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我国高层建筑钢结构施工现状述评

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我国高层建筑钢结构施工现状述评

发布日期:2018-04-20 作者: 点击:

施工技术我国高层建筑钢结构施工现状述评张希黔张利2(1.中国建筑三局,湖北武汉430070;2重庆建筑大学建筑工程学院,四川重庆阐述我国高层建筑钢结构施工的现状,分析钢结构主承建的概念,并针对钢结构施工中存在的问题,提出发展对策高层建筑;钢结构;施工;主承建;项目管理组成体系是高晨混筐构中厉的形式纠Wishing塍市唿狮咿愚ts孟0以bookmark4 1我国高层建筑钢结构应用情况我国现代高层建筑起源于20世纪的上海1934年建成的上海国际饭店,地下2层、地上22层,高32.5m,为钢结构,是我国第1幢高楼。此后,高层建筑方兴未艾,但由于经济和技术原因,建国后到80年代前再没有修建过高层钢结构建筑进入90年代以后,一批高层、超高层建筑如雨后春笋般建起。由于外资工程的兴建,建筑用钢材的发展,高层钢结构建筑开始逐渐增多。浦东开发区的建设,使上海的高层建筑钢结构发展尤其迅速,如上海金茂大厦(88层、高420m)及拟建的上海环球金融中心(96层、高460m)等,使我国的高层建筑进入世界前列。据初步统计,我国大陆己建和在建的高层钢结构建筑,总建筑面积为305.09万m2,总用钢量约为29.442万t,其功能大多为综合、办公、宾馆,分布地区主要在上海、北京、深圳。


包头钢结构之所以在土木工程中得到广泛应用,是由于它具有以下优点:强度高,塑性、韧性好;重量轻;材质均匀和力学计算的假定比较符合实际;制作简单,施工工期短。当然,它也有耐火、耐腐蚀性差,造价稍高等不足之处,但综合评定,钢结构仍是结构体系中重要的组成部分。


在高层建筑中,目前有3种结构体系:混凝土结构、钢结构和由两大基本体系组成的混合结构。在高层建筑混合结构中,钢结构主要应用形式为:①作为钢框架与混凝土核心筒金茂大厦、厦门远华大厦、深圳地王大厦等;②作为劲性骨架与混凝土一起组成受力构件,包括钢管混凝土等;组成网架、桁架等大跨屋盖结构体系。混合结构兼有钢与混凝土两者的优点,整体强度大、刚性好、抗震性能良好,当采用外包混凝土构造形式时,更具有良好的耐火和耐腐蚀性能。混合结构构件一般可降低用钢量15%~20%混合楼盖及钢管混凝土构件,还具有少支模或不支模,施工方便快速的优点。因此混合结构在高层钢结构建筑中所占比重较多。


