复杂超高层建筑钢结构建造关键技术创新与应用

复杂超高层建筑钢结构建造关键技术创新与应用

赵忠兴

杭萧钢构（山东）有限公司 , 山东 济南 250000

济南安齐房地产开发有限公司,山东 济南 250000

山东天齐置业集团股份有限公司,山东 济南 250000

摘要：新时期，复杂超高层钢结构工程施工管理是一个系统性的工程，涉及的工序多、参与人员多、周期长，应充分认识到各个环节的复杂性、关联性，需处理好相互之间的交叉和协调工作。随着取得一定经济效益和社会效益的同时，也为我国复杂超高层钢结构施工管理积累了经验，对类似工程具备一定的参考价值。

关键词：复杂超高层；建筑钢结构；建造关键；技术创新

1工程概况

某工程其中塔楼框架核心筒结构体系，地上共43层，地下2层，屋顶标高为200m，总建筑面积约14.3万m2，总用钢量约2800t，其中有核心筒H型钢柱、外框十字柱、钢板墙等构件，钢柱板厚最厚为48mm，钢板墙厚度为40mm，与裙房之间有连廊，为复杂超高层钢结构建筑。

2高层建筑以及超高层建筑施工技术要点分析

2.1混凝土施工

在高层建筑中，最重要的建筑材料是混凝土。混凝土结构对高层建筑的整体框架结构有重要影响。混凝土是高层建筑和超高层建筑中最重要的材料之一。但是，在施工过程中，由于混凝土的特性，它不能长时间直接暴露在空气中，但高层建筑的施工时期又很高，这在使用混凝土时会带来许多质量问题。

2.2 H型钢柱加工技术

在H型钢柱加工过程中，钢板加工前要进行矫正和平整，在钢板矫平机上进行加工。进行钢板矫正的目的是消除钢板的轧制应力，而且可以增强其表面致密度。然后进行放样和排版，根据相关技术规范，控制钢梁翼腹板的焊接缝错开200mm左右，翼缘焊缝与加劲板、腹板都应相距200mm以上。在放样时，零件的焊接加工应预留一定收缩量。由于H型钢为直条式构件，在下料时可以采用NC直条切割机，并控制好切割余量。坡口加工可采用自动或板启动切割方式，然后进行边缘打磨。完成H型钢组立和焊接后，要对其进行校正，控制每次矫平量在3mm以内，经多次矫正达到质量要求。

2.3十字柱加工技术

十字柱由于其主材均为厚板，因此在主材的拼板和构件的组装焊接前要注意预热，以防止出现焊接缺陷。构件熔透量大，因此焊接变形较大。翼板宽度较窄，翼板变形校正较为困难，十字型构件组装时H型钢与T型钢的装配精度要求较大。十字柱型构件焊接时整体收缩应力所造成的焊接变形较大，且变形的矫正比较困难。

图1十字柱加工技术流程图

3施工管理技术

3.1施工图纸深化与加工图的绘制

钢结构工程施工管理的首个主要环节就是施工图纸的深化与加工图的绘制，该部分的重点是根据工程特点和合同范围控制图纸深化范围和深化程度，对相关复杂节点进行优化设计，以满足构件加工和现场安装的需要。在该项目钢骨柱-梁节点深化过程中，如何解决型钢节点与钢筋的相互位置关系是关键。上述针对性的节点优化措施较好地解决了钢筋布置与型钢节点交叉的问题，极大提高了工作效率，降低了成本。

3.2钢材的采购与构件加工

超高层钢结构工程的体量一般较大、钢材用量多，相应的图纸深化工作量较大、工期较长。为优化资金分配，应将钢材的采购与图纸深化、构件加工、现场安装各环节的进度分批次、分阶段相互交叉进行。其中最后一批钢板采购在全部图纸深化完成、工程量精细计算的基础上进行，确保最后阶段的构件加工不缺料、无余料。

3．3构件安装

在钢柱标高累积误差的处理方面，首先由整体设计模型按相应材质钢材的压缩比计算出各节钢柱的理论压缩量，直接考虑到构件加工图中。随着施工进度的进行，根据现场钢柱实测标高数据，分析安装误差，通过与加工厂的实时沟通实现钢柱标高的及时调整。为了达到既严格控制误差又提高安装效率的目的，本工程安装标高误差采取每两节柱调整一次。

