钢结构高层建筑特点范文
时间:2023-12-06 17:41:47
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篇1
【关键词】超高层;钢结构施工技术
某工程由塔楼、配楼、连廊3部分组成,总建筑面积111818m2。其中塔楼地下4层、地上35层,总建筑面积79012m2。总檐高150m,为全钢结构。工程吊装任务重,钢构件总量达15000吨;外轮廓由折线柱组成双曲面,给安装测量造成了极大难度;材料采用Q345,最大板厚达100mm,焊接难度大。
1 超高层钢结构施工技术
结合高层钢结构的工艺流程与特点(购件验收吊装高强螺栓焊接及其检测压型钢板与栓钉),现对超高层钢结构施工技术进行简要总结。超高层钢结构施工技术主要包含如下几方面内容:①塔吊的选择、布置及装拆;②构件进场、验收与堆放;③吊装;④测量控制;⑤焊接;⑥工期及质量控制;⑦安全施工。
1.1塔吊的选择、布置及装拆
塔吊是超高层钢结构工程施工的核心设备,其施工,对塔吊起重能力和幅度要求不像采用附着式塔吊那样苛刻。另外,采用附着塔吊的造价要远高于同类型起重能力稍小的内爬式塔吊,比如本工程设计高度为150m,采用附着式塔吊的塔身高度约180m(其中考虑钢结构3层柱12m,吊索4~6m,吊钩滑轮及小车全高4m,安全操作距离2m等),加上地下部分高度共200m,而采用内爬式塔吊的塔身约为40一50m。
附着塔吊的租赁成本要大于内爬式塔吊。因此,从经济上考虑,为节约成本,优先选用内爬式塔吊进行钢结构超高层建筑的施工。
1.2 吊装
吊装是钢结构施工的龙头工序,吊装的速度与质量对整个工程起着举足轻重的作用。钢结构吊装前应根据结构平面和立面形状、结构形式、塔吊的数量和位置、现场施工条件等因素确定吊装分区与吊装顺序。本工程划分为东、西两个作业区,由两个作业组分别完成各自范围内的构件吊装。吊装的总原则为:
1.2.l 平面内均从中心核心筒向四周扩展,即从中间的一个单元开始,先组装成―个稳定的刚度柱网单元,先吊柱后吊梁,一个柱网单元吊装并临时固定后,再在其左右或前后吊装两个单元,待3个单元构件全部吊装完成后,进行全面的精确校正。
1.2.2 竖向吊装顺序(以一柱三层为例):先安4根钢柱下层框架梁测量校正螺栓初拧中层框架粱上层框架梁测量校正螺栓初拧测量校正终拧高强螺栓焊接焊缝检测散铺上层压型钢板与栓钉焊接下、中层压型钢板散铺与栓钉焊接下、中、上层钢梯、平台吊装楼盖钢筋混凝土楼板施工。
在本工程主体钢结构施工中,通过采取“区域吊装”及“一机多吊”技术解决了工期紧与工程量大的矛盾,从钢结构施工流程可以看出,各工序问既相互联系又相互制约,选择何种测量控制方法直接影响到工程的测量精度与进度。在本工程测量施工中,我们采取“预先控制”与“跟踪校正”相结合,即在吊装前对楼层柱标高及定位进行测定,并对构件进行标线控制,吊装后在柱梁框架形成前将柱子初步校正并及时纠偏,形成单元体后进行最终校正,这样大大减轻了校正难度,并实现了区域施工各工序问良性循环的目标。
在结构整体测量控制方面,根据结构无标准层及空间双曲面的特点,摸索出一整套采用激光铅直仪与全站仪进行“空间坐标点定位”与“双系统复核控制”的测量方法,很好地解决了双曲面结构定位难题,保证了项目质量控制目标的实现。
1.3 焊接
高层钢结构具有工期紧、结构复杂、工程量大、质量要求高的特点,而焊接作为钢结构施工的重要工序,其焊接顺序与工艺参数的选择与施焊水平对工程能否“安全、优质、高速”的完成影响重大。本工程约15000吨钢结构安装施工任务,月施工最快完成9层;采用CO2气体保护半自动焊完成了超厚钢板焊接的施工(最厚达100mm),整个工程的焊缝100%超声波探伤,100%合格,一次探伤合格率达98%;在钢结构吊装方面,经过项目技术人员不断探索与总结,解决了超高层钢结构空间定位及折线形钢结构箱型柱吊装技术问题,且整体垂直度最大偏差9mm。
1.3.1 确定焊接顺序
①平面内:应从建筑平面中心向四周扩展,采取结构对称、节点对称和全方位对称的顺序焊接。②竖向上:上层框架梁压型钢板支托下层框架梁压型钢板支托中层框架梁一压型钢板支托焊接检验(柱柱焊接可在梁焊接前进行,也可于之后进行)。③柱一柱焊接应由两名焊工相对,两面等温、等速对称施焊。④柱梁节头的焊接,一般先焊H型钢的下翼缘板,再焊上翼缘板。一根梁的两个端头应先焊一个端头,待其冷却至常温后,再焊另一端。
1.3.2 确定焊接工艺
本工程钢结构焊接施工难度较大,不仅钢板厚,而且由于结构为双曲面,设计中采用了大量的斜撑及斜柱,造成立焊、斜立焊较多,此类结构不仅处于结构的重要部位,而且大多处于外向、斜向,安全操作与施工防护都比较困难。尤其是紧迫的工期与较大的焊接工程量之间的矛盾,我们采用CO2气体保护半自动焊应用于立焊、斜立焊和俯角焊的工艺,从根本上解决手工电弧焊速度慢影响进度的问题,满足了焊接施工的需要。
1.3.3 确定焊接参数
定工艺后,焊接QC小组在项目组的带动下通过工艺评定,编制出一整套切实可行的适用本工程特点的CO2气体保护半自动焊接方法及参数。
首先确定攻关目标,用ABC法找出影响质量的原因.并进行系列分析,针对这些问题找出相应的对策措施;建立了有效的质量保证体系,制定完善的工艺指导书。经过反复试验,确定了运用于横焊、平焊、立焊、斜立焊的工艺参数;通过对焊丝的伸出长度、焊缝层间清理,焊枪施焊角度反复摸索,形成了一整套的操作要领;为使焊接环境处于相对稳定状态,加强了施工防护措施和辅助措施。经过项目组和焊接QC小组全体人员的不懈努力,很好地解决了CO2气体保护焊应用在超厚件立向、斜立向接头上的焊接工艺问题。
1.4 安全施工
安全施工是钢结构施工中的重要环节,超高层钢结构施工的特点是高空、悬空作业点多。在施工过程中,仅高强螺栓就有40万颗,这些零件虽小,但如果从100m以上的高空掉下去,后果可想而知。针对超高层钢结构施工的特点;采取事前与过程控制相结合的方法,即事先采取防护措施(如防坠板、安全网、安全梯、缆风绳等),并加强对施工人员的安全教育,坚持日安全巡视制度。
本工程在吊柱子时外墙设安全网,吊框架梁时架设临时活动式走道,并随框架吊装逐层升高;拧高强螺栓时在梁端挂设吊篮,焊接时搭设操作平台,另外做到及时铺设楼层压型板以确保施工安全。
2 对高层钢结构施工的几点建议
2.l 充分理解节点深化图,合理制定施工工艺。
2.2 根据工程特点合理选用机械设备,特别是塔式起重机的选用,并要考虑其装拆的可行性。
2.3 根据不同的结构特点、形式及气候条件选用合理的焊接工艺及参数,不能一概而论,盲目照搬。
2.4 结构构件的加工顺序及进场数量要充分考虑现场堆放条件及吊装设备的吊运能力。
2.5 严格工厂制作工艺,减少现场处理数量。
篇2
近年来,高层住宅的主体结构形式有从钢筋混凝土结构向钢结构发展的新趋势,而国内外关于高层钢结构建筑的设计理论尚未成熟。所以本文在中国钢铁产量过剩的背景下,对高层钢结构建筑设计应注意的问题进行浅显的讨论分析。
关键词:
钢结构;设计;高层住宅
随着经济的快速发展,钢结构建筑开始兴起,与传统的钢筋混凝土结构住宅相比,钢结构建筑能更好地满足大开间灵活分隔的要求,节能效果好,延性好、塑性变形能力强,建筑总重轻,施工速度快,环保效果好。符合住宅产业化和可持续发展的要求。在中国钢铁产量严重过剩的背景下,钢结构住宅的普及与发展将充满活力,国内外关于低层、小高层的钢结构建筑设计理论已经比较完善,而关于高层钢结构住宅设计理论尚未成熟。,因此我们必须提高高层钢结构建筑设计水平,高层钢结构建筑的设计包括很多方面,像平面设计、空间设计、生态设计、结构设计等内容,每一个环节的设计过程中都要注意相关问题,下面我们来分别了解一下各环节注意的问题。
1高层钢结构建筑空间设计与平面设计方面应注意的问题
1.1充分利用广场空间高层钢结构建筑相对与普通建筑来说体量较大,会给场地空间沉重感,建筑的体量与街道空间形成了明显对比,非常不协调。为此,在街道两旁的高层建筑,在进行建筑设计时要进行后退处理,从而利用剩余的土地来留给广场空间,使这个广场空间在两者之间发挥视觉缓冲的作用,这样的空间让人感觉比较具有层次感。
1.2丰富空间形式传统钢筋混凝土结构高层建筑的空间形式比较单一,在高密度的居住环境中,会感觉视觉拥挤,因此在高层钢结构建筑设计中要运用有效的办法来丰富空间形式,改变这种状况。钢结构高层建筑的上部结构可以利用钢结构的特性进行适当的改变;它的底层也可以进行改造,例如用增加裙楼的方法,从而丰富建筑的外形,并且由于增加了裙楼,满足了人们通常认同的上小下大的稳定形式,给人以安全感另外,也可以运用入口缩进的方法,将入口的空间凹进建筑的下方,从而缓解用地紧张的情况,使基地面积得到有效的利用,使空间更加丰富。
