目施工过程中，钢结构为施工建筑物等提供了重要的基础支撑平台，因此，是决定工程稳定性的重要因素。在钢结构的安装过程中，相关施工人员要严格根据工程的实际要求，开展规范化的安装作业。钢结构安装主要包含了以下内容：（1）钢结构施工准备工作，施工准备主要是预埋件、施工现场基础环境的检查、构件原料的储存与运输、成品件的验收等。（2）安装与拼装环节，主要是要保障安装工艺应用的科学性，使得拼装结构尺寸精度等能够达到安装的质量标准，安装平台的布置等需保证其能够达到安全安装的要求，必要情况下，需要对有关的钢结构构件等采取必要的加固措施。（3）钢结构整体安装需分步完成，做好相应的拼装质量控制，当安装结束以后检查其整体安装的稳定性。（4）严格遵守安装的顺序要求，保证其安装顺序的科学性，使得各项安装作业能够顺利进行。

5.2安装工艺

高层建筑钢结构安装过程中，为保障其安装的整体质量，有关安装人员必须在安装之前掌握基本的安装工艺。大量的工程实践表明，钢结构安装施工工艺主要包含以下方面：（1）钢结构与支撑面顶紧节点的接触要超过70%的面接触，在实际的安装过程中，可以通过塞尺检验来进行间隙等的控制。（2）由于钢结构本身的安装工序较多，在安装过程中，相关的安装人员必须要保证每个环节的安装质量，只有当每个环节的安装质量达标以后方可进行下一环节的安装作业，在安装过程中要保证相关安装的牢固性，做好安装偏差的有效控制。（3）安装过程中，要充分考虑环境因素，比如日照、风力条件等，做好相应的校正与偏差控制。

6.钢结构施工

6.1做好现场准备工作

钢结构施工过程中，必须要做好前期的准备工作，当施工人员、材料等配备达到工程的要求以后，相关施工人员要立即对施工现场加以测量，将测量结果与施工图纸相对比，保证二者的一致性。如果在测量过程中发现实际测量与工程图纸等存在较大的偏差，工程单位往往需要通过多次测量取平均值的方式。如果在测量过程中发现施工图纸存在明显的错误，要立即与有关设计人员反映，加强设计、施工与建设单位之间的沟通与协调，实现设计图纸的优化与调整。此外，在工程施工开始之前，还必须做好机械设备运输路线等的规划，保证施工现场水电等资源供应的及时性，做好有关设备的调试等，使得后期钢结构施工能够顺利进行。

6.2吊装准备

对钢结构施工过程而言，其涉及了大量的安装设备等，在施工过程中，有关人员要及时对安装设备的运行工况、性能指标等加以检查，比如塔式起重机臂杆长的伸出起重能力、周转覆盖面积、速度等指标。如果在实际的吊装过程中，需要应用综合吊装工法，有关人员要根据钢结构的具体规模、相关构件构成等，进行吊装顺序等的科学规划，使得在吊装过程中，吊装平面内起始点处于中间位置，随后，在此情况下，依次进行柱、梁等的吊装，使得其吊装顺序相对科学，提高吊装的整体质量，减小吊装误差等的出现。

6.3吊装与校正

当吊装规划设计完成以后，相关人员就可以立即进行钢结构相关构件的吊装。一般情况下，钢结构吊装步骤主要包含了钢柱吊装与钢梁吊装两个环节。对高层建筑工程项目而言，其在钢结构施工过程中涉及的钢柱节数与层数都较多，为了保障吊装的安装性与便捷性，往往需要应用焊接处理的方式，在吊装过程中，对地脚螺栓等部位进行必要的保护。在钢柱吊装之前，有关施工人员要检查爬梯、吊篮等是否牢固绑在柱子之上。结合钢结构的具体情况，确定安装吊点，在安装过程中，要根据钢柱的自重、起重设备的重量等，确定最佳的起吊安装系数。在吊装过程中，要避免钢柱与地面之间存在一定的距离，以钢构件结构、外形等为基础，避免吊装过程中钢柱的碰撞等。如果在吊装过程中采用的是多机吊装的方式，需要依据吊装的顺序，保证其在脱离地面以后，能够在空中保持直立的状态。

6.4串合连接

对高层建筑钢结构施工而言，钢柱与钢梁腹板位置往往采用的是串合连接的方式，为保证其连接的牢固性，往往需要应用高强螺栓对其加以固定处理。而在钢柱与钢梁上下翼缘位置，往往需要应用开破口焊接处理的方式，其焊接的具体顺序为：顶钢柱与钢梁顶端节点、钢柱与钢梁底端节点、钢柱与钢梁中间节点，此焊接顺序使得钢结构施工过程中钢柱与钢梁串合连接的效果更好。

7.高层建筑钢结构施工的关键技术

7.1钢柱安置与固定技术

钢柱的安装与固定之前，有关施工人员要率先对钢柱的标高、垂直度、定位轴线等加以检查，计算其与设计之间存在的偏差，当前偏差达到正常的范围以后，方可进行钢柱的安装。在钢结构的安装过程中，钢柱节的关键点等存在位置的差异性，比如首节柱与次节柱的关键点就不同，首节柱需要对定位轴线、标高等的关系等加以把控，而次节柱只需要进行垂直度的检查，在这种差异下，首节柱与次节柱的调节方式上也存在着一定的差异性，前者主要是利用调节螺母与定位钢板来实现调节的，而后者主要是通过调节丝杠来实现调节的。

7.2科学进行螺栓安装

螺栓的安装是钢结构安装的重要内容，其实现了各个节点之间的有效连接，在螺栓的连接过程中，必须要保持螺栓方向的一致性。螺栓的使用有效减少了钢结构施工的难度，有效保障了钢结构施工的安全性，提高了施工的效率。从螺栓安装的原理来看，其主要是在箱形截面构件接合位置，需要遵循由内向外的原则，逐步插入螺栓，并对最外侧加以加固处理，提升结构的安全性。如果螺栓加固无法实现对外侧的加固，可以从内侧加入螺栓，但是，此过程中，依旧需要保持螺栓安装方向的一致性。如果在螺栓的安装过程中，不能顺利穿入，要对螺栓加以必要的修正与调整，保证螺栓安装的整体效果。

结束语：

近年来，钢结构作为高层建筑工程中应用最为广泛的结构形式，其制作与安装施工的流程复杂，相关的施工人员在制作与安装过程中必须要严格遵循施工图纸的要求，保证其钢构件的连接效果等，提高钢结构的稳固性与安全性，保障高层建筑施工的顺利进行，为建筑工程提供重要的前提条件，促进现代建筑行业的稳定发展。

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