3.4构件焊接与高强螺栓安装

复杂超高层钢结构的构件焊接与高强螺栓安装具有工作量大、高处作业多、场地条件和自然条件差、质量要求高等特点，其完成质量的高低直接决定着整个工程的完成质量，是测量定位后最为关键的一道工序。

3.5钢板墙安装焊接及防变形措施

钢板剪力墙分块有三类：丁字形分块、带H型钢分块、单板分块。其中丁字形分块、带H型钢分块钢板墙平面内刚度较大，采用一端起吊，钢板墙变形极小。单板剪力墙板的平面内刚度弱，一端起吊，变形较大，易造成弹性外的变形。　　

本工程在上述基础上将采取横向焊缝（一级全熔透焊缝）分段异侧开设坡口的技术措施，即横向焊缝根据钢板墙的分段方案，将相邻钢板的开设的破口朝向相反，此种坡口直接实现了焊工分段跳焊的工艺要求。同时相反的坡口要求，使焊接热输入一定程度减小，分段之间焊接残余应力得到有效释放，各分段焊缝变形趋势相反，使焊缝整体趋于直线状态。该方法在国内多个项目均有运用，实测结果显示焊缝焊后变形远小于常规焊接方法。

4对高层建筑所实施的质量控制

4.1对混凝土强度进行控制

为了使混凝土的强度与施工期间所需的强度相匹配，有必要在正式施工之前在不同条件下进行混凝土试验。另外，在设计混凝土配比时，必须根据区域内不同的原材料进行配比试验，使正规施工期间调整混凝土配比更加方便。在进行混凝土比例试验时，必须根据实际情况调整比例，如混凝土中的沉积物含量和含水量，以实现实验室加药的多功能性。在高层建筑中加入混凝土时，有必要进一步控制原材料，并根据实际施工要求及时调整混凝土的比例，以避免出现混凝土的比例不科学的现象。

4.2进行三线控制

三线控制主要涉及高层建筑施工中的三线控制，即垂直度的控制，轴的控制和高度的控制。三线控制中最关键的部分是垂直度控制。为了更好地管理垂直度，有必要根据高层建筑中柱网的分布进行实际检查。首先，有必要找到建筑物中的角柱。当进行实际施工时，需要沿着角柱外层的厚度线使用悬吊线来测量垂直度。如果建筑物的垂直度与设计标准一致，则需要加固钢筋。然后移除具有方柱的模板，然后检查整个建筑物前部的平整度和垂直度以满足要求。此外，当控制建筑物的垂直度时，激光对中器用于控制垂直度。使用激光水平仪时，如果铅计检查点和区域控制功能，则必须选择四个有效点。

5.项目施工总结

首先，钢结构本身拥有非常优质的承载能力，相同的工程使用钢结构能够产生拥有更安全的效果。在空间利用方面来说，钢结构本身拥有极强的延展性，在相同的截面下能够产生更大的使用空间，扩大房屋的实用面积，减少环境空间的浪费。和传统的建筑用材相比较，传统建筑材料的密度小，而钢材料因为密度大能够保护材料内部不受环境压迫，产生的破坏较小。

其次，钢结构还有另外的一个显著的特性，就是刚才本身的重量轻。当我们身边发生自然灾害的时候，钢结构就能够发挥自重轻的优势，增加内部弹性，保证建筑不受到破坏，使其获得良好的保护，从而增加房屋本身的抗震性能。

最后，因为钢的可塑性较强，在制成钢板的过程中，制作流程非常容易、一次成型，不再需要相关人员进行二次改造，对建造人员的要求也少，能够从根本上减少项目搭建的时间，降低工程的时间成本，提升经济效益。

结语

总之，今天的社会需要越来越多的高层建筑，人们越来越关注高层和高层建筑的质量。因此，在实际施工过程中，要不断完善高层建筑和高层建筑的施工控制，确保高层建筑的质量和安全，确保人民的生命和财产不受威胁。

参考文献:

[1］屠诚,曹诗迦.超高层建筑施工阶段进度管理问题研究[J].住宅与房地产,2018(30):103.

［2］崔铁军,李莎莎,王来贵,马云东.复杂结构高层建筑火灾坍塌过程研究[J].计算力学学报,2018,35(05):656-662.