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摘要：由于高层及超高层建筑钢结构体系是一项多样化和复杂化的系统工程，钢结构以其独特的优越性在建筑工程中尤其是超高层建筑中得到广泛应用。同时受高层及超高层建筑自身的结构特点影响，高层及超高层建筑钢结构的质量要求和制造难度又要高于其他普通钢结构，所以在制造过程中，必须仔细分析、周密计划、严格控制。
关键词：超高层建筑；钢结构；制造技术
高层及超高层建筑钢结构的生产过程是一项较为复杂的系统工程，施工前需要进行周密的生产筹划，施工中必须严格按照程序进行控制，每一道工序做到位并且检验合格后方能进入下一道工序，只有做好每一步工作，才能确保生产出合格的钢结构产品。对于钢结构在高层及超高层建筑中的应用我们既要掌握方法，也要寻求突破创新，提高生产效率和产品质量。
一、超高层建筑钢结构的发展
钢结构是发达国家的主要建筑结构，在高层建筑、超高层建筑、大型建筑、中小型建筑以及非居住等建筑物中的应用较为广泛。近年来，钢结构对现代建筑材料、构建技术和施工工艺相结合，彻底打破了传统建筑造型的模式，其独特的设计理念逐渐改变着原本的建筑结构。现代超高层建筑起源于美国，对钢结构的应用逐渐加强，促进了钢结构建筑的快速发展。然而与国外发达国家相比，我国钢结构建筑发展较为缓慢，钢结构技术仍然得不到提高与推广，普遍存在对钢结构建筑认知不足、对钢结构建筑体系的建设积极性不高等问题，严重制约着我国钢结构的发展。因此需要加大对钢结构技术的研发力度，提升钢结构技术应用水平，加快超高层建筑钢结构的发展进程。
二、钢结构的特点
1、超高层建筑的主要结构形式
超高层建筑主要以核心筒体系用的比较多，基本上每个超高层建筑都有一个核心筒，主要以框架+核心筒、巨形框架+核心筒、外筒+核心筒等结构形式，被广泛用于200米到500m的超高层建筑。
2、钢结构优点。钢结构是主要由钢制材料组成的结构，是主要的建筑结构类型之一。结构主要由型钢和钢板等制成的钢梁、钢柱、支撑、钢桁架等构件组成，各构件或部件之间通常采用焊缝、螺栓或铆钉连接。优点可概括为：材质均匀、可靠性高；强度高重量轻；塑性和韧性好；可焊性好；制造便捷、加工性能好；安装方便、施工期限短；设计灵活，可满足用户的不同需求；绿色环保、可持续发展。因其优点而广泛应用于大型厂房、场馆、高层及超高层等领域。
3、钢结构缺点。耐火性能差，温度超过250℃时，材质发生较大变化，不仅强度逐步降低，还会发生蓝脆和徐变现象。温度达600℃时，钢材进入塑性状态不能继续承载；其次耐腐蚀性能较差，在潮湿或者腐蚀性较强的环境中，极易锈蚀，所以钢结构的除锈防腐工作必须按照程序严格执行。
三、超高层建筑钢结构制造要点
1、前期准备工作。首先根据项目图纸文件及相应标准，并结合项目实际情况编制材料采购计划、生产计划、质量检验计划、钢结构生产作业指导书、安全技术交底等技术文件，并对生产车间班组人员进行详细的技术交底，并做好相应记录。其次是钢结构检验工具的准备，例如常规的卷尺、盘尺、角尺、游标卡尺、钢板测厚仪、焊检尺、温度计、湿度计、粗糙度检测仪、漆膜厚度测试仪等等，同时这些计量器具必须是经过有资质的检测单位进行计量检定且校准合格的，方能使用。其次根据项目钢结构的焊缝等级要求、焊缝形式及焊接方法等进行焊接工艺评定，并由有资质的检测单位出具焊接工艺评定报告，对后续的焊接工作进行技术支撑和指导。
2、钢结构主要制作流程
材料采购→接板→下料→坡口制备→工字钢或箱型柱组立→埋弧焊焊接→校正→组装小件板→焊接小件板→制孔→总拼装→除锈防腐→运输。