1.3高层钢结构建筑在内部平面和空间利用上障碍性的最小化虽然说钢结构建筑与传统建筑相比,空间布置更加灵活,获得的使用空间也更大,但是也会出现以下问题:框架截面通常大于墙体厚度,且钢柱的形状无法像钢筋混凝土住那样做成异形柱,从而凸出墙外;框架梁会使局部空间层高较低,对空间划分造成妨碍。所以应注意做到合理设计开间、进深的模数;合理调整梁、柱与维护分割墙体的位置,以保证主要空间的完整性;采用隐式结构体系,达到室内空间无梁,保证使用空间完整性。还可以利用框架梁柱设置管线的夹墙。从而使建筑在内部平面和空间利用上障碍性的最小化。
2高层建筑生态设计方面应注意的问题
2.1采光设计不管是高纬度地区还是高纬度地区,人们都比较注重住宅的采光问题,因此,一定要做好建筑的朝向和空间布置设计工作。特别在寒冷地区,高层建筑的南面开窗面积尽量大一些,北面及东面的开窗面积尽量小一些,这样使得室内采光得到了满足,同时也减少了热损失;板式建筑尽量东西朝向,点式建筑尽量不采用东西朝向,因为点式建筑北边房间基本全年不能采光;当高层建筑规模较大,可以围成庭院时,尽量让庭院缺口朝南,使室外的庭院场地充分采光,从而吸引人们到庭院活动。
2.2建筑墙体的设计高层钢结构墙体采用的轻质复合材料,应该能够起到保温隔热,防止空气流动,防潮、隔声、防火、满足结构安全性等功用,比如运用CCA灌浆板作为隔墙材料,不仅其质量轻而且很好的满足使用要求。
2.3通风和抗风设计既要重视通风要求,建筑整体布置要利于形成穿堂风,保证住宅的空气清新;又要防止风速过大,由于高层建筑易受风速、风压力变化的影响,产生偏移和振动,使人们产生不安全感。所以要合理布置建筑,避免产生通道效应、缝隙效应、拐角效应,从而不会产生过大的风速。比如利用将高层建筑布置在北面,主要起挡风作用,还可以通过布置裙楼,使被高层建筑挡住后下行的风,在裙楼楼顶处改变风向并减小风速。2.4绿化设计由于高层钢结构建筑同传统的高层建筑一样,只有低层的住户可以比较直接的接触地面的自然物,而高层住户由于视角、视力等因素,便很难切实感受自然,所以设计师应该充分考虑住户有渴望接触自然的心理,做合理的绿化设计。
3高层钢结构建筑结构设计方面应注意的问题
由于高层建筑结构设计具有以下特点:水平荷载成为决定因素,轴向变形不容忽视,侧移成为控制指标结构延性是重要设计指标。那么高层钢结构住宅设计也具有这些特点,结合这些特点高层钢结构住宅设计时应注意以下问题。
3.1高度问题对于超高限建筑物,应当采取科学谨慎的态度!随着建筑物高度的增加,许多影响因素将发生质变,即有些参数本身超出了现有规范的适宜范围,如安全指标“延性要求”材料性能“荷载取值”力学模型选取等。
3.2结构体系选型问题应用于住宅建筑的钢结构体系主要有轻钢龙骨体系、纯钢框架体系、钢支撑框架体系、钢框架-混凝土剪力墙体系、错列桁架体系、钢框架核心筒体系。但应用于高层住宅的只有钢框架—混凝土剪力墙体系和钢框架核心同体系,所以应根据楼层高度、公用等合理选择结构体系。使得钢结构的优点得以充分发挥,比如选择钢框架核心筒结构,利用钢筋混凝土的核心筒承受横向剪力,,钢结构只要满足抗压要求即可,从而减小了钢柱的横截面积,这样就既节约了钢材用量,又充分利用了钢结构的抗压性能。
3.3结构的规则性问题结构应尽量满足结构简单规则的原则,以保证结构良好的受力条件,由于新规范在这个方面限制条件多,所以设计者应该严格遵守规范,避免后期施工图设计阶段工作的被动。
3.4楼板体系设计问题楼板体系在满足基本承载力、防火要求的同时,要尽量采取干作业的施工方法,体现钢结构施工速度快的特点;楼板的工厂装配化化程度高;设备管线敷设方便,空间效果好,达到无需吊顶,净空较大的要求。
4结语
通过对高层钢结构建筑设计时应注意问题的简单讨论,发现高层钢结构建筑的设计与传统钢筋混凝土结构的高层建筑,既有相似的地方,也各有特点,在进行高层钢结构建筑设计时应该在借鉴前人在传统建筑上的经验,也要结合高层钢结构建筑自身的特点进行具体设计。
参考文献
[1]谢妍,贾茹.建筑钢结构设计现状及存在的问题Ⅲ.民营科技,2011(03).
[2]邵大卫.建筑钢结构设计思路及其规范[J].建设科技,2010(10)
篇3
【关键词】超高层建筑;钢结构;施工技术;要点
现阶段,我国高层建筑及超高层建筑数量较多,超高层建筑施工过程中,出于对安全性及稳定性的考虑,需要着力提高建筑物结构的坚固性。钢结构轻量、耐压、抗震等特性逐渐被超高层建筑施工人员所重视,并在施工实践中广泛运用,取得了良好的施工效果。
1、钢结构施工技术的概述
超高层建筑是科学技术及施工技艺不断发展衍生的产物,其数量及规模代表了一个国家建筑施工水平的发展。超高层建筑由于其高度较高,在结构形式上具有较高的要求,因此,钢结构凭借其突出的性能表现,逐渐在超高层建筑结构施工中得以应用[1]。超高层建筑钢结构施工技术基本情况如下:
1.1 复杂性
超高层建筑在结构形式上比之传统建筑物更为复杂,施工人员在开展超高层结构施工活动时,各种施工工序也较为繁杂,也正是基于超高层建筑所具备的结构及施工过程的复杂性,现阶段尚难以对超高层建筑采用自动控制等相关施工管理措施。
1.2不可逆性
超高层建筑钢结构施工的不可逆性比传统的建筑施工更强,超高层建筑工程施工控制的不可逆性表现在施工控制是面向未来的,对既成事实一般是难以通过施工控制技术调整的。超高层建筑工程施工控制的不可逆性是由施工过程在时间上的单向性所决定的,该特点对施工控制提出了非常高的要求。这就需要施工人员在进行施工活动时,要提高各工序的施工质量,如果工序间出现施工质量问题,其二次施工的难度极大,还会引发施工事故。
1.3 系统性
超高层钢结构施工的系统性是针对整体施工流程而言的,由于钢结构需要承载质量极其庞大的建筑物主体,因此在钢结构原材料的选购时,必须保证所选材料具备高硬度、高抗压能力、耐折能力等特殊性能;其次是施工人员和施工机械的调配;最后是施工方案的编制。为确保钢结构施工能够定期高效完成,对施工机械的选定、施工材料的存放、施工人员数量的确定、施工混凝土的泵送方式等,都需要与超高层建筑钢结构施工保持同步,全面配合,提高施工效率。
2 钢结构施工技术要点
2.1 超高层钢结构施工先期准备
做好勘察工作,编制施工组织设计,绘制施工图,并对超高层建筑设计及施工图纸进行会审,对关键部位的设计及施工要求加以研究,及时解决相应的技术疑难,以保障超高层建筑施工质量。接着准备施工材料及施工设备和组织施工力量。在施工材料上,要做好超高层建筑钢结构构件、配件及辅助仪器器具的存放、测量及检验工作。超高层建筑钢结构材料应具备一定的耐火性和抗压性,首选材料应为耐火钢。在施工机械设备上,主要是对施工塔吊进行搭设,塔吊类型应选择内爬式,结合具体施工情况,确定塔吊的高度及位置,并及时采取防护手段,如汽车吊保护,保障塔吊顶升效率及安全性[2]。
2.2 超高层钢结构钢柱安装措施
钢柱安装是超高层建筑钢结构施工的关键。(1)超高层建筑钢结构钢柱安装要着重提高底段钢柱安装质量,避免底段钢柱不稳定而引起超高层建筑整体钢结构失稳。(2)采用平垫铁对钢柱进行找平,对平垫铁的标高加以测量,保障标高参数满足钢结构施工要求。(3)采用经纬仪测量钢柱垂直度,钢柱柱身铅垂度误差要小于10mm。(4)钢柱的施工操作平台进行搭设时,要做好模板间的对接,确保无错位现象,并用水准仪及经纬仪对平面及立面误差进行纠正。(5)采用对称焊接法对钢柱焊缝实施焊接施工,焊接过程要一次完成。
2.3 超高层钢结构测量要点
超高层由于结构较高,通视条件差等因素的影响,结构测量的难度较大。测量时,应科学合理地配备合适的仪器,精心布置测量基准点及测量线路,选择正确的测校方法和数值传递路线。超高层钢结构测量的基准点主要选取超高层建筑标准柱的中线[3]。通过采用经纬仪在标准柱的柱顶对钢结构标准柱进行垂直度的测量。为有效减少测量误差,可以在完成单次测量后通过转动激光仪角度的方式,对激光点的交点进行测量,可得相应的测量误差。针对钢结构其他柱,要基于标准柱,采用丈量法对其误差加以测量及调整,实施方法是于超高层建筑钢结构角柱部位设置钢丝绳,使其呈方格状分布,借助钢尺进行测量,当其误差超出标准数值6mm时,就要及时对其加以调整。
2.4 超高层钢结构焊接技术
超高层建筑钢结构的焊接技术是否科学规范,对施工质量影响较大。超高层建筑钢结构构件大多采用等强焊接连接,不仅焊接工作量大,而且质量要求的标准较高。又因为建筑结构超高,大多数焊接作业都需要在高空完成,安全难以控制,所以焊接操作应做好如下几点:(1)要对焊接施工的工序加以合理规划,平面焊接时,应采用由平面向四周扩散的方式,结合钢结构的构造情况,进行对称焊接。(2)要确定符合超高层建筑钢结构焊接施工的焊接技艺,以确保钢结构的精准度不受焊接热量的影响而导致钢结构出现变形。在开展焊接施工时,要对焊接气体产生的能量加以控制,一方面保障钢结构的完整性和精准度不受损害,另一方面提高焊接的效率。(3)要加强焊接质量的控制,避免焊接中出现焊瘤及焊缝现象,对焊接的流程及各流程的焊接质量加以规定,如一级焊缝环节要避免出现未焊、夹渣及咬边现象,二级焊缝时避免出现裂纹、夹渣及气孔问题。超高层建筑钢结构焊接工序完成后,要进行配套的检验工作,在超高层建筑钢结构焊接操作规范检验上,主要是借助声波检测的方式。
