超高层建筑钢结构的施工技术要点及应用研究

钢结构在建筑工程中的应用，可以凸显其强度高、自重轻、抗震性能好等良好优点。当然，超高层建筑钢结构施工也必然会面临施工难度大、技术要求高、安全风险多等不同程度的挑战，所以，探索与探究超高层建筑钢结构施工技术要点，并分析其在建筑工程中实际应用的方法，对于整个行业发展来说都具有不可替代的现实意义。

一、超高层建筑钢结构施工特点

（一）结构复杂

超高层建筑钢结构通常自身会有较为复杂的空间结构体系，包含大量异形构件和节点，因此，其对于构件加工精度和安装精度要求较为严苛。例如，在超高层建筑顶部设计过程中通常会有一些较为特殊的造型，这些造型会要求钢结构构件形状和尺寸具有差异性，无疑会提高整体施工难度。

（二）施工高度大

超高层建筑工程项目高度通常都会在数百米以上，这会让钢结构吊装、测量等工作难上加难。特别是在高空作业之中，施工会受到风速、气温等环境因素的严重影响，如若不采取特殊施工错误，根本无法保证施工安全性与可靠性。

（三）施工周期长

超高层建筑钢结构施工包含构件加工、运输、吊装、焊接等不同步骤，其整体施工周期对比其他建筑工程项目要长。在长时间施工之中如何合理安排施工步骤的前后顺序、协调不同工种之间的密切配合，才是保证工程项目按时完成的重要保障。

（四）质量要求高

超高层建筑工程是一个城市最为显著的地标性建筑，其整体质量好坏将会直接影响到人民与城市的形象。钢结构施工过程中应严格遵循既定设计要求与规范，保证钢结构自身具有较强的安全性与可靠性。

二、超高层建筑钢结构施工技术要点及应用分析

（一）构件加工制作技术及应用

1.原材料预处理

首先，构件加工制作过程中需要对原材料进行预处理，通过钢板抛丸除锈（除锈等级达到 Sa2.5 级）的方式，最大程度消除钢板氧化皮与锈蚀；其次，可以选择数控切割的方式进行下料，如此可以将切割精度始终控制在± 1mm 以内，有效避免在后续加工阶段出现误差积累的情况。

2.构件焊接加工

构件焊接加工一般都会在工厂中完成，通过门式埋弧焊机的引入方式，使得梁柱构能够进行自动焊接。当然，在焊接之前需要对厚钢板进行预热（预热温度80-120^∘C ），使得其层间温度可以保持在 150–250^∘C ；而且，要做到对焊接接头进行 100% 无损检测（UT 探伤），使得钢板内部能够做到无缺陷。

3.构件涂装处理

构件涂装处理过程中底漆应该采取环氧富锌漆（干膜厚度 ≥80μm ），而中间漆则应该采取环氧云铁漆（干膜厚度 ≥120μm ），在完成涂装以后可以开展附着力测试（拉开法测试 ≥5MPa ），并对各个节点连接部位实施有效防腐保护，保证构件涂装处理达到最佳效果。

（二）吊装工程关键技术及应用

1.吊装机械选型

在吊装机械选型阶段，应该依据构件重量与吊装高度等具体情况，选择相对比较适合的吊装机械。一般情况下，高度300 米以内都可以选择塔式起重机（如QTZ800，最大起重量 80 吨），而 300 米以外则可以选择动臂式塔吊（如M1280D，最大起重量 120 吨），并从中搭配汽车吊，以此辅助地面构件进行转运。

2.吊装单元划分

吊装单元划分阶段可以引入“ 模块化吊装” 理念，将钢柱、钢梁、支撑等进行相应组合，从而形成吊装单元，尽可能减少高空作业量；对于一些超大构件而言，则可以选择“ 双机抬吊” 工艺，让主吊机承担 70% 荷载、辅助吊机承担 30% ，在起吊阶段需要保持同步（高差 ≤500mm ）。

