高层钢结构建筑安装的技术探索

来源：职称阁分类：建筑论文时间：2019-04-18 11:50热度：

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高层钢结构建筑安装的技术探索

　　【关键词】钢结构;装配式;安装技术

　　1引言

　　钢结构建筑凭借它高效率、高强度、低能耗、低环境污染成为了当代和未来主流的建筑装配方式，受到了国家的大力推动。尤其是高层钢结构建筑，与传统的钢筋混凝土建筑尽管结构相似，但是在选材用料以及后期优势等方面与传统的钢筋混凝土建筑截然不同。

　　2简述高层钢结构装配式建筑

　　装配式高层钢结构主要分为传统木结构、装配式钢筋混凝土结构和装配式钢结构。装配式钢结构，特别是高层钢结构建筑由于钢本身具有较高的可塑性，因此这种建筑结构可以适应工业化生产的要求。同时，装配式钢结构建筑从设计到生产再到后期施工、装修管理均体现了当代社会信息化、标准化、工业化、一体化的建筑风格和施工理念。装配式钢结构建筑本身还具有可持续发展、消耗工期短、为建筑企业节约成本开支等全方位建筑优势，堪称当代建筑行业和未来建筑行业发展的标杆和主流。装配式建筑自20世纪初期在欧洲研制成功面世后，就受到建筑行业的广泛关注。第二次世界大战结束后，居民住宅受到了大规模的破坏亟待重建，欧洲发达国家如德国、法国首先采用大批工业化装配式建筑，初期主要釆用的是钢筋混凝土框架剪力墙结构形式，构件形式均采用工业化预制。经过将近100年的发展，欧洲各工业发达国家现阶段采用的均为装配式高层钢结构建筑的方式来进行居民建筑、工业建筑。丹麦作为世界上第一个将模数法制化的国家，在近现代的建筑中，80%的建筑均采用装配式高层钢结构进行建构，节能效率高达50%。由此可见，丹麦成为世界上最宜居的城市，与装配式高层钢结构保护了当地的生态环境和节约了大批工业资源密不可分。德国是世界上使用轻钢装配式结构进行建筑大型工程最发达和最多的国家，最新的调查数据表明，轻钢结构的新型建筑占总建筑数量的95%，由此可见德国高层钢结构装配式建筑的发达程度。美国紧随欧洲国家的发展，大批量工业预制化建筑应运而生，代表了美国高层钢结构装配式建筑的水平。日本由于处于地震频发区，其建筑结构也从传统木质结构发展到装配式钢筋混凝土结构，同时日本作为第一个在工厂中生产建筑构件的国家，其高层钢结构建筑装配式安装技术同样较为发达[1]。纵观世界几个发达国家的建筑方式和技术的选择，高层钢结构建筑装配式安装技术已经成为主流方向，在未来还会受到很大的运用。在我国，科技和经济发展的现状制约了高层钢结构建筑装配式安装技术的发展。但同样不可忽视的是，尽管我国的高层钢结构建筑装配式安装技术的起步较晚，但在国家意识到高层钢结构建筑装配式安装技术在现代建筑中的重要意义后，积极学习国外发达国家的先进技术，深度发展适合我国国情和社情的现代化高层钢结构建筑装配式安装技术。现阶段，我国已经完全能够进行大批量工业预制化的生产。

　　3高层钢结构建筑装配式快速安装技术

　　3.1高层钢结构建筑构件的加工和制作

　　在进行高层钢结构建筑构件的加工制造的过程中需要运用BIM技术和TEKLA以及AUTOCAD等多种三维模拟软件。BIM技术主要的工作原理是通过建立起三维物理模型，并将有关此建筑的全部信息进行串联，有效地改变建筑的生产方式，并进行合理化的管理。特别需要注意的是，BIM技术在资源设计和虚拟建筑构型方面具有很大的优势，在面对较为复杂的建筑环境时，使用BIM技术能够准确地对建筑整体进行把控，并通过三维物理模型的建立对建筑构件进行时间顺序和空间顺序上的模拟，三维物理模型的准确建立可以为施工提供诸多的方便，同时能够提升建筑施工的效率，减少施工过程中出现的失误[2]。TEKLA和AUTOCAD等三维模拟软件主要用于建造动态模拟三维建筑构型，通过AUTOCAD转换出建筑用材的详细图，利用TEKLA软件进行材料的排版，最终实现工艺的加工。高层钢结构建筑构件的加工除了上述中对于整体建筑的把控之外，还应该细分为以下两个方面：(1)就是对柱的制作加工。为避免出现“柱未到，梁先至”的错误施工，首先应该进行柱的制作加工。制作加工工厂中应该具备加工平台、定位平台、矫正平台等硬件设施，以确保异形变截面钢立柱的加工质量，并保证有缺陷的柱能够及时受到矫正，节约工作原料的同时，确保施工不会因为柱子弯曲变形受到影响。(2)要进行梁的加工制作。梁的加工制作平台应该由以下四个方面构成：平台基础、刚性平台和负责平面数控钻床进行制孔的匹配模板以及加强钢梁组装过程稳定的定位顽板[3]，以保证能够实现不同界面的梁的制作和加工。