2.5 超高层钢结构螺栓安装技术
(1)超高层建筑钢结构使用的螺栓应为高强度的抗剪型螺栓,注重其在运送过程中的质量控制。(2)超高层建筑钢结构螺栓在进行安装前,要对螺栓的摩擦面加以严格检查,确保其摩擦性能符合施工要求。在安装时,应确保螺栓能够从钢结构穿孔中顺畅通过,不可采用锤击的方式对穿孔加以穿凿,螺栓垫圈应和螺栓的螺母居于同侧[4]。(3)超高层建筑钢结构螺栓连接时,要确保其连接板具备较为平整的接触面,并采取相应的连接配套措施。螺栓连接时要将其放置到布袋中,然后通过吊装设备将其吊运到连接部位,在连接过程中及时检测其垂直度,如超出误差范围要采用热、冷校法进行校正,在连接及校正完毕后,要对螺纹进行检查,查看其是否完好,如满足施工要求,再进行涂油、盖帽等施工工序。针对螺栓之间的间隔距离,也要进行相应的检查,主要检查钢结构地脚螺栓和钢结构钢柱安装孔之间是否匹配。
结语
超高层建筑钢结构施工是一项技术难度大,工艺较复杂的工作,根据其自身独特的技术特点,对施工操作要求较高。在超高层建筑已日渐成为建筑施工中的新潮流,新趋势的背景下,施工单位要重点钻研并改善超高层建筑钢结构施工质量控制要点,是施工成败之关键。
参考文献:
[1] 张莉莉,张玉品,张良等.超高层建筑钢结构综合施工技术[J].建筑技术,2015,(4):305-308.
[2] 赵玉宝.超高层建筑钢结构施工技术与管理[J].黑龙江科技信息,2014,(14):180.
篇4
关键词:高层建筑;钢结构;施工技术;研究
Abstract: in recent years, with the rapid economic development of society and the urbanization construction process accelerating, the increasing number of high-rise buildings. High-rise building construction steel structure is in the process of the commonly used, but also in the high-rise building construction the indispensable part of. The steel structure of the high-rise building construction technology, the disadvantages directly determine the structure of the building quality, so should pay special attention to. This paper will be of a high-rise building construction technology of steel structure, and based on this, puts forward some constructive Suggestions.
Keywords: high building; Steel structure; Construction technology; research
中图分类号:TU74 文献标识码:A文章编号:
高层建筑中钢结构的施工过程是非常复杂的,相关技术要求也比较的高,本文将通过高层建筑中钢结构的施工过程来展现其施工技术要求。
一、钢结构施工前的准备
由于高层建筑中的钢结构施工具有复杂性和不可逆性,因此,施工前应做好准备工作。从实践来看,钢结构施工前的准备工作主要包括三个方面:
1、吊装准备。目前来看,高层建筑钢结构施工中所选用的吊装机械主机,主要还是自升式、塔式起重机。塔式起重机的性能一定要满足施工工程的需求, 包括吊机的最大起重量、起重力矩以及半径值。尤其要注意的是,随着起重提升高度的增大,其可提器的重量也会减小。
2、施工现场与技术的准备。高层建筑钢结构施工前,施工现场准备工作非常重要,总结之,主要包括以下内容:钢构件及其配套零部件和连接件的验收、丈量器具以及测量仪器的准备、构件的运输、基础的复测、构件的堆放、设备工具材料的安排和施工力量的组织等。要编制钢结构施工组织设计方案,并将设计的思想理念贯穿到实际施工过程之中;要确定和完善钢结构施工和验收标准,对市场进行规范、对各方的行为进行规范;要做好工艺试验和评定,为后续的钢结构施工提供技术支持。
二、钢结构的安装工艺和施工技术
(一)施工中流水段的划分
在高层建筑钢结构的施工过程中,由于吊装与制造的需要,要对整个高层建筑进行流水段划分,一般是以钢柱分段作为每一节的划分依据。在高层建筑施工吊装时,除了要保证每一节框架的刚度外,还要保证起重机在爬升的过程中框架的稳定性。因此,在对高层建筑立面施工中的流水划分时,必须注意以下三个方面:1、起重机的性能应当满足该流水段内最重物体的吊装要求;2、重机机爬升的高度要能满足下一节流水段构件的起吊高度;3、每节流水段的内柱长度应当能满足构件的制作条件以及运输堆放的条件。
(二)流水段标准框架与特殊节框架施工
在对流水段内的标准框架进行施工时,总体上要划分成一些节框架,在这些节框架之中,多数节框架的结构类型存在着大致的相同情况。由此而言,只要做好了标准节框架施工工作, 基本上就控制住了高层钢结构框架的施工质量。特殊节框架施工,主要是指那些与标准节框架不同的框架,比如底层大厅、结构水平加强以及屋顶花园层等特殊框架。由于特殊节框架建筑与结构上的特殊要求,在实际施工中有着特殊的要求,因此,应当制定一套或者数套特殊构件吊装施工技术方案。只有这样,才能保证高层钢结构框架全面安装。
(三)钢柱、钢梁以及钢桁架的安装方法
在对钢柱安装之前,应当对钢柱的标高和轴线进行全面而严格的复验,一旦发现有问题应及时的予以修正。安装之前,应当在地面上就把钢梯等设备安装在钢柱之上,以便登高作业。钢柱对接完成且经过验收合格以后,将附着的耳板彻底割除。钢梁安装之前,必须预检钢柱连接件和混凝土核芯筒壁上的埋件。预检的内容包括:连接件的平整度、螺栓孔和摩擦面;检查埋件的位置、平整度以及清洁度。起吊之前,要在梁面上安装好一些扶手杆、扶手绳或者扶手管,尤其在主梁和主桁架上一定要安装,对于次梁和小梁可以依据实际需要决定是否安装。钢梁与钢桁架的安装,一般是采用两点吊的施工方法。钢梁和钢桁架的吊装方法一般是捆扎法、梁上设置钢吊耳法以及工具式的吊具法等。
(四)钢结构安装
1、特殊钢结构安装。对于特殊钢结构而言,它们总是以组合的形式表现出来,具有体积大和重量重的特点;特殊钢结构组合的连接形式比较复杂多样, 而且连接的要求特别高。在整个工程建筑中,特殊钢结构又起到了非常重要的作用。对于不同的工程项目而言,特殊钢结构一般不会相同,因此,特殊钢结构的安装不可能构建一套统一的、固定的安装工艺和安装模式,这也是高层钢结构施工中的难点之一。
2、外伸桁架与天桥类工程的安装方法。由于此类建筑结构具有重量重、大型的吊机难以靠近吊装等特点,一般这类结构所采用的是“地面拼装、整体提升的施工技术和工艺。对于提升设备而言,通常我们要选择钢索式的液压提升装置, 尤其是距离长、吨位大结构的提升,该套设备和施工工艺就非常合适,安全性和可操作性有保障。
三、高层建筑钢结构施工中的安全保障
1、对于高层建筑中的钢结构施工而言,水平通道的设施可选用工具式的脚手通道、装配式的通道板、钢管脚手通道以及扶手绳等。其中,扶手绳主要是在没有安全通道情况下设置的,它是在距钢梁某个高度钢柱的表面焊接的连接件, 利用钢丝绳或者尼纶绳穿过其间,从而形成了扶手绳。钢结构施工人员可以在钢梁上行走,安全带和扶绳可确保其安全性。
2、在从钢柱 安装至柱顶拆除吊索一系列的施工上,安装之前要在地面上通过捆扎固定的方法将工具式的爬梯临时地固定在钢柱的侧面,只有使用完毕之后方可拆除。在接柱操作平台与钢柱之间的连接过程中,所采用的主要是焊接紧固之方法,必须设置一些安全可靠的操作平台,以供焊接工人随时使用。采取以上措施,主要是为了保障高层建设钢结构施工中的安全性。
结语:总而言之,高层建筑中钢结构的施工是一个复杂的工程,其施工技术关系到这个建筑结构的安全性与可靠性,因此,必须将其施工技术的创新。
参考文献:
[1]马德力.高层建筑中钢结构施工技术的探讨[J] .科技与生活,2011(01).