我国目前钢产量己超过1亿t,成为世界上的钢产量大国,同时,钢材的品牌、规格与质量也日益提高,为我国高层建筑用钢提供了物质基5础我国建筑技术政策中专门提到空间结构或大跨重载工业厂房等,可采用钢结构;对大跨空间屋盖系统,可选用钢网架、网壳、悬索、壳体、膜结构等。加速推广轻钢结构“,”研宄推广组合结构和混合结构,为了充分发挥不同结构材料的性能,根据建筑物特点,可采用两种及以上结构材料构成的组合结构,如由型钢、钢筋、混凝土构成的劲性钢筋混凝土;由钢管和混凝土构成的钢管混凝土在一个建筑物上可采用两种及以上结构形式构成的混合结畋稿日期I工程师,博士生导师,英国皇家特许建造师,教授级高级工程师,表1截止1998年国内最高的10座建筑序名称地点士0.00至结构层体系建成号屋顶高度地上地下材料①结构施工形状年份1金贸大厦上海420m883M框筒钢结构安装,电动爬模方形19982地王大厦深圳384m813M框筒钢结构安装,液压爬模矩形19963中天广场广州322m802C框筒全现浇,电动爬模方形19974赛格广场深圳292m724M框筒钢管安装,现浇八角形19985中银大厦青岛246m584C筒中筒全现浇1/4圆形19966明天广场上海238m603C框剪全现浇方形19987上海交通上海银行北楼230m554M框剪钢结构安装,现浇直角梯形19988武汉世界武汉贸易大厦229m582C筒中筒全现浇方形19969浦东国际上海金融大厦226m563M框筒钢结构安装,内筒滑模弧形199810彭年广场深圳222m504C框筒全现浇三角形1998注:①M为混合材料;C为混凝土材料u构,如采用钢筋混凝土作为高层建筑的核心筒,高层建筑外柱采用钢框架结构与其相连“可见钢结构(包括混合结构)在今后高层建筑中将越来越多。截止1998年,我国己建成的全国最高的十大建筑物中,钢结构(包括混合结构)建筑占2高层建筑钢结构施工的特点钢结构的施工大体上可分为两大部分,一是钢构配件的制作,二是现场的拼接安装,除此之外,还有防腐、防火处理等从技术上看,钢结构施工有以下特殊要求:对测量、定位、放线要求严格这在制作和安装阶段都是较为重要的问题。钢结构力学计算模型比较清楚,对尺寸变化比较明显下料不精确,会造成构件的变形,安装时不能就位,影响承荷效果同时在高层建筑中,房屋高、体型大,误差积累非常显著,柱子或其它构件微小的偏移会造成上部很大的变位,极大地改变结构的受力,影响设计效果,甚至产生工程事故安装过程中对天气、温度等条件敏感钢材热胀冷缩,尺寸变化较大,温度过高或过低都会对安装精度产生影响。同时,在钢材连接中,焊接和栓接的质量与天气、温度息息相关,刮风、下雨、下雪都不适宜进行工作。钢结构焊接有其专门的技术规程要求,实际工作中,自然条件不能满足工作要求时,往往要采取人工措施给施工创造条件,比如焊条的预热、钢板的预热加温等钢结构安装对机械设备要求高钢结构施工是一种预制化、装配式的施工,对起重、运输等机械的性能要求高。


由于钢构件重量大、体型大,高层建筑施工中高空作业多,对吊装过程中的技术要求高,吊装的施工荷载必须同其自身设计承载力相吻合,钢构件在运输、堆放、起吊、就位及安装过程中,要按事先模拟设计的条件进行。另外,在一些特殊的施工方法中,如同步顶升法、高空滑移法等施工时,对机械设备性能有更高的要求防腐、防火要求严分施工过程中的防腐、防火和安装完成后的防腐、防火钢结构工程量大,构件多,现场必须设置临时堆放场地及相应的中转堆场。


3钢结构主承建承包方式的概念我国建筑施工企业组织结构可以简单归结为以下3个层次:①工程总承包企业独立承包的施工企业③非独立承包的专业劳务施工企业在土建行业中,钢结构是一个技术相对密集的领域,从理论分析、结构设计到制作安装,都有其特点,特别是近年来CADCAMCIMS技术己渗入钢结构,房屋的生产周期越来越短,因而对钢结构企业的素质要求越来越高。根据这些情况,为了提高生产效率和保证产品质量,钢结构生产一般都通过专业化、集约化的道路。显而易见,钢结构公司处于第2层次从我国目前的实际情况看,己建和在建的高层钢结构的设计和总承包几乎全部由国外承担,钢材几乎全部从国外进口,而钢结构制作和安装则主要由国内单位承担。鉴于目前我国的大部分钢结构安装公司不具备在大型工程中担负工程施工总承包的能力(也有业主自身的偏见原因),且没有自己的构件加工企业,同时,因为钢结构工程技术难度大,质量要求高,业主在发包工程时,要求总承包商将工程分包给专业承包商。基于钢结构工程是主体工程的重要组成部分,为体现其重要性,称其分包关系为钢结构主承建关系。


钢结构工程主承建的承包类型,其实质仍是一种分包关系,是一种分包形式,但从内容上看,作为分包单位又有其自身的相对独立性,区别于合伙或联合承包的方式,却又带有一些相似‘性因此钢结构主承建方式施工中的项目管理除了具有钢结构工程施工的一般特点外,又有其自身的特殊性:①要求从管理上接受总包的领导,协助总包工作在分包施工的范围内,要按项目管理的要求,用一整套现代管理方法指导施工;③在一个大型公共建筑施工中,分包单位不只1个,必须做好分包单位之间的协调管理工作;④在混合结构施工中,钢结构工程与混凝土工程的技术配合与协调也是工程管理的重要方面泡钢结构主承建因其所处的特殊合同地位,力口强项目的合同管理对项目施工具有重要意义4我国高层建筑钢结构施工中存在的问题及对策我国钢结构的施工水平发展很快,在不长的时间内,己能独立承建一些超高层和大跨度结构。除超高层建筑外,大空间钢结构中以钢管为杆件的球节点平板网架,多层变截http://www.cnki.net面网架及网壳等是我国空间钢结构用量最大的结构形式,在设计、施工方面均达到国际先进水平。轻钢结构技术具有重量轻、强度高、安装速度快等优点也己大量应用。此外,钢结构的吊装、连接和防护技术也己达到了很高的水平。在现代化项目管理和计算机应用方面,一些企业己运用系统工程、网络计划、目标管理和现代管理技术编制施工组织设计,统筹安排施工技术方案和计划进度。


