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超高层钢结构建筑施工技术要点及安全保障办法

随着越来越多的超高层建设,超高层建筑材料运用标准也越来越高,高效、简单、易装成为建筑商对材料的要求,钢结构作为超高层建筑材料中的主体建构应运而生。目前,我国很多超高层建筑都采用了钢结构,其施工工艺较为复杂,只有进行系统的学习,才能熟练掌握超高层钢结构施工技术,从而促进我国超高层建筑的发展。
 
目前,超高层建筑的主体框架大多使用钢结构材料,钢结构建筑体系是一种新型建筑体系,具有经济实用、安装简便、施工快捷等优势。本文针对超高层建筑中的钢结构体系及施工技术特点进行分析,以期为相关工程提供参考。
 
一、超高层钢结构建筑的重要性
 
随着我国科学技术的飞速发展,各行各业蓬勃发展,尤其是与民生密切相关的建筑行业,其成效对推动国民的居住环境、居住条件具有重要意义。而对于建筑业来说,尤其是超高层建筑,由于其独有的特性和建筑高度,对施工材料的质量和施工工艺要求较高。
 
目前,我国超高层建筑中,钢结构运用十分广泛,相比钢筋混凝土具有较大优势。由于受建筑高度影响,钢筋混凝土必然承受较大压力,灌注的柱子体积必然需要增加;楼层越高,灌注的柱子体积越大,占用超高层公摊空间面积越大,影响高层建筑的整体结构性。
 
因此,在超高层建筑中采用钢筋混凝土作为主体结构的越来越少。而钢结构具有承重力强、占地面积小的特点。在我国,钢结构在超高层中的运用非常普遍,其功能性和综合效益得到了充分认可。在超高层建筑中采用钢结构作为建筑主体结构,也是我国对建筑材料综合运用能力的体现。
 
二、超高层建筑钢结构的优势与劣势
 
1、优势
 
1)抗压性强
 
钢材是由钢和铁组成的合金材料,综合了铁和钢的优势,具有较高的柔韧度、抗压性。相同体积的钢结构抗压性及柔韧度是钢筋混凝土的1.5倍左右,同时,钢结构占用建筑空间面积较小,增加了建筑的有用空间面积。
 
2)施工简单
 
钢结构一般采用整体安装,繁杂的制作过程在工厂或施工现场就可完成,相比混凝土边施工边成型更加简单,能减少施工过程中的繁杂。
 
3)可回收利用
 
对于钢结构建筑物,其施工材料可以再次加工、回收利用,减少建筑材料的浪费,在节省开支的同时产生更多的经济效益。
 
2、劣势
 
1)易氧化
 
钢结构是钢与铁的混合物,表层镀有大量铁元素,铁遇到水分发生氧化,从而生成铁锈,影响钢结构的抗压性和柔韧性。
 
2)抗火能力弱
 
钢结构不仅怕水,还怕火,原因在于钢结构的材质。由于钢结构属于合金材质,其中铁的导热性非常强,当钢结构遇到明火时,能够迅速传导至主体结构,当温度上升到一定阶段时,钢材的强度下降。
 
三、超高层钢结构建筑施工技术的要点分析
 
1、施工前的准备工作
 
1)设计图纸
 
超高层钢结构建筑施工前需要进行图纸规划,明确施工工艺及尺寸,保障设计理念能被施工方理解并作为施工方的建设标准,同时也能作为施工结束后的评判标准。
 
2)安装准备
 
由于超高层建筑采用的钢结构主体是由前期工厂模具制作好的结构,需要一次性安装到位,体积和重量较大,因此在安装过程中需准备好吊装设备——起重机。吊装前要考虑吊装设备能否满足承载需求,只有将合适的吊装设备准备到位,才能确保施工过程顺利进行。
 
3)施工准备
 
施工人员需要做好一系列准备,包括钢结构配合部件、设计尺寸、仪器设备、运输装备等。施工过程中遇到突发事项时的应对措施也要准备到位,防止突发事项的产生,保障施工过程安全顺利。
 
2、框架施工的具体标准
 
1)将标准钢结构框架分割成几个节点
 
每个节点的结构类型和尺寸大都一样。进行分开施工时,需对每个节点进行掌控,根据施工标准对节点质量进行核对。保障每个节点、每个钢结构框架均符合标准,确保超高层钢结构框架施工的合理性,这是超高层钢结构建筑施工的关键环节。
 