[2]方忠福.浅谈高层建筑中钢结构施工技术的应用[J].城市建设理论研究(电子版),2011(21).
[3]崔晓强 胡玉银 吴欣之.超高层建筑钢结构施工的关键技术和措施[J] .建筑机械化,2009(06).
[4]于炎鑫 王英杰 荣帆.试论高层建筑的钢结构施工技术 [J] .企业技术开发(学术版),2009(08).
篇5
关键词:高层建筑;钢结构设计;关键问题
随着我国社会经济的快速发展以及现代化进程的加快,我国建筑行业取得了较大的发展。而随着各种科学技术的发展,高层建筑的建造早已成为现实。随之而来的是,人们对高层建筑施工质量的要求越来越高。又钢结构设计是高层建筑中的重点和难点,其设计的是否合理在很大程度上直接影响了整个高层建筑的施工质量和施工周期。但是目前,我国高层建筑钢结构设计中存在一系列问题,严重影响了其设计的合理性和科学性。因此,对高层建筑钢结构设计中的关键问题进行分析已成为当前研究的重要课题之一。
1 高层建筑钢结构设计中的关键问题分析
钢结构是一种建筑构件和受力构件,因其具体自重较轻、强度较高以及稳定性较好等优点,现已被广泛应用到建筑领域。其中,钢结构常被运用到高层建筑的外形与结构设计之中。钢结构在高层建筑中的运用,不仅有利于建筑质量的提升,而且也为建筑功能提供了有效的保障。而钢结构又直接受其设计的影响。基于此,确保钢结构设计的科学性和合理性对于高层建筑而言,至关重要。但是目前,伴随着高层建筑结构形式的多样化,其在设计方面出现了一系列问题。因此,建筑企业或单位要确保高层建筑钢结构设计的科学性和合理性,首先必须对高层建筑钢结构设计中的关键问题进行分析。其问题主要表现在以下几个方面:
1.1 重视技术标准与规范。设计人员在对钢结构进行设计时,必须确保技术的先进性和经济的合理性。同时,还要确保其质量。因此,设计人员必须重视对技术标准与规范的学习,并将其贯彻落实到工作中去,以此来形成一种严格遵循标准和规范的严谨工作习惯。但是目前,随着科学信息技术的快速发展,钢结构的设计图纸基本是依赖于电脑完成的,而缺少了实际操作的能力。因此,在具体实际的设计过程中,设计人员应充分做好钢结构的设计工作。
1.2 构件的选择。设计人员在对钢结构进行设计时,还必须注重对各种材料的选择。一般而言,钢结构所用的钢材必须具有相关的合格证明。若高层建筑处在地震频发区,钢结构所用的钢材除上述要求外还需具有较强的冲击韧性。通常,钢结构所用的钢材主要是Q345和Q235这两类。同时,设计人员在对焊接材料进行选择时,应根据焊缝的受力情况与钢结构的受力性能来对焊接材料的等级进行确定。值得注意的是,板材的对接焊缝、受弯对接焊缝以及需作疲劳算的焊接等应使用坡口全熔对接焊缝的方式来进行焊接,且焊缝的等级在二级或二级以上。
1.3 抗震设计。虽然钢材是一种抗震性较强的材料;但若钢结构的设计与制造并不相符时,则会因钢结构的破环与失稳而造成严重的不良影响。由此可知,抗震设计对于高层建筑的钢结构设计而言,至关重要。要做好钢结构建筑的抗震设计,则应先根据房屋的高度、结构的类型以及设防的强度来确定抗震的结构。首先,应使钢结构在满足变形要求的同时,满足强度的要求;其次,高层建筑的钢结构应选择使用全钢框架;最后,设计人员必须重视各构件之间的连接,以此来确保其结构的整体性。
1.4 抗火设计。虽然钢材是一种非燃烧材料;但是在高温下钢材膨胀的系数较高,且钢材具有良好的导热性,从而可能导致火势的蔓延。通常,部分钢材在高温下丧失了钢材的全部强度,导致其在火灾中会变得较为脆弱。而高层建筑一直是火灾的频发区。因此,抗火设计对于高层建筑钢结构设计而言,同样非常重要。又我国高层建筑钢结构中抗火能力的设计较弱。故而,在基于建筑物的整体安全目标来确定钢结构的抗火设计要求。
2 高层建筑钢结构设计的要点分析
2.1 钢结构的选型与布置。一般而言,高层建筑钢结构体系根据侧力的不同来而分为四类。而在实际具体的工作中,钢结构设计主要是指概念设计。同时,在对钢结构进行选型时应综合考虑各种影响因素(如,荷载能力、建筑的条件以及制作安装等),以此来选择抗火与抗震能力均较好的切实可行的结构体系。此外,在对钢结构进行布置时,设计人员必须综合考虑体系的特点、性质以及具体使用情况等。
2.2 钢结构的界面控制工作。当构件的截面结构布置完成之后,应初步对其构件截面进行估算。通常,主要是梁柱和支撑等的断面形状与尺寸的假定。一般而言,构件截面工作的内容主要包括设定梁柱与支撑断面的大小和形状、对支座与载荷的情况进行估算、对翼缘的宽度进行确定以及对截面的高度。
2.3 钢结构构件的设计。在钢结构设计中,构件是其重要的组成部分,也是重点环节。要做好钢结构构件的设计,首先应做好材料的选择,可以根据具体的实际情况来制定一套完整的从材料采购到建筑施工的监督体系,以此来确保设计材料的质量。其次,施工单位还应定期或不定期派遣专门的人员对施工过程进行严格的检查,以此来及时发现并解决施工过程中的技术问题与质量问题。同时,值得注意的是,应尽可能地派遣专业技术与工作经验均较丰富的施工人员去施工。在一定程度上,这可以为建筑质量的问题提供一份技术保证。
2.4 钢结构的节点设计。在钢结构设计中,节点设计既是其重要组成部分,又是整个设计环境中的关键环节。一般而言,以传力为特点可将节点分为三种,即半刚接、铰接以及刚接。同时,连接方式不同,对结构的影响也大不相同。通常,钢结构中节点的设计主要包括焊接、栓接、梁腹板以及连接板这四个方面。其中,在焊接方面,焊接的焊缝形式与尺寸均有非常严格的规定;在栓接方面,连接高层建筑钢结构的传力螺栓一般使用高强螺栓,并适合选择10.9s强度等级;在梁腹板方面,对栓孔位置的腹板抗剪净截面实施验算,连接高强承压型螺栓还要对局部孔壁的承压能力进行验算;而在连接板方面,应在梁腹板的基础上增加4mm。
3 结语
综上所述,钢结构是高层建筑中的重要组成部分。在一定程度上,钢结构不仅直接影响了整个高层建筑结构的强度,而且也直接关系到高层建筑的使用性能和安全性能。同时,它还对高层建筑的整体质量造成了严重的影响。而钢结构又直接取决于钢结构设计的科学性和合理性。因此,建筑单位或企业必须重视并做好高层建筑钢结构设计工作,并对钢结构设计中的关键问题进行分析,以此来不断提高钢结构设计的科学性和合理性,从而为高层建筑施工的顺利开展提供必要的前提和基础。又由于本文篇幅有限,必然存在不足之处。故而,这还需要我们进一步对高层建筑钢结构设计中的关键问题进行探讨和研究。
参考文献
[1] 赵森.高层建筑钢结构工程设计中关键问题分析[J].房地产导刊,2013(12).