3、钢结构制造技术。材料验收及注意事项。钢结构原材料是否合格直接影响钢结构产品质量，钢材进场时，供货方必须提供产品合格证及材质证明书，同时质检部门应对材料的规格、标识及表面质量进行检查，对于不合格的材料拒绝收货。材料进场后根据验收标准对原材料进行取样送检，包含力学指标、化学成分，合格后方能开始生产。几何尺寸的控制。高层及超高层建筑钢结构一般都是采用框架结构，框架柱梁的连接多采用高强螺栓连接，该类钢结构因其高度及连接方式的影响，对其几何尺寸的精度要求比一般钢结构就高出许多。为了满足安装精度，确保安装穿孔率，一般采用在制作厂对构件进行预拼装，根据布置图，分别按照轴线和列进行预装。预装前，先准备好连接板，连接板钻孔最好采用精度高的数控钻床，或者根据统一模板进行套钻，这样才能保证眼孔的精度。构件连接部位先不进行钻孔。预装完成且检验合格后，再通过连接板对构件进行套钻。通过此种方案生产的钢结构现场安装穿孔率一般都能达到99%以上。焊缝质量控制。焊接工作是生产过程中的重中之重，工人必须严格按照焊接作业指导书中的焊接方式方法以及相应参数进行施焊。焊缝坡口严格按照图纸要求进行加工，焊接前对焊道进行打磨清理、预热、加引熄弧板等，在焊接过程中每一道焊接完成后必须进行打磨清理，完成后再进行下一道焊接，如果有涉及用到焊剂的自动焊，必须按照规定对焊剂进行烘焙处理。焊缝焊接完成后，应按JGJ81-2002或GB50205-2001的要求进行外观检查，按照要求对焊缝进行超声波探伤检测，对于不合格的必须进行返修处理，同时注意返修次数不能超过两次，对于合格的焊缝由第三方检测单位按照要求出具焊缝检测报告。高强螺栓连接副的处理。因高层及超高层建筑钢结构的连接大多采用高强螺栓连接，所以对高强螺栓连接副的处理也显得尤其重要，为了确保高强螺栓连接副能达到相应摩擦系数要求，在正式生产前，制作抗滑移试件，送检合格后方能批量制作。同时高强螺栓连接面要求不得有油污等杂质，所以在防腐过程中一定注意对摩擦面的保护。
除锈防腐。高层及超高层建筑钢结构的设计使用年限一般都很长，所以对除锈防腐要求也很高，一般都要求达到Sa2.5等级及以上，否则防腐质量难以保证。除锈一般采用抛丸或者喷砂，根据表面粗糙度要求，选择合适的钢丸及石英砂，除锈合格后，在规定4h内必须进行油漆涂装，否则须重新进行除锈作业。每道油漆必须达到油漆技术说明书中的干燥时间后才能进行下一道涂装作业，否则容易出现起皱、龟裂、气泡等现象，严重时会直接起层脱落。涂装完成后须对漆膜厚度进行检查，同时还需进行拉拔试验，对附着力进行检测。值得注意的是，当温度低于露点3℃时，必须停止除锈涂装作业。
4、超高层建筑钢结构配套及运输。一般来说该类钢结构构件数量庞大，所以在发运过程中一定要配套发运，按层按片配套，否则现场无法安装，同时增加大量的周转、清理和倒运构件的时间，这样对项目进度极其不利。由于该类产品的连接节点多，装运过程中，一定注意构件的支承和保护，否则容易导致构件变形和损伤，对项目的成本以及进度都有较大影响。
5、高层安装技术。高层钢结构的吊装，采用塔吊是最为理想的安装工具。随着塔吊的不断提升，钢结构可以像搭积木一样，快速向上拓展，从而形成钢结构建筑。安装的关键是钢柱吊装和混凝土梁施工的交叉作业顺序，由于钢柱和混凝土梁结构是交织在一起的，因此先后的施工顺序就尤其重要。因此，在交叉作业上必须做好充足的方案准备。对此，本工程分阶段施工法，通过该方法的实施，满足了安装需要，确保了整个工程进度。钢柱吊装和混凝土梁施工的交叉作业顺序阶段一为钢柱吊装阶段，本阶段施工在前一节钢柱所在各楼层混凝土完成模板及钢筋施工后，开始吊装。钢柱吊装并焊接完成后交由土建进行混凝土楼层施工，直至后一节钢柱所在混凝土各楼层基本完成施工，最后一层完成模板及钢筋施工，再重复阶段一施工。
超高层建筑与普通建筑相比，其施工工艺复杂、施工危险性大、施工技术与施工材料的要求较严格。钢结构作为超高层建筑的主要结构材料，其施工技术较为严格，而且强度高、抗震性能好、占地面积小，因此被超高层建筑施工企业广泛应用。
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