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【摘 要】随着我国土地资源的日益紧缺,建筑行业中的高屋建筑发展迅速,其中高层建筑钢结构施工技术是其发展的重中之重。高层钢结构施工具有标准高、场地狭小、立体交叉施工等影响施工因素多的特点,钢结构的施工从设计、材料采购、构件加工、现场安装、现场施工管理等是一项综合性很强的工作,也是一个企业施工技术水平和管理水平的体现。同时,钢结构同混凝土结构相比具有其优缺点,从钢结构施工过程中主要施工环节为切入点对施工技术进行论述,得出只有严格按照施工工艺要求施工才能得到预期质量效果。
【关键词】高层建筑;钢结构;施工技术
近年来,我国建筑行业发展热度居高不下,高层建筑更受到投资企业和群众的青睐,成为当今社会的主要经济支柱之一。在高层建筑中钢是运用得最广泛和普遍的,钢结构的使用尤其是在高层建筑中的使用为推动我国建筑行业的向前发展起到了强有力的推动作用。钢结构在我国虽然起步较晚,但发展迅猛,今年来出现了上海金茂大厦、深圳赛格大厦、大连世贸中心等有名的钢结构工程,它具有其自身的优缺点和施工特点,其研究价值是非常大的,本文结合了高层建筑钢结构自身的优点与缺点,分析其钢结构施工的特点,提出切实可行施工技术及提高其科学安全管理的方法。
1.高层建筑的钢结构具有的两面性
钢结构之所以在建筑中得到广泛应用,主要是由于钢结构具有施工周期短、自重轻、抗震性能好、环境污染少等综合优势;但同时具有耐火性差、耐腐蚀性差等致命缺点。它的优点和缺点均是影响建筑师或工程师在高层建筑施工过程中重点考虑的方向,因此可以说其钢结构具有两面性。
1.1高层建筑钢结构具有的优势
高层建筑由于需要承载较大的负荷,而且其跨度范围较大,所以高层建筑钢结构的材料与一般材料就有很多不同,其材料的强度、可塑性、韧性等物理性质要强于一般材料,用于施工的钢结构构件可以是全工厂化生产、现场安装,这样的建筑材料就具有与普通材料不一样的优势,施工周期短、安装灵活,可以大大缩短施工周期,所以在工厂中对其材料的物理性能要求也非常严格。为了保证高层建筑的质量,保证居民的人身安全,延长建筑的使用寿命、缩短施工周期,其钢结构的材料的吸收能力及延展性都非常强,同时,钢材的抗压、抗侧弯强度均为混凝土的1.5 倍,在相同强度的条件下可以缩小截面从而增大了有效空间,能有效的减少截面,增强抵抗暴雨、大风、地震等自然灾害的能力。其次,高层建筑钢结构材料的质地更匀称,这样才能保证钢材的质量,避免出现局部不均匀导致的弯曲或变形,避免影响建筑施工的质量及安全。钢结构的质地均匀能够保证各部分的性质相同,受到同等力作用的时候能处于完全弹性状态,在施工过程中的力学计算中才能更准确,减少钢材实际受力与理论计算受力出现偏差的现象,保证工程的顺利进行。再然后是钢结构的生产过程更加简单。高层建筑钢结构的原料是已经加工生产后的成材,再经过简单加工就可进行使用。在大型的高层建筑钢结构中可将加工过的钢材直接进行拼装,再按照设计图纸所需要的进行焊接、吊装使用,这样不仅减少了工序,提高了工程进度,还提高了建筑的整体强度。最后,钢结构建筑物的施工材料可以实现钢材再生利用,同其它结构建筑物相比减少了大量的建筑垃圾。
1.2高层建筑钢结构存在的缺陷
高层建筑钢结构的一些物理性质较差,如耐火性、耐热性较差。材料的导热系数决定着材料的耐热性和耐火性导热系数越大,耐火性就越差,反之亦然。钢结构的导热系数比钢筋混凝土材料的大得多,因此其耐热性和钢材的导热系数远大于钢筋混凝土的导热系数,其耐火性能远差于混凝土结构,因此在钢结构建筑设计中结构抗火被视为重要一环。钢结构的耐火性较差,还表现在当温度达到350度以上时,钢材的屈服强度及弹性模量等会随着温度的上升而急速降低,当温度达到600度时,钢结构基本丧失了其全部的刚度和强度,这就增加火灾的危险性,因此,在高层建筑中防火设计非常重要。还要重要的一点是钢结构的耐腐蚀性较差,钢材表面的铁原子与空气中的氧化合生成氧化铁锈,锈蚀能够引起应力集中,破坏钢材结构,危害钢结构的使用安全,使钢结构提前破坏,因此对钢结构进行有效的防腐才能确保其使用年限。
2.高层建筑的钢结构施工技术的分析