[2] 张大鹏.高层建筑钢筋混凝土结构设计问题探讨[J].科技与企业,2014(5).
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关键词:建筑;钢结构;施工技术;管理
在国外,钢结构在建筑设计中的应用已经有很久远的历史了,而我国在建筑中应用钢结构起步较晚。随着社会经济的不断发展,建筑行业也逐渐迈向成熟化,超高层建筑也越来越多,高层建筑对钢结构的需求也在不断的增加,而目前,建筑钢结构在超高层建筑中的应用也就越来越广泛。高层建筑是指20层以上的住宅或是总高度超过24m的公共建筑以及综合性建筑等。钢结构是指以钢材为材料做成受力构件的结构,因其具有承载力强、自重轻、强度高、施工快以及抗震强等优点。而对于超高层建筑的施工而言,钢结构的施工与管理是息息相关的,施工技术与管理共同保证着建筑的质量。因此,下面我们将针对建筑中钢结构的施工技术及管理进行简要的分析,并提出高层建筑钢结构施工的建议。
1 塔吊的选择、布置及装拆
塔吊是高层建筑钢结构工程施工的核心设备,其选择、布置与装拆都显得十分重要,而其选择与布置是需要根据建筑物的布置及施工现场的条件与钢结构的重量等因素进行综合考虑,而且布置的位置应该以方便施工以及施工完成后拆卸等方面进行考虑,从这些方面进行吊塔的选择、布置,才能确保装拆的安全、方便与可靠。在进行塔吊的选择时,首先我们应该先考虑内爬式塔吊,因为采用内爬式塔吊进行钢结构的施工不需要对楼层进行单独的加固施工,而且内爬式塔吊在起重机布设位置上有很大的自由度。塔吊在钢结构施工中主要是进行吊装施工,而在这个工作过程中塔吊的起重能力及幅度都是有一定要求的,但是采用内爬式塔吊在这方面的要求没有附着式塔吊的要求苛刻。另外,选择内爬式塔吊相对于附着式塔吊而言更节约成本。因此,在进行高层及超高层建筑施工的过程中,在塔吊的选择、布置方面应该优先考虑内爬式塔吊。
2 超高层建筑钢结构的施工技术
钢结构在建筑建设中得到广泛的应用主要是由于钢结构具有工期短、自重轻、抗震性能哈、环境污染少等优点,而且随着社会经济的不断发展,建筑行业也逐渐迈向成熟,高层建筑也越来越多,因此,建筑钢结构的施工就显得尤为重要。高层建筑施工中钢结构施工的工艺流程及特点主要是:构件的验收吊装高强螺栓焊接及检测压型钢板与栓钉。根据建筑钢结构的施工工艺流程及特点可以总结出其施工技术主要包含以下几个方面:吊的选择、布置及拆装;构件进场、验收及堆放;吊装;测量控制;焊接;工期及质量控制;安全施工等。下面,我们将对相应的施工技术进行分析。
1.吊装
吊装是钢结构施工中非常重要的一道工序,其质量与速度在整个工程中起着不可忽视的作用。钢结构在进行吊装之前需要确定吊装的分区以及吊装顺序,这些则需要根据结构的平面和立面形状、结构形状、塔吊个数及位置、现场施工条件等因素进行确定。吊装的总原则为:
① 平面内均从中心核心筒向四周的方向扩展,即指从中间的一个单元开始,首先组装成一个稳定的刚度柱网单元,然后进行吊柱,在进行吊梁,在一个柱网单元吊装并临时固定之后,再在其左右或是前后吊装两个单元,等到三个单元构件全部吊装完成之后,再进行全面精确的校正。
② 我们以一柱三层的钢结构为例对吊装的顺序进行分析,首先需要安装4根钢柱以及下层框架梁,进行测量校正,这时的螺栓只是进行了初拧;然后在安装中层框架梁以及上层框架梁,同样在安装之后也需要进行测量校正,在测量之后进行高强螺栓的终拧;在螺栓全部拧好之后,再进行焊接,焊接之后需要进行焊接检测;在进行焊接检测确保焊接质量过后,则进行散铺上层压型钢板与栓钉的焊接、下中层压型钢板散铺与栓钉的焊接;在这些都完成之后,进行下、中、上层钢梯、平台的吊装,最后进行楼盖钢筋混凝土楼板的施工。
2.焊接
2.1 焊接顺序的确定
平面内焊接顺序的确定应该从建筑平面的中心向四周扩展,而且焊接过程中需注意结构对称、节点对称以及全方位对称的顺序进行焊接。对于竖向内的焊接顺序为:上层框架梁压型钢板支托下层框架梁压型钢板支托焊接检验。其中柱与柱之间的焊接可以在梁焊接前进行也可以在之后进行,而且柱与柱之间的焊接应该两面等温、等速的对称且同时进行。柱与梁节头之间的焊接顺序为:H型钢的下翼缘板H型钢的上翼缘板梁的一个端头梁的另一端头。
2.2 焊接工艺
焊接工艺的确定是非常关键的环节,其与建筑钢结构的质量息息相关。焊接工艺的确定主要是根据钢板的厚度、结构以及施工现场的条件等进行确定。焊接工艺的确定主要是确定焊接中采用的气体以及采用的焊接方式。
2.3 焊接参数的确定
在确定了焊接工艺之后,焊接质量控制部门就需要对工艺进行评定,并编制出一套切实可行的焊接方法及参数。首先,需要确定目标,并找出影响质量的原因,在系统的进行分析,找出相应的对策与措施;然后需要进行反复的试验,确定应用于横焊、平焊、立焊、斜立焊的工艺参数;最后通过对焊丝的伸出长度、焊缝层间清理、焊枪施焊角度进行反复的摸索总结出一套操作要领。
3.安全施工
安全施工对于钢结构施工而言是非常重要的,因为高层或超高层建筑钢结构施工的特点是高空、悬空作业点较多,而这也就为施工带来了很多安全性的问题。因此,在钢结构施工过程中,应该针对高层及超高层钢结构的施工特点,采用事前与过程控制相结合的方法,即事前采用防护措施,施工过程中加强工人的安全教育、坚持日安全巡视等方法来确保施工的安全。
3 对高层建筑钢结构施工的建议
为了确保高层及超高层建筑钢结构施工的质量及施工过程的安全,笔者提出了以下几点建议:
① 充分理解施工图纸中的节点深化图,合理的制定施工工艺;
② 在选择机械设备时应结合工程的特点及机械的使用特点,并要考虑装拆的可行性;
③ 焊接工艺的选择也需要结合结构特点、焊接形式以及施工地的气候条件等进行选择,不能一概而论,盲目的照搬;
④ 在构件的堆放过程中应该结合构件的加工顺序、进场数量考虑现场的堆放条件及吊装设备的能力进行堆放;
⑤ 严格的要求工厂制作工艺,从而减少施工现场的处理;
⑥ 测量控制时应分区段、分层次、分阶段进行,从而避免累计误差的产生;
⑦ 及时跟进安全防护,检查及安全措施均需要保证严密、到位。
4 结束语
随着建筑行业的不断发展,高层及超高层建筑的建设也越来越多,而钢结构的应用也越来越广泛。笔者主要针对钢结构的施工技术进行了简要的分析,提出了一些建议。希望能对今后钢结构的施工起到借鉴的作用。
参考文献