2)将钢结构框架分割成几个节框架,含有部分特殊节框架
 
其与标准节框架在模板和衔接处有一定的差别,施工要求也不相同。框架施工需要按照图纸和结构进行特殊施工,特别是衔接处的安装,以保证钢结构框架的整体功能。
 
3)底层大厅的结构跟标准层的结构有所不同,其跨度相对较大
 
底层大厅一般设置在超高层建筑内部和旁边位置,由于空间有限,光线较差,因此不利于正常施工。底层大厅的施工需要制定施工方案,防止结构偏移,影响整体施工进度。
 
3、钢管柱施工
 
钢管柱的施工比较重要,需要进行数据分析。钢管柱的安装要注意管柱的偏移和倾斜数据。每3层浇筑一次,每次浇筑的整体高度约12m。混凝土的施工原理是运用高低落差产生的压力,对混凝土进行压强凝固,具体做法是:当混凝土浇灌的高度达到8.3m,在距离混凝土约4m高的地方采用向下压迫,释放混凝土内部气泡,以保障混凝土的整体效果;每次浇灌的混凝土体积最好在0.7m³左右。灌注时还应注意漏斗的内径,一般采用的尺寸比钢管内径小100~200mm,这样,混凝土在灌注时才能及时排出管内空气。
 
4、钢梁施工
 
钢梁的施工更为重要,需要对钢梁的外形尺寸、编号、衔接处、连接板等进行反复核查,确定跟设计图纸一致,避免因结构不统一而影响施工进度。钢梁的安装顺序要统一,按照自上而下的顺序进行安装,不能有较大的碰撞,否则会造成螺栓孔错位。具体安装流程:上层梁装完后再开始装中层梁,中层梁装好后再装下层梁。同时要注意梁螺栓孔、柱牛腿螺栓孔与连接板螺栓孔三孔相对应。
 
如果发生错位,应立即停止螺栓孔的安装,对梁、柱牛腿、连接板尺寸及柱进行检查,找出问题,否则强行安装会造成梁柱折损。在安装过程中还需要保证梁上表面与柱牛腿平齐,一般采用千斤顶进行调整。待钢梁安装好,需要用冲钉作为定位,冲钉与螺孔的直径要保持一致。用螺栓临时固定时,采用与永久固定的螺栓同直径的普通螺栓,普通螺栓的数量不能过少,至少在1/3以上(2只以上)。只有将螺栓临时固定好了,才能拆除吊梁索具。
 
四、施工过程中安全保障办法
 
1)电梯登高方法
 
在使用建筑工地的电梯及扶梯时,一定要保障电梯的载重量和高度不能超过电梯和扶梯的最大载重量。施工前,要将柱顶的吊销吊索在地上固定好,保障柱顶吊销吊索的稳定性。
 
2)水平通道设置
 
其中,钢管脚手通道、东西式脚手通道及设备通道板最安全,但成本较高。扶手绳作为最为简单的安全通道,一般在没有安全通道下采用,扶手采用尼龙或钢丝绳,两端连接在钢梁上,保障施工人员在钢梁上行走时的安全。
 
3)钢柱连接路径
 
采用焊接是钢柱与钢柱连接最常用的方法,能有效保障连接处的牢固性。在不能采用焊接的地方需要用钢管脚手或东西式路径进行连接,在检查连接处牢靠之后才能进行吊装。
 
4)钢梁的连接
 
除焊接方法外,还可采用高强螺栓将钢梁与钢梁或柱子之间的节点进行连接,节点处还需用钢制脚手,运用灵活便于移动。
 
5)安全防护网
 
超高层钢结构建筑在施工过程中常有建筑坠落物,对建筑下方经过的行人造成危险,因此,需要安装防护网。室内楼层采用楼层水平网,设置在钢梁下或脚手架通道下方,防止施工过程中杂物掉落对下方人员造成伤害;挑网和竖向防护网是对周围面起到防护效果,由于穿插施工,还需要设置压型钢板隔离层,防止漏网的杂物掉落,起到安全保护的作用。
 
结语
 
随着时代的发展、科技的进步,对超高层主体材料的要求越来越高。现阶段钢结构作为主流建筑材料,运用非常广泛,钢结构以其大跨、超高的优势显示出建筑工程的施工技术水平。目前,如何使钢结构建筑达到更高的工艺水平,还需更深入的研究。作者:向尧贤

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