钢结构在施工过程中,存在很多自身的特点,使得其施工技术也有其内在的特色,包括有:工程量大、构件多用于施工和堆放构件的场地小;立体交叉施工;自然条件、沉降、材料压缩变形、混凝土的收缩变形、焊接变形等影响施工的因素多;塔式起重机的安装、爬升、拆除技术要求高等等以下特色,所以为了应对这些特点给高层建筑施工过程带来的不一样的挑战和新的要求。
2.1高层建筑钢结构的技术准备
在对高层建筑进行施工前,首要的是做好施工过程中的技术准备工作,要编制施工组织设计,将设计的思想融汇贯通到施工中,还要不断确定、完善施工及验收标准,规范市场、规范各方行为,更重要的是要对工艺进行试验,还要对其进行评定,为后续施工提供技术保障。“良好的准备是成功的一半”,所以施工前的技术准备是必不可少的。
2.2高层建筑钢结构的施工现场准备
高层建筑钢结构工程在施工安装前还要许多现场准备工作,例如:钢构件的验收,包括其零部件、连接件等,测量仪器及丈量器具的准备、基础复测、构件运输、构件堆放、构件堆场以及安排设备工具材料和组织施工力量等各个方面的现场准备工作。
2.3特色准备工作
高层建筑钢结构的主要施工技术分为螺栓预埋技术、吊装技术、螺栓连接技术以及焊接技术等。其中螺栓预埋技术是整体钢结构施工中的最基础的技术,预埋柱脚螺栓的位置必须非常准确,否则会导致钢柱安装上的困难,且对安装质量有较大的影响。因此预埋螺栓位置应给予严格控制,施工中应严格控制基础轴线和标高基准点,埋设后进行两次复测,第一次在埋设定位后测量,第二次在基础混凝土浇筑并待其坚固后进行复测,这项技术需要注意的是避免产生较大误差,要确保预埋柱脚螺栓定位的准确无误,测试安装的整个过程,才能确保螺栓的位置精准,从而进行准确的计算,保证后续工程的施工及质量;高层建筑钢结构的吊装技术一般包括钢柱吊装技术和钢梁吊装技术,吊装技术是整体工程的关键环节,它决定高层建筑层高和总高度的主要竖向构件,在加工制造中必须满足现行规范的标准,大量的高空作业对其技术要求也是非常严格,它不仅影响工程的整体质量,更关系着高层建筑的施工安全。
3.结语
当前高层建筑行业发展迅速,其质量与安全也成为人们关注的焦点,这就对其施工技术提出较高的要求。本文从钢结构施工过程中的主要施工工艺为切入点介绍了在实际施工过程中的施工技术及工艺。
【参考文献】
[1]李秀玉.浅谈高层建筑钢结构施工与管理[J].科技致富向导,2011.6(30):45-34.
[2]顾纪清.实用钢结构施工手册[M].上海:上海科学技术出版社,2005.
[3]鲍广鉴.钢结构施工技术及实例[M].北京:中国建筑工业出版社,2005.
【关键词】高层建筑;钢结构;施工技术
近年来,我国建筑行业发展热度居高不下,高层建筑更受到投资企业和群众的青睐,成为当今社会的主要经济支柱之一。在高层建筑中钢是运用得最广泛和普遍的,钢结构的使用尤其是在高层建筑中的使用为推动我国建筑行业的向前发展起到了强有力的推动作用。钢结构在我国虽然起步较晚,但发展迅猛,今年来出现了上海金茂大厦、深圳赛格大厦、大连世贸中心等有名的钢结构工程,它具有其自身的优缺点和施工特点,其研究价值是非常大的,本文结合了高层建筑钢结构自身的优点与缺点,分析其钢结构施工的特点,提出切实可行施工技术及提高其科学安全管理的方法。
1.高层建筑的钢结构具有的两面性
钢结构之所以在建筑中得到广泛应用,主要是由于钢结构具有施工周期短、自重轻、抗震性能好、环境污染少等综合优势;但同时具有耐火性差、耐腐蚀性差等致命缺点。它的优点和缺点均是影响建筑师或工程师在高层建筑施工过程中重点考虑的方向,因此可以说其钢结构具有两面性。
1.1高层建筑钢结构具有的优势
高层建筑由于需要承载较大的负荷,而且其跨度范围较大,所以高层建筑钢结构的材料与一般材料就有很多不同,其材料的强度、可塑性、韧性等物理性质要强于一般材料,用于施工的钢结构构件可以是全工厂化生产、现场安装,这样的建筑材料就具有与普通材料不一样的优势,施工周期短、安装灵活,可以大大缩短施工周期,所以在工厂中对其材料的物理性能要求也非常严格。为了保证高层建筑的质量,保证居民的人身安全,延长建筑的使用寿命、缩短施工周期,其钢结构的材料的吸收能力及延展性都非常强,同时,钢材的抗压、抗侧弯强度均为混凝土的1.5 倍,在相同强度的条件下可以缩小截面从而增大了有效空间,能有效的减少截面,增强抵抗暴雨、大风、地震等自然灾害的能力。