[1]曹汉飞.试论钢结构建筑施工技术及管理[J].科技致富向导,2011,(14):140
[2]李跃彬,戴刚.高层建筑钢结构施工技术与管理[J].城市建设理论研究(电子版),2011,(33)
[3]刘运滔.浅谈我国超高层钢结构施工技术与管理方式[J].中国科技纵横,2010,(15):406,401
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【关键词】高层建筑;施工技术要点;混凝土;钢结构;质量控制
社会和经济的发展推动了建筑领域的发展,同时也给建筑领域带来了新的挑战。社会和经济的飞速发展使得城市中人们的生活水平和消费水平不断提高,这时低层建筑已经无法满足城市发展的需求,高层建筑随之被推崇。在城市中建设高层建筑不仅可以大量减少城市的土地使用空间,而且还尽可能的缩短了各个部门间的联系。从这些方面看高层建筑给城市带来了巨大的经济效益。目前,我国的高层建筑得到了快速的发展,建筑的规模也在不断的扩大,同时建筑的外形也在不断的丰富。为了保证高层建筑的建设质量和安全,需要我们在施工技术的发展和创新方面多下功夫。
1高层建筑物施工特点
(1)施工周期较长。通常高层建筑的施工周期在两年左右,因为高层建筑跟传统建筑存在很多的不同点,高层建筑要解决更多的技术方面的问题。如果我们必须缩短高层建筑的建筑工期,那么我们可以在一定程度上缩短高层建筑的结构施工周期和装饰施工周期。由于目前高层建筑的建筑结构比较多样,所以不同高层建筑的施工方式也有些不同,但整体来说在主要工序都是现浇混凝土。如果能够选择合理的模板体系,那么高层建筑的主体结构工期也可以在一定程度上被压缩。这种做法,可以帮助减少工程的成本。
(2)高空作业较多。高层建筑施工过程中在垂直运输方面有很大的工作量,而且高度也很高。在高层建筑的施工过程中,高空作业的任务主要是负责制品、材料、人员和机具等的垂直运输。在整个施工过程中要保证建筑的用电、用水、防火等问题。一些材料由于重力作用很可能会发生坠落。
(3)工程项目多。一般高层建筑施工中涉及到的工程项目很多,而且工程量很大,工种繁多。那些复杂大型的高层建筑,其涉及和施工基本保持同向,工程中存在很多单位协作关系。这样就给高层建筑的组织、协调、施工和管理加大了难度。需要工程的负责人员,认真负责。
(4)基桩埋置较深。为了保证高层建筑的稳定性,地基在埋置时深度不能低于建筑高度的二分之一,桩基不能低于建筑物高度的五分之一。另外,还要设置一层地下室。高层建筑的施工必须有合理的地基处理,这样才能保证高层建筑的稳定性。
2高层施工技术要点及质量控制
2.1高层施工技术要点
(1)钢结构施工技术。建筑工程钢结构施工具备工业化强度高和施工速度快的特点,在高层建筑的施工中被广泛应用。高层建筑的钢结构具体可以分为:重型钢结构、轻型钢结构、大跨度空间钢结构以及钢和混凝土组合结构等类型。由于钢结构的导热性能很好,所以在高层建筑中使用的钢结构在发生火灾时,很容易由于温度升高而给整个建筑以及建筑中的人员带来毁灭性灾难。所以,在使用钢结构时,一定要保证建筑工程的防火设施、紧急避难场所等配套设施完整并符合要求。另外,高层建筑的钢结构施工技术,很大程度依赖大型塔吊,塔吊的起重能力对钢结构的安装有很大的影响。因此,在钢结构施工中,要对塔吊的使用做严格的要求。
(2)高层建筑工程的混凝土泵送技术。绝大多数的高层建筑施工中都使用了泵送商品混凝土技术。高层建筑在施工中对混凝土的需求量十分巨大,而且对混凝土的质量和强度要求也很高。为了确保混凝土浇筑施工的工期和质量,不仅要配备大量的土泵机和布料机,混凝土的配置比例也有严格的要求。现在我国的主要采用掺粉煤灰和化学外加剂的双渗技术,来保证高层建筑队混凝土配置和泵送设备对材料的要求。同时混凝土的泵送高度也在升高,目前我们使用的泵送技术完全可以实现将混凝土直接泵送到设定的浇筑高度,这样大大提高了高层建筑的施工速度。
(3)预制模板。高层建筑在建设过程中结构施工存在较大的重复性,使用竖向结构施工是工期和质量的重点。在高层建筑施工中使用滑模法不仅可以在一定程度上保证主体结构的整体性,而且还有效的减少了高空作业量。爬模法则比较适合在高层建筑剪力墙结构和钢筋壁筒结构中使用。通过在建筑物的底部构件的滑升模板来进行分层浇筑,通过液压来提高机械到应该浇筑的高度。
(4)逆向施工法。高层建筑施工中中逆向施工的步骤为:建筑工程内部中间支撑桩柱混凝土浇筑沿地下室轴线修筑支护结构逐层向上进行水平面以上结构新建。逆向施工可以使混凝土浇筑地下连续墙在满足构筑物、管线布置的前提下,将连续墙作为地下室永久性外墙。逆向施工对于包含多层地下室的高层建筑来说,可以有效帮助缩短施工的工期。
2.2质量控制
(1)施工方案对于高层建筑施工的质量监控来说十分重要。施工方案如果存在漏洞和疏忽会给整个建筑带来极大的安全隐患,甚至造成建筑基坑坍塌。通常在建筑基坑深度超过5米的建筑施工工程中,必须请专业素质高、经验丰富的专家组队基坑方案做出论证,在论证合格后才可以进行下一步的施工工作。
(2)高层建筑施工过程中必须请专业的工作人员来进行测量和施工的工作。在高层建筑的测量工作中关键是要把握好工程轴线、标高和垂直度的控制。要知道测量获得的数据对建筑的施工以及施工的质量有很大的影响,因此,在在高层建筑工程施工准备阶段,一定要安排专业人员制定好测量方案,确定使用的测量仪器。把测量方案做的完美,实际操作中注意才能尽可能保证获得的测量数据的准确性。
(3)在高层建筑的施工过程中难免会遇到天气、材料等原因造成的裂缝,为了保证高层建筑物的施工质量一定要采取一定的措施。高层建筑施工过程中,对混凝土的需求量很大,对混凝土的强度的要求很高,为了保证混凝土不会产生裂缝或者少产生裂缝这种情况,一定要做好混凝土浇筑前的养护工作。
综上所述,随着经济的发展,城市中高层建筑的数量也在逐渐曾多,为了保证高层建筑的施工质量以及人民的财产安全,一定要把好高层建筑的施工技术和质量控制这两关。在本文中,对高层建筑的施工特点和控制特点做了简要的分析,也对如何控制高层建筑的建筑质量以及注意事项做了探讨。在高层建筑的施工管理中,施工人员的技术和素质也是影响高层建筑质量的重要因素之一。在高层建筑的管理中运用科学合理的方案,一定可以推动我国的高层建筑的发展。
参考文献:
[1] 汤多军.高层建筑空间构造分析及其施工协调措施研究[J].黑龙江科技信息,2011年07期.