我国钢结构施工技术水平总体并不比国外差,我们的不足主要表现在管理方面:①缺乏总承包的能力,这与企业的管理、资金、技术息息相关;②项目管理粗犷,在质量、成本、进度、安全控制,合同、信息、现场、要素管理方面与国外相比还有差距;③计算机应用水平低,人员缺乏,从业人员水平低,资源缺乏,忽视软件开发等涵钢结构施工中传统的手工业还大量存在,信息化、智能化施工还没全面开始形成;⑤开拓国际化水平低,企业缺乏综合性人才和及时的信息,不能走出国门。此外,还有很多企业没意识到钢结构的发展,仍然把钢结构施工看作是混凝土施工的附属,没能把钢结构施工有效分离,建立一批专业化的公司,并形成独立的施工体系。


发展我国的高层建筑钢结构施工应从存在的问题出发,采取一系列措施。从企业外部来讲,国家应制定相关的行业技术政策鼓励和发展钢结构施工。比如,加强对钢结构施工企业的资质等级管理,扶持一批技术力量强、管理水平高的企业。在造价定额等方面跟上钢结构的发展我国的建筑市场早己步入市场化,发展钢结构施工主要在企业内部,主要是加强企业管理,壮大企业的实力,使企业跟上市场的需要。


项目管理同企业管理紧紧相伴,企业要以项目为基点,加大科技投入,加速科技水平和管理水平的提高,项目运用先进的技术和管理,才能在项目生产中努力降低成本,使企业获得效益良好的施工技术方案和组织管理是降低项目成本的根本途径。就我国目前钢结构施工企业的现状,发展钢结构施工技术和管理要从以下几个方面进行:注重培养钢结构施工方面的人才钢结构施工企业的发展壮大是从施工实践中逐渐积累经验和技术,从而获得优势的。不可否认,这中间的一些老工人、老技术人员具有丰富的实际操作能力,是一批重要的队伍力量,但在企业的人才培养方面还要重视年青人,特别是拥有知识的年青人。


要加强企业与科研机构的合作在超高层和大跨结构施工中,有些技术难题依靠企业本身的力量解决不了,需要与大专院校、设计院或科研机构合作。另外,在大部分情况下,企业研宄如何使施工方案优化的问题,与研宄机构合作可进行价值工程的应用研宄,与专门科研机构合作可尝试采用新工艺,与厂商合作可开展新材料应用等。总的说要求企业能充分意识到科技对企业发展的作用,充分利用科研机构的力量和成果,把企业的水平和效益搞上去。

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企业要注意科技新动态和管理新方向,注意纳新,接受新信息现代科技发展很快,学科相互交叉也十分频繁。


一些新型材料、软件、专利技术、新机械设备不断出现,要注意搜集这方面的动态,以结合自身情况,消化吸收这要求企业对内部的科技信息部门加以重视,使其充分发挥作用。


企业要对自身的技术成就和施工经验进行不断总结,以形成工法,在本企业的项目生产中推广应用。


以上各项措施都离不开资金的投入,企业应建立专项科技开发资金,实际运作中,笔者建议将因科技推广而对工程产生的效益作为科技开发资金的来源,以形成良性循环,不断促进科技水平的提高,同时使那些可以使项目获得效益的科技成果自觉地被运用,这是问题的根本。


积极发展工程总承包,形成以专业化施工队为基础的钢结构工程总承包公司,同时积极向国内外开拓市场。


国家对建筑业己制定了近期的技术政策和10项新技术推广纲要,其中钢结构工程是重要的一部分,相信随着钢结构市场的不断扩大,高层建筑钢结构施工将获得巨大的发展。


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