其次,高层建筑钢结构材料的质地更匀称,这样才能保证钢材的质量,避免出现局部不均匀导致的弯曲或变形,避免影响建筑施工的质量及安全。钢结构的质地均匀能够保证各部分的性质相同,受到同等力作用的时候能处于完全弹性状态,在施工过程中的力学计算中才能更准确,减少钢材实际受力与理论计算受力出现偏差的现象,保证工程的顺利进行。再然后是钢结构的生产过程更加简单。高层建筑钢结构的原料是已经加工生产后的成材,再经过简单加工就可进行使用。在大型的高层建筑钢结构中可将加工过的钢材直接进行拼装,再按照设计图纸所需要的进行焊接、吊装使用,这样不仅减少了工序,提高了工程进度,还提高了建筑的整体强度。最后,钢结构建筑物的施工材料可以实现钢材再生利用,同其它结构建筑物相比减少了大量的建筑垃圾。
1.2高层建筑钢结构存在的缺陷
高层建筑钢结构的一些物理性质较差,如耐火性、耐热性较差。材料的导热系数决定着材料的耐热性和耐火性导热系数越大,耐火性就越差,反之亦然。钢结构的导热系数比钢筋混凝土材料的大得多,因此其耐热性和钢材的导热系数远大于钢筋混凝土的导热系数,其耐火性能远差于混凝土结构,因此在钢结构建筑设计中结构抗火被视为重要一环。钢结构的耐火性较差,还表现在当温度达到350度以上时,钢材的屈服强度及弹性模量等会随着温度的上升而急速降低,当温度达到600度时,钢结构基本丧失了其全部的刚度和强度,这就增加火灾的危险性,因此,在高层建筑中防火设计非常重要。还要重要的一点是钢结构的耐腐蚀性较差,钢材表面的铁原子与空气中的氧化合生成氧化铁锈,锈蚀能够引起应力集中,破坏钢材结构,危害钢结构的使用安全,使钢结构提前破坏,因此对钢结构进行有效的防腐才能确保其使用年限。
2.高层建筑的钢结构施工技术的分析
钢结构在施工过程中,存在很多自身的特点,使得其施工技术也有其内在的特色,包括有:工程量大、构件多用于施工和堆放构件的场地小;立体交叉施工;自然条件、沉降、材料压缩变形、混凝土的收缩变形、焊接变形等影响施工的因素多;塔式起重机的安装、爬升、拆除技术要求高等等以下特色,所以为了应对这些特点给高层建筑施工过程带来的不一样的挑战和新的要求。
2.1高层建筑钢结构的技术准备
在对高层建筑进行施工前,首要的是做好施工过程中的技术准备工作,要编制施工组织设计,将设计的思想融汇贯通到施工中,还要不断确定、完善施工及验收标准,规范市场、规范各方行为,更重要的是要对工艺进行试验,还要对其进行评定,为后续施工提供技术保障。“良好的准备是成功的一半”,所以施工前的技术准备是必不可少的。
2.2高层建筑钢结构的施工现场准备
高层建筑钢结构工程在施工安装前还要许多现场准备工作,例如:钢构件的验收,包括其零部件、连接件等,测量仪器及丈量器具的准备、基础复测、构件运输、构件堆放、构件堆场以及安排设备工具材料和组织施工力量等各个方面的现场准备工作。
2.3特色准备工作
高层建筑钢结构的主要施工技术分为螺栓预埋技术、吊装技术、螺栓连接技术以及焊接技术等。其中螺栓预埋技术是整体钢结构施工中的最基础的技术,预埋柱脚螺栓的位置必须非常准确,否则会导致钢柱安装上的困难,且对安装质量有较大的影响。因此预埋螺栓位置应给予严格控制,施工中应严格控制基础轴线和标高基准点,埋设后进行两次复测,第一次在埋设定位后测量,第二次在基础混凝土浇筑并待其坚固后进行复测,这项技术需要注意的是避免产生较大误差,要确保预埋柱脚螺栓定位的准确无误,测试安装的整个过程,才能确保螺栓的位置精准,从而进行准确的计算,保证后续工程的施工及质量;高层建筑钢结构的吊装技术一般包括钢柱吊装技术和钢梁吊装技术,吊装技术是整体工程的关键环节,它决定高层建筑层高和总高度的主要竖向构件,在加工制造中必须满足现行规范的标准,大量的高空作业对其技术要求也是非常严格,它不仅影响工程的整体质量,更关系着高层建筑的施工安全。
3.结语
当前高层建筑行业发展迅速,其质量与安全也成为人们关注的焦点,这就对其施工技术提出较高的要求。本文从钢结构施工过程中的主要施工工艺为切入点介绍了在实际施工过程中的施工技术及工艺。
【参考文献】
[1]李秀玉.浅谈高层建筑钢结构施工与管理[J].科技致富向导,2011.6(30):45-34.
[2]顾纪清.实用钢结构施工手册[M].上海:上海科学技术出版社,2005.
[3]鲍广鉴.钢结构施工技术及实例[M].北京:中国建筑工业出版社,2005.