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【关键词】超高层建筑;钢结构;技术
超高层建筑在世界各地都是被人关注的,每一个超高层建筑的完成,都会被各个国家以及媒体所关注,可见超高层建筑物在人们心目中的位置。超高层建筑物钢结构安装中技术上有很多难点,要对超高层结构的特点进行分析,探讨相关的施工技术。
一、超高层建筑的发展意义
随着科学的不断进步,人们不再满足于现有的生活状态,不断的进行挑战,不断的进行探索,例如宇宙飞船的研制,满足了人们探索太空的心愿。各个领域都在挑战领域的极限,建筑行业也不例外,不断的建高楼,而且越建越高,超高层建筑物要求的质量要相当高,所以在建筑中基本都是用钢构结构,钢构结构能保证高层建筑的质量,可以说超高层建筑物就是超高层钢构结构。
为了满足人类的追求的欲望,一旦有一个地方出现一个超高层建筑物,相继就会有另外一个地方出现更高的建筑物,超高建筑物的比拼,不仅仅局限于建筑行业的比拼,也是各个国家之间的比拼。曾经世界上最高的建筑物是位于我们中国台北地区的101大楼,此大楼建于2004年,总共有101层,楼高509米;另外最具有人气的超高建筑是纽约的帝国大楼,高达381米;马来西亚首都吉隆坡的双子塔,是世界上最高的双子塔,高达452米。目前世界最高的超高建筑物是位于迪拜的迪拜塔,塔高800多米。
二、超高层建筑钢构结构的特点
超高型建筑物从字面上我们可以看出此建筑物一定很高,高的建筑物用的钢构材料就会多,那么重量也就跟着提高了,所以一般超高建筑物具有高与重两方面特点,但是随着科学技术的不断进步,超高建筑物已经不仅仅停留在高与重了,人们在追求高的基础上又加大了难度,出现倾斜、扭转、悬挂等特点的超高钢构建筑物。对于高且重的特点来讲,在施工过程中需要的机械设备质量要求非常高;对于扭、斜、悬的建筑物来讲,在施工中要求的技术含量非常高,并且在施工中对于一些钢构材料的扭与斜也是一个非常难的问题。
三、超高层建筑物钢结构施工的技术以及措施
在对超高建筑物钢结构进行施工前,首先要对安装的技术路线进行选择,那么该如何选择施工技术呢,在选择前,要对超高建筑物的建筑环境以及建筑物本身的特点进行分析,要把所有能影响到施工的因素都要考虑进来,只有全面的勘察才能保证施工的质量与施工的进度。选择安装技术路线的时候通常从以下几个方面进行选择:
首先,要对施工的环境以及施工的周围环境进行了解,只有了解了环境问题,才能选择施工环境的机械设备,要考虑现场施工的条件制定出一个施工的规划,然后按照规划进行快速、有效的施工。
其次,选择安装技术路线前要对钢结构的特点进行分析,要了解钢结构的组成以及荷载的途径。只有了解了钢结构的组成才能更好的分配出吊装单元,要想合理的进行施工顺序的按安排,就得清楚知道钢结构的荷载传递途径。了解了钢结构的特点,才能更准确的达到设计的标准。
最后,在进行安装施工前,要对设计的要求以及设计的理念进行了解,选择一个合适的施工队伍,保证施工队伍的技术能力与设计中的安装标准有效的统一起来。只有施工者技术能力的特长方面是设计中需要的,才能使安装技术达到最高境界。
对于超高层建筑物的施工关键施工技术以及措施如下:
1 钢结构焊接技术
超高层建筑物都是采用钢结构的,钢结构的每个接点都是需要焊接的,并且需要焊接的地方非常多,由于承载的重量大,所以在焊接上要求的质量非常高。但是焊接的施工环境很艰苦,大量的焊接都需要在高空中完成,高空作业安全性低,并且焊接工作是一项本身就比较热的工作,要是在炎热的夏天进行,那么工作环境的温度会更高,不仅影响施工的质量还会影响施工人员的安全。因此在进行焊接方案的制定时,要把一切能影响到焊接进行的因素考虑进去,并且根据具体的钢结构选择适合的焊接技术。在进行施工之前要对焊接队伍进行培训,培训的内容要有依据性,要根据超高建筑物的特点进行培训,指出需要注意的地方,培训出一批高标准的焊接人员。
2 机械设备的选择
在施工过程中,机械设备的选择是非常重要的,要根据具体的钢结构情况进行吊装机的选择,在进行钢结构安装过程中,吊装机的选择是最为重要的。由于超高层建筑进行钢结构安装时,大多数都是在 高空进行作业,所以一般选择吊装机都是塔吊式起重吊装机,塔吊是进行高空安装的主力设备。所以在对塔式吊装机进行选择的时候,要考虑到吊装机的性能,对于吊装机的配置一定要高,要能符合钢结构安装高空作业的需求。吊装机的最高伸展高度要根据具体的施工要求来进行选择。
3 测量技术
对于超高层建筑物来说,测量时视线的通透性相对来说不是很好,并且受到楼体本身的限制,进行测量时难度会非常大,所以对超高层建筑物进行测量时,要选择配置好的仪器,并且配合正确的测量方法以及找准测量的线路,只有把各方面综合起来,才能提高测量的准确度,测量时要求工作人员要认真负责,测量前要对超高建筑物做全面的调查。目前对于超高建筑物来说,应用最广泛且收到的效果最好的测量技术就是选用GPS定位系统,来进行辅助测量,达到测量的位置以及路线的精准。
4 仿真分析技术
在对超高建筑物钢结构进行施工中,由于钢结构本身有重力,并且在施工中会对其产生外力,超高钢结构施工的工期比较长,再受到外界环境的影响下,使得钢结构中焊接点以及其它部位出现变形。对于这些变形如果不加以控制,不但会影响施工的质量,严重会导致安全事故。所以针对施工中出现的变形情况,通常采用施工仿真分析技术,在结构没有发生变形前就对其进行预算,预算时都是根据实际施工进行预算的,所以得出的数据都是几乎和真实的数据相似的。通常选用计算机中的相关软件进行仿真实验的,了解结构的变形规律,一旦发生变形,可以精准的进行防护措施。
5 预变形技术
由于超高建筑物已经不再是只有重量和高度两个特点了,还有一些倾斜、扭转的现象,在对倾斜或者扭转的超高特殊建筑物进行施工的时候,不得不考虑到施工中空间的三维变形,对于空间的三维变形现象一定要加以控制,否则变形严重会影响整个建筑物的安全性能,以及整体的功能。与此同时也要考虑到差异压缩变形以及沉降的现象,这些现象不加以注意,严重时会带来不可弥补的损失。
预变形技术是对空间三维变形以及一些差异压缩变形和沉降最有效的拯救技术,预变形技术是在仿真分析过程中得出的数据的基础上进行的,对一些相关的数据以及钢结构施工中的变化加以掌握,积累出一些变形值,然后通过预变形技术对其进行提前的预防,对其进行反变形手段,提前把变形部分矫正过来,使得变形地方回归到设计初始时的位置上。
6 气象保护措施
俗话说的好,高处不胜寒,是因为高处的物体受到雷电、风雨的影响非常大,所以在进行施工时,要考虑到雷电以及风雨对施工的影响,往往超高层建筑物施工的工期都非常长,所以在这期间,天气问题是不能确定的,施工单位可以和当地的气象局进行合作,预知天气,然后有根据的做出防护措施。
结束语
超高建筑物在我们的生活中越来越多,在追求高的基础上,不断的完善创新。施工工程要对超高建筑物的质量问题加以监控,在施工时保证施工技术的完善,建造出高且质量好的超高建筑物,不断的超越极限。
参考文献:
[1]吴欣之.广州国际会展中心大跨度复杂形体钢结构安装技术研究[J].建筑钢结构进展.2004.(1).
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[关键字]高层建筑;钢结构设计;安全系数;要求;措施
中图分类号:TU318文献标识码: A 文章编号:
建筑设计是建筑工程的起始阶段,关系着建筑工程用材、措施、办法、方案、技术、原理等方面的综合,可谓是统筹了建筑的一切。建筑设计阶段各个要素的合理与否科学与否,均对建筑本身及完成后的功效、性能产生着至关重要的影响。而钢结构本身是建筑物的“骨架”,建筑物是否符合一定的几何原理、是否具备抗震和其他一些基本的特性,均与钢结构有着密切联系。由此可见,在建筑设计阶段实现对钢结构的调整和规范,可以提高建筑物的安全性能。
1. 高层建筑钢结构的作用
在高层建筑中采用钢结构有其自身的一些有效作用:减轻自重。在高层建筑中采用钢结构可以有效减轻整个工程的自重,降低工程的负荷量。钢结构与一般的钢筋混凝土工程结构相比较而言,两者的自重比例为2:1,钢结构的自重明显减轻;抗震性强。在地震力的作用下,钢结构具有很好的延展性,可以明显减轻震感,此外,钢结构还具有较强的变形功能,以抵抗强烈的地震,提高其安全性;可靠性高。钢材的匀质性、弹性、塑性、以及韧性都很好,具有较高的可靠性。除此以外,钢结构还具有减少工期、快速准确的进行装配、加大室内空间等作用。
当代社会对建筑工程,特别是建筑钢结构的安全要求,大致可以归纳为以下几点:①抗震作用,即通过钢结构提高建筑的抗震性能,保障人身财产安全。②施工安全。通过有效合理的设计,减少工程在施工阶段的风险性。③质量安全。其中,抗震与施工安全是重点。
2.提升高层建筑钢结构设计安全系数的有效措施
2.1提高设计人员的专业素质。
设计人员本身所拥有的专业素质是保障设计效果的首要因素。要想有效提升高层建筑钢结构设计的安全系数,必须从其设计开始入手。具体操作办法有:可以提高设计人员的聘用标准,例如原本一般的设计人员就能完成的钢结构设计,选用专业文化程度较高的、参加过国外学习和培训的设计人员来进行设计,这就间接的提升了设计人员的自身专业素质,提升钢结构设计的安全性;可以对现有的设计人员进行培训,为其提供学习提高的机会,比如组织他们到有关的建筑设计高等学校参加学习,自我提高,或是提供出国进修的机会,或者让他们到其他建筑单位进行参观,借鉴其优秀的设计思路和方法,并以此为基础找出设计灵感等,以此来提升设计的安全系数;还可以对设计人员的思想道德素质加以提高,让设计人员拥有较高的素质水平,在设计的过程中始终保持认真负责、仔细严谨的工作态度,把提高安全性作为自己设计的首要条件。通过以上这些方法来提高设计人员的专业素质,从而达到提升高层建筑钢结构设计的安全系数的目的。