3.吊装稳定性控制

在吊装之前需要安装钢爬梯、缆风绳等临时支撑设备，将钢柱吊装垂直度偏差始终控制在1/1000 柱高以内（且 ≤15mm ）；而且，也可以选择“ 分层吊装、分层固定” 的方式，当完成一个施工段吊装作业以后，可以通过永久节点连接的技术，增强结构稳定性。

（三）焊接工艺技术及应用

1.焊接方法选择

在焊接环节应依据构件材质与节点类型选择不同形式的工艺，对于 Q355B钢材可以选择 CO₂ 气体保护焊（焊丝 ER50-6）方式，而对于 Q460GJ 高强钢则可以选择埋弧焊（焊丝 H08MnMoA）。当然，如若面对厚钢板（ ≥60mm ）焊接之时，则可以选择“ 窄间隙埋弧焊” ，使得坡口角度能够有效控制在 5^∘ -8° ，最大程度减少其填充量。

2.焊接变形控制

焊接变形控制过程中应结合“ 对称焊接” “ 分段退焊” 工艺，例如，在钢柱对接焊接之际，两名焊工可以从中间向两端实施对称焊接，如此可以保证每层焊道长度能够始终控制在 500mm 以内；在焊接完成以后，可以选择红外加热装置进行去应力处理，进一步降低焊接所产生的残余应力。

3.高空焊接防护

高空焊接防护环节应通过搭建焊接操作平台、设置防风棚等方式，对母材进行预热，特别是在环境温度低于 0^∘C 时，要保证预热温度 ≥80^∘C ，当环境湿度 ≥ 90% 时，则应该选择立刻停止焊接作业。

（四）测量控制技术及应用

1.基准控制网建立

基准控制网的构建需要在基础底板中布置 6 个永久性测量基准点，并采取全站仪设备开展闭合导线测量，如此可以将平面位置偏差精准控制在 ± 2mm 以内。也可以通过高程控制网的构建方式，运用精密水准仪（DS05）实施往返测量作业，将高程偏差控制在 1mm 以内。

2.动态监测系统

动态监测系统的打造应该在核心筒钢柱、转换层钢梁等钢结构关键部位配备传感器，对温度变形与荷载变形等数据开展实时监测，保证每天早晚两次开展全站仪复测，并借助监测数据积极调整后续安装精度。

3.累积偏差调整

如若某楼层钢结构安装偏差超过允许值之时，便可以选择“ 预留调节量” 方法实施统一性纠正，通过在下一楼层钢柱反向偏差的加工预设方式，在累积过程中渐渐调整与消除最终误差。

（五）防火与防腐施工技术及应用

1.防火涂料施工

防火涂料施工阶段可以选择膨胀型防火涂料等类型的厚型防火涂料，其耐火极限可以达到 3 小时。因此，在施工之前可以通过基层打磨处理的方式，在其上进行喷涂施工，每一遍喷涂厚度不应超过 5mm ，当过去24 小时后还应该再次进行涂刷，等待完全干燥以后，再进行抗压强度测试（ ≥0.8MPa ）与粘结强度测试（ ≥0.15MPa ），检查防火涂料施工质量是否达标。

2.现场防腐补涂

在对超高层建筑钢结构焊接部位进行补涂过程中，需要在补涂前选择砂轮机进行除锈，而后对底漆与面漆实施补涂，保持与工厂涂装层搭接宽度要≥100mm

3.节点密封处理

在对螺栓连接节点进行密封处理过程中，可以选择防火密封胶密封的方式，将一些缝隙较大位置填充防火岩棉，如此才能够保证在发生火灾之时，烟气不会出现渗透的情况。

总之，超高层建筑钢结构施工是一项具有复杂性、结构性、技术性的系统工程，其包含构件加工、吊装、焊接、测量、防火防腐等多个施工环节。因此，通过构件加工制作技术、吊装工程关键技术、焊接工艺技术、测量控制技术与防火防腐施工技术的结合应用，能够保证高层建筑钢结构施工质量与安全达到预期标准，有效解决以往超高层建筑钢结构施工所面临的难题。

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