　　3.2钢立柱的安装

　　完成了建筑整体的模型制作和柱、梁的制作以后，就可以进行施工现场的钢立柱的安装了。按照BIM技术模拟出的现场施工顺序进行柱安装的碰撞检查和三维模拟，并最终得到钢立柱安装的最佳位置和尺寸。同时，需要注意的是，在进行建筑节点位置的安装过程时，需要运用纵横梁平面试拼法进行钢立柱的临时安装，确保整个安装的过程中不会出现错误。

　　3.3梁的安装

　　梁和柱一样，在整个建筑中起到承重的作用，一旦发生地震或者其他自然灾害时，梁和柱本身的质量和安装的好坏决定整座建筑能否在灾害中生存下来。因此，在施工现场进行梁的安装之前应该检查出厂的梁的型号以及其质量是否符合施工要求。检查完毕后要注意套上安全扶手和扶手绳。前期准备工作完成之后，就需要进行梁的现场安装。对主梁的吊装时为避免发生移位、错位的现象，建筑·节能应该在对主梁的两侧进行扎绑吊装后，再将其余梁依次一根一根的进行吊装。在进行次梁的吊装过程中，为节省施工时间，加快施工进度，应该采用就近一钩多吊技术，对于单次起吊重量不小于5t的次梁可以采用一钩多吊技术[4]。

　　4高层钢结构建筑装配式快速安装技术的优势

　　根据上述高层钢结构建筑装配式快速安装技术的几条具体实施措施，我们不难发现高层钢结构建筑装配式快速安装技术具有以下几点优势：(1)采用BIM技术以及TEKLA和AUTOCAD应用软件可以准确模拟出现场施工的状况，提升了钢构件加工的质量，并进一步减少了加工过程中出现的失误，节约了加工时间的同时，为加工企业创造了可观的经济效益。同时，准确的BIM技术现场构型模拟技术可以避免现场施工的失误，间接地减少了现场对接安装修改的工程量，加快了工作的效率，大大缩短了整个建筑工期。(2)对于施工柱和梁的加工过程较为简便，减少了传统木结构和装配式钢筋混凝土结构的繁琐加工程序，只要具备柱和梁加工条件的平台就可以省时省力的对施工柱和梁进行加工制作，并通过这一简便的加工方法，有效的减少了在加工过程中不必要的麻烦，同时节省了很多的时间。(3)采用一钩多吊的吊装方法，可以在主梁吊装完毕后，加速进行次梁的吊装工作。很大程度上节省了时间，控制了整个建筑工程的工作量[5]。

　　5结束语

　　高层钢结构建筑装配式快速安装技术具备高效、节能、低污染、低能耗的诸多优势。因此，在我国当代建筑企业的发展过程中应受到极大的重视，在研发此项技术的过程中应该结合我国建筑行业的具体情况吸收国外发达国家的先进经验，以促进此项技术的完善发展。

　　参考文献

　　[1]王振强.高层钢结构建筑装配式快速安装技术研究[J].价值工程，2018，37(24)：143~145.

　　[2]张爱林，张艳霞.工业化装配式高层钢结构新体系关键问题研究和展望[J].北京建筑大学学报，2016，32(03)：21~28.

　　[3]张爱林.工业化装配式高层钢结构体系创新、标准规范编制及产业化关键问题[J].工业建筑，2014，44(08)：1~6+38.

　　[4]刘学春，徐阿新，张爱林，马靖，曹明，惠怡，赵越.模块化装配式高层钢结构节点静力性能分析与试验研究[J].工业建筑，2014，44(08)：27~34.

　　[5]吴本刚，何炳泉，郭向阳.装配式超高层钢结构虚拟安装的BIM模拟分析[J].建筑结构，2018，45(10)：14~16.

　　作者：王亮单位：威海奥华钢结构有限公司

文章名称：高层钢结构建筑安装的技术探索

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