2.2采用科学合理的设计方法。
科学合理的设计方法是提升高层建筑钢结构的安全系数的基本保障。在设计的过程中,设计人员要对自己将要设计的高层建筑有以各充分的了解,要知道其建筑目的、建筑用途建筑方向等。在对这些基本信息有了一定的了解之后,明确自己的设计思路,找准自己的设计方法。设计一定要具备科学性,这就要求有关的设计人员要掌握当下最为先进的科学技术的相关信息,要对建筑所用的科学技术有一定程度上的了解和研究,然后根据自己的想法,把这些先进的科学应用到钢结构的设计当中;设计一定要具备合理性,设计人员不能单凭自己的任意想象来对钢结构进行设计,其设计必须合理可行。设计要结合高层建筑的自身特点、用途等要素来合理的展开。只有科学和力的设计,才是安全系数高的设计,才能有效提上高层建筑钢结构的安全性。
2.3建立设计监管机制。
在建筑单位中要建立起一个针对于设计的监管机制。此监管机制可以有效的对设计人员的设计行为及设计的全过程进行严密的监督和管理,以提高设计人员的自觉性和警惕性,时刻记得要认真的对到工作,保证设计的质量和提高设计的安全系数。例如可以安排技术人员参与到设计过程中,与设计人员一起集思广益,拿出最好的设计,同时也起到监督设计人员的作用;可以对设计人员提出具体要求,每设计完一个部分以后,必须交给指定的人进行审查,看其设计有没有背离原本的设计意图 ,设计思路是否科学,设计方法是否合理可行,能否保证建筑的安全性等,对审查不合格的,要求重新设计,或者是对坐得不够好的地方加以补充和完善,最终达到合格标准。设计监管机制是高层建筑钢结构设计过程中的一个重要管理机制,起到了不可忽视的重要作用,对提升高层建筑钢结构设计的安全系数提供了基本的保障。
3.总结
科技发达的当今时代,特别是人类建筑工艺以及相关科学技术的研发成功,使得“钢铁丛林”一词越来越贴切。社会人口数量的急剧上升,导致人们对建筑和土地的需求量越来越大,构建高层建筑、确保建筑施工以及建筑竣工后使用阶段的安全性刻不容缓。根据人们长期的研究和总结,从源头遏制建筑事故的发生,优化建筑设计,确保高层钢结构的安全性能,保证建筑物“骨架”的健康合理,这样才能切实有效地提高建筑物的本身质量和使用寿命,确保人民生命财产安全。
[参考文献]
[1] 朱力勋,浅析高层钢结构建筑的设计与安装[D]黑龙江科技信息2010.09.15
[2] 龙舟,高层建筑中的钢结构设计与施工初探[D]建筑机械化2011.07.15
[3] 王靖等,浅谈我国高层建筑钢结构[D]科技致富向导2011.08.25
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关键词:高层建筑;钢结构;设计;施工
钢结构在现代高层建筑中得到了广泛的运用,具有跨度大、施工速度快、造价低的特点。在高层建筑中的钢结构设计与施工应该尽可能的节约施工材料和费用、缩短施工工期、经济效益最大化等,那么,如何合理的处理高层建筑中的钢结构设计与施工呢?作者结合自己的实践工作经验对此发表了自己的看法和给予了一定的建议。
1 高层建筑中钢结构的主要特点
1.1 质量轻、强度高、成本低
与传统的钢筋混凝土高层建筑相比,钢结构比较经济,施工工期短,质量轻,强度较高,且不易受到自然环境因素的影响,同时,在高层建筑中钢结构一般都是采用先进的设计和工艺。此外,由于钢结构的质量比较轻,所以能够节约处理地基的费用,降低施工项目的成本。
1.2 材料比较环保
钢结构的主要材料是钢,其强度较高,能够支持的结构较大,是实现现代工业化生产的主要途径。同时,钢材的边角料可以被循环利用,回收运输都十分便利且价值较高。这一过程不仅节约施工单位的成本,还能够保护环境。
1.3 空间比较大,可移动
传统的钢筋混凝土结构没有较大的跨度,通常不超过15m,且钢筋混凝土建成之后很难改变,不易移动。然而,在高层建筑中钢结构的内部有充足的空间,可以达到60m,还可以进行简单的改建和扩张,同时比较容易移动。
2 高层建筑中钢结构的施工工艺
2.1 焊接工艺
在钢结构中由于钢的材质和种类的多样性,在焊接时应该要从焊前预处理、焊接工艺和焊后处理这三个方面来考虑:一是焊前预处理。将焊接前的准备工作做好,根据焊接缝的不同形式采用适当的焊接方式和焊接工具,最后根据焊接的环境来选择预热处理工艺;二是焊接艺术。除了选择合适的电流和焊条的型号,还需要注意焊接过程中的有关工艺;三是焊后处理。在焊接完成之后,为了保证焊接处的美观(如:没有凹陷、气孔、咬边、裂纹等现象),应该对焊接处采用超声波来进行检查。
2.2 组装工艺
高层建筑中钢结构施工艺术的组装艺术主要包括以下三个方面:一是结构简单、零件较小。这一工艺可以根据简单的图纸在平台上自行组装,配置定位进而实现各组装之间的装配;二是箱型结构。这一施工艺术首先应该以图纸的要求为基础,通过粉线在箱型结构的盖板、腹板的组装面上画出组装线,其次应该以盖板为基准面,按照要求组装腹板和隔板;三是H型钢结构。这一施工工艺首先应该根据设计图纸做出模型,常以翼缘板作为基准面,其次利用腹板增加水平的推力。
3 目前高层建筑中钢结构设计和施工中出现的问题
3.1 设计工作者的方案缺少创新性,缺乏较强的科学意识
在高层建筑钢结构设计的环节中,大部分设计者的方案普遍存在一种片面性,没有从多方面去考虑和衡量方案的价值。这场会导致在施工过程中,就会产生一些不必要的费用,进而大大增加施工单位的成本。
3.2 施工图纸不够严谨,随意性比较大
钢结构设计中通常采用的是套图设计,由于这种设计方式不够准确,容易出现漏洞,进而不能够有效的满足投标、采购和施工的有关要求。同时,这种设计方式在设计过程中通常会出现漏、错、缺等矛盾现象,进而使钢结构设计不能够形成一套完整的设计体系。
3.3 施工前的准备工作不够完善
在高层建筑中的钢结构施工中常存在由于施工人员不能够很好的、正确的理解设计图纸的真正含义,导致施工过程中出现一定的问题。同时,施工人员没有对钢结构安装前进行充分的检查,在施工的现场设备和构件摆放比较凌乱等问题。
3.4 没有考虑自然环境因素的影响
在高层建筑中的钢结构部件长期暴露在外,经常会受到自然环境因素的影响,这会加速部件的老化和生锈,这不仅会影响高层建筑物的美观,还会降低钢材的性能,产生安全隐患。如果设计者没有充分考虑自然环境因素的影响,将会造成高层建筑中钢结构的安全隐患问题的产生。
4 高层建筑中钢结构的设计与施工的改进措施
4.1 提高设计人员的综合素养,定期举办培训
为了避免设计工作者在设计方案时存在普遍的片面性,培养设计者的创新精神,增强设计者的科学意识,提高设计者的业务水平,增强设计工作者的责任心,有关施工单位应该为有关设计人员定期举办专业技能培训和综合素质培训。同时,要求有关设计工作者对建筑工程的难度进行合理的预测,并对一些重要的步骤做到心中有数,进而使高层建筑中的钢结构设计的每个环节都能够得到有效的保障。
4.2 完善设计图纸的审核制度
在钢结构图纸设计中应该严格根据有关的设计规章制度来要求设计者进行图纸设计,进而完善图纸设计的审核制度,保障图纸的管线布置、预留孔等形成一套合理的、完整的体系。同时,加强对图纸的检查工作,避免施工环节中的变更等问题的发生。此外,设计的施工图纸是进行施工的主要依据,因此,为避免由于施工人员误解图纸的含义,导致在施工过程中出现一定的施工问题,影响施工的质量和进度问题等,在施工前应该有专门的人员对图纸的含义和有关的技术、工艺等做出充分的解释。
4.3 完善构件的运输、堆放和验收的方法
众所周知,大部分的施工现场规模都相对较小,对各种零部构件的堆放、运输和验收都有着严格的要求,进而保障施工的秩序。在高层建筑施工前,钢材料数量和种类都比较多,常常需要层层堆放,如果没有科学的、合理的堆放方法,将会导致现场凌乱,无法顺利开展施工,甚至导致所需钢材没有堆放的位置。因此,施工单位应该根据施工现场的特点和要求,完善构件的运输、堆放和验收的方法,合理的、科学的、有效的规划现场堆放的地点和运输的顺序,进而使所有的钢结构都能够有地可放,并为施工人员创造干净、整洁、有序的工作环境。
4.4 做好钢结构的防腐工作
在高层建筑中的钢结构设计中,应该充分考虑自然环境因素给钢结构带来的腐蚀性,充分结合高层建筑物所在地的天气状况、施工现场的温度和湿度,以及钢结构的防腐性能,和对装饰的有关要求,进而做好钢结构的防腐工作,选择出最佳的钢结构设计方案。
5 结束语
由于钢结构自身的特点和优势,在高层建筑中的运用越来越广泛,受到诸多因素的影响,在钢结构的设计与施工中仍然存在着很多问题,这需要施工人员不断地提高自身的专业水平和综合素质,在日常工作中进行不断地反思和总结,进而满足现代社会与自然环境因素对高层建筑中钢结构设计与施工的要求。
参考文献
[1]赵丹洋.钢结构设计施工中的问题分析[J].门窗,2014(1):387.
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