超高层建筑钢结构安装施工技术的应用要点分析

超高层建筑钢结构安装施工技术的应用要点分析

毕均炎

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摘要：在现代建筑领域中，超高层建筑的实现解决了城市人们生活居住的需求问题。为了确保超高层建筑结构的稳定性，在具体施工中采取了钢结构安装施工技术，以此提高超高层建筑结构质量以及结构强度。结合某工程案例，探索钢结构安装施工技术的应用细节以及要点，确保达到超高层建筑钢结构施工的质量要求，为建筑工程领域进一步发展提供借鉴。

关键词：超高层建筑；钢结构；安装施工；焊接施工

引言

随着都市化进程的加快与建筑工程技术的发展，超高层建筑正逐渐成为城市标志性建筑。为确保超高层建筑的施工质量及结构的稳定性，加强钢结构施工技术的优化与研究，降低超高层建筑施工风险。在此背景下，本文通过分析某超高层建筑工程案例，深入探讨超高层建筑钢结构的安装施工技术应用要点，确保钢结构安装施工质量得到有效提升，保障超高层建筑结构的稳定性与使用安全。

1 工程概况

以某一特级建筑为例，该超高层建筑的总建筑面积达到162 460 m2，地上面积为114 707 m2，地下面积则为47 753 m2。该建筑物主要由一个高度为199.6 m的塔楼组成，主塔楼地上共有45层，地下则有4层。从结构设计的角度，该塔楼的结构形式是型钢混凝土框架与钢筋混凝土核心筒结构的组合，这种结构方式在工程领域通常被称为“内筒外框”。

此种结构设计不仅能提供足够的抗侧刚度，而且在提高建筑物整体稳定性的同时，有效减轻结构重量。

关于该建筑的钢结构部分，其总用钢量达到了19 200 t。核心筒钢结构中，采用了H型钢骨柱，共计15根。H型钢骨柱在结构中起到了重要的作用，为建筑物提供了核心的承重与稳定性。

同时，核心筒钢结构还采用了十字形钢骨柱，最大规格为H1 000 mm×450 mm×40 mm×30 mm，确保了该超高层建筑在面对各种外部因素，如风荷载、地震荷载时，能保持良好的稳定性和安全性。考虑到建筑的使用功能和安全性要求，设计使用年限为50 a，赋予了1级的耐火等级，符合长期的使用需求。

2 超高层建筑中钢结构施工技术的应用优势

超高层建筑因其独特的建筑高度和复杂的结构，对施工技术和材料选择提出了更严格的要求。特别是在钢结构的应用方面，适当的施工技术不仅能够保证建筑的结构安全性和稳定性，而且能够提高施工效率，增加经济性。结合“内筒外框”形的型钢混凝土框架与钢筋混凝土核心筒结构的超高层建筑案例，深入探讨超高层建筑中钢结构施工技术的应用优势。

(1）型钢混凝土框架与钢筋混凝土核心筒结构的组合设计，为其提供了出色的抗侧刚度和整体稳定性。这种结构方式在超高层建筑中的应用，确保了建筑在面对外部荷载，如风荷载、地震荷载时，能维持其稳定性，减少因为外部荷载导致的振动和位移。

(2）钢结构施工具有高效性和灵活性。相较于传统的混凝土结构，钢结构的组装和拆卸更便捷，可大幅缩短施工周期。尤其在使用H型钢骨柱和十字形钢骨柱时，其预制化的优势能够在保证施工质量的同时，减少现场作业的复杂性。

(3）钢结构由于其独特的材料特性提供了更好的塑性和延性，这使建筑在遭受外部冲击如地震时，能够有足够的变形能力，避免突然的结构断裂。与此同时，超高层建筑的钢结构施工中，精细的焊接技术和螺栓连接技术的应用，进一步保障了连接部位的强度和耐久性。

(4）钢结构表现出了较好的耐腐蚀性和耐火性。考虑到超高层建筑的持久性和维护要求，在钢结构经过表面处理，如镀锌、喷涂防护涂层等技术后，钢结构的使用寿命可得到显著延长，建筑结构使用年限也会得到延长。

3 超高层建筑钢结构安装施工技术的应用要点

3.1 钢梁安装

钢梁在超高层建筑中的安装要考虑到荷载、偏差和连接强度。在实际施工中，基于工程采用H型钢骨柱规格H1000 mm×450 mm×40 mm×30 mm，每根梁的承载荷载需要满足设计荷载及其1.25倍的安全系数。

起重设备的选择也至关重要，考虑到19 200 t的总用钢量，预计每次吊装的单件钢梁重量在25～30 t。

因此，需采用300 t的塔式起重机进行吊装，并确保安全裕度。

在安装过程中，严格按照GB 50017—2017《钢结构设计规范》进行，每根钢梁的安装偏差需控制在L/1000以内，其中L为梁的跨度。每个连接点的螺栓扭矩应达到EJ/T 1017—2016《高强度螺栓摩擦面抗滑移连接设计与施工技术规程》规定的90%以上，确保连接的坚固性。

焊缝方面，全焊缝的抗拉强度应不小于375 MPa，依据GB/T 1591—2018《高强度低合金结构钢》进行。焊缝的探伤率应达到100%，对焊缝进行X光或超声波无损检测，其合格率应不低于98%。

为满足特级建筑的设计使用年限要求，钢梁的防腐处理在表面防腐涂层应具备60μm的干膜厚度，其耐盐雾试验不低于1 000 h，满足GB/T 18226—2018《建筑用钢材腐蚀保护防腐涂料》的规定。

3.2 核心筒安装

核心筒作为超高层建筑的关键支撑结构，其稳定性对建筑的整体安全至关重要。本次研究的工程案例，采用了型钢混凝土框架–钢筋混凝土核心筒结构，即“内筒外框”。

(1）核心筒的预制应依照GB/T 50785—2013《超高层建筑结构技术规范》进行，特别是其内部H型钢骨柱的预制，其中规格满足H1000 mm×450 mm×40 mm×30 mm要求。考虑到15根H型钢骨柱的统一规格，每根骨柱在预制时应保证尺寸公差在±2 mm内，以确保后续的连接准确性。

(2)H型钢骨柱的安装应采用高强度螺栓连接，且满足GB 50017—2017《钢结构设计规范》中对连接扭矩的规定，以确保其结构稳固性。每个连接点的螺栓预紧力应达到90%的规定扭矩。

(3）核心筒周边的型钢混凝土框架与核心筒的连接较关键，这一连接的强度将直接影响到建筑的抗震和风荷载性能。连接部位应进行全焊缝连接，焊缝抗拉强度应不小于375 MPa，焊缝的探伤率应达到100%，并且合格率应不低于98%，依据GB/T 1591—2018《高强度低合金结构钢》进行。

(4）核心筒的混凝土浇筑是另一个核心环节，需依照GB 50367—2013《混凝土结构施工技术规范》进行，保证混凝土的均匀性和密实度，以及其C30的强度等级。特别在钢筋的布置上，应确保其布置密度和配筋率满足设计要求，避免因钢筋冲突导致的混凝土浇筑缺陷。

3.3 焊接施工

超高层建筑中，焊接作为关键的连接手段，对钢结构的完整性与稳定性有着重要的影响。结合工程案例，在H型钢骨柱和核心筒的连接、型钢混凝土框架内部结构的连接部位选择了手工电弧焊接法与二氧化碳气体保护焊接法。对两种方式进行了分析。

手工电弧焊是常见的焊接方法，广泛应用于超高层建筑中的结构钢焊接。对于规格为H1000 mm×450 mm×40 mm×30 mm的H型钢骨柱，当钢板厚度在16 mm以下时，焊接前的预热温度应保持在100～150℃，以减少焊接应力并防止冷裂。依据GB/T983—2017《手工电弧焊用碳钢焊条》标准，E4313型焊条是首选，其对焊缝的抗拉强度有着明确的要求，需达到430 MPa以上。

而对于更厚的钢板，特别是40 mm以上的部位，二氧化碳气体保护焊更为适用。这是因为此方法可以提供更高的焊接速度，减少热影响区域。焊接温度应控制在200～250℃，以保证焊缝金属的完整性，降低残余应力。

钢材应选择与GB/T 10045—2017《气体保护焊用碳钢和低合金钢焊丝》相匹配的焊丝，确保焊缝的强度和韧性达标。在焊接完成后，进行焊缝的无损检测，焊缝的合格率必须达到98%以上。

结束语

综上所述，超高层建筑钢结构施工质量决定了建筑的稳定性以及安全性。为了确保钢结构施工质量达到标准要求，在本次研究中结合工程案例，分别对钢结构施工中钢梁安装、核心筒安装、焊接施工、高强螺栓安装以及钢承板栓钉连接施工进行了要点分析，避免在日后施工中出现违规操作，影响超高层建筑钢结构施工质量。

参考文献

[1]许在明.超高层建筑钢结构施工技术要点探析[J].低碳世界,2016(1):113–114.

[2]黄小虎,左银,贾兴文.超高层建筑避难层异型钢结构安装施工关键技术[J].建材与装饰, 2022(28):18.