淺談鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)

薛威

【摘要】鋼結(jié)構(gòu)工程具有跨度大、利用空間大、施工速度快、經(jīng)濟且實用等特點被廣泛利用于業(yè)廠房、體育場館、高層住宅、豪華寫字樓及跨度較大的建筑。隨著建筑行業(yè)的不斷發(fā)展，鋼結(jié)構(gòu)的造型及結(jié)構(gòu)形式越來越復(fù)雜，鋼結(jié)構(gòu)的方案設(shè)計及工程質(zhì)量直接影響著建筑結(jié)構(gòu)及使用安全。本文從鋼結(jié)構(gòu)的特點及選材入手，論述了鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)。

【關(guān)鍵詞】鋼結(jié)構(gòu)；施工；技術(shù)；質(zhì)量控制

一、鋼結(jié)構(gòu)的特點

1.鋼結(jié)構(gòu)的特點

在施工時間方面：用于施工的鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件可以是工廠化生產(chǎn)、工業(yè)化程度高，現(xiàn)場安裝快捷，大大縮短施工的時間；在施工空間方面：鋼材抗壓、抗側(cè)彎強度大，一般鋼材的性能均為混凝土的1.5 倍，特別是其抗拉、彎性能遠(yuǎn)優(yōu)于混凝土結(jié)構(gòu)。因此在等同強度的條件下可以縮小截面從而增大了有效的空間；在利用率方面：鋼結(jié)構(gòu)建筑的施工材料可以實現(xiàn)再生利用，這樣就減少了大量的建筑垃圾，符合環(huán)保建筑施工和可持續(xù)發(fā)展的要求。

此外鋼結(jié)構(gòu)抗震性能優(yōu)良，又有柔性結(jié)構(gòu)、自重輕，能有效地降低地震及災(zāi)害的影響程度，可大大提高住宅的安全性。

2.鋼結(jié)構(gòu)的不足

耐火性差：鋼材的導(dǎo)熱系數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于鋼筋混凝土的導(dǎo)熱系數(shù)，其耐火性能也遠(yuǎn)遠(yuǎn)差于混凝土結(jié)構(gòu)，當(dāng)在溫度達150℃以上時，鋼結(jié)構(gòu)需要加隔熱層加以保護當(dāng)溫度達到600℃時，鋼結(jié)構(gòu)就會基本喪失其全部的強度和剛度。因此在鋼結(jié)構(gòu)建筑中抗火被看成重要一環(huán)；耐腐蝕性差：由于鋼材表面的鐵原子與空氣中的氧化合會生成氧化鐵銹，銹蝕能夠引起應(yīng)力集中，從而危害鋼結(jié)構(gòu)建筑的使用安全，使鋼結(jié)構(gòu)建筑壽命減短，因此對鋼結(jié)構(gòu)建筑進行有效的防腐措施才能確保其使用時間。

3.鋼材選擇要點

鋼材應(yīng)有抗拉、屈服強度和S（硫）、P（磷）、C（碳）含量的合格保證。所使用的鋼材應(yīng)具有鋼材的質(zhì)量保證書，其品種、規(guī)格、性能要符合國家產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)要求，化學(xué)成分也要符合相關(guān)要求。鋼材表面質(zhì)量在符合國家現(xiàn)行有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的基礎(chǔ)上，還應(yīng)符合以下規(guī)定：當(dāng)鋼材表面有銹蝕、麻點等缺陷時，缺陷深度不能大于該鋼材厚度負(fù)偏差值的1/2。

二、鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)

1.鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性設(shè)計的原則

為了凸顯鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢，必須做好鋼結(jié)構(gòu)體系以及組成部分的穩(wěn)定性工作?，F(xiàn)在鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計大多數(shù)是按照平面體系來設(shè)計的，如桁架和框架。我們要使得這些平面結(jié)構(gòu)不發(fā)生平面外失穩(wěn)，需要從結(jié)構(gòu)整體布局來解決，可以增加必要的支撐構(gòu)件等。要求平面結(jié)構(gòu)構(gòu)件的平面穩(wěn)定計算需與結(jié)構(gòu)布置相一致。

2.鋼結(jié)構(gòu)制造技術(shù)

對于高層建筑的柱和梁，由于是主要承力構(gòu)件，其結(jié)構(gòu)制造的幾何精度將直接影響到安裝精度和承載狀況。特別是柱與柱的連結(jié)節(jié)點，目前大多設(shè)計采用非對稱V型坡口全焊結(jié)構(gòu)、接觸和摩擦共同傳力的栓焊結(jié)構(gòu)形式。柱與梁連結(jié)節(jié)點采用單面V型坡口加鋼襯墊全焊形式和腹板栓接，翼緣焊接的栓焊結(jié)構(gòu)。其中栓接螺栓大多采用高強度螺栓，栓接面需進行噴鋁或無機富鋅防銹防滑漆進行處理，出廠前抗滑移系數(shù)≥0.5。

（1）焊接工藝評定實驗

對于不同材質(zhì)、板厚，特別是屈服強度大于420MPa的高強度鋼（如國家體育場“鳥巢”），必須根據(jù)不同接頭形式，確定坡口尺寸和焊接工藝參數(shù)進行實驗，并對接頭焊接試件進行機械性能、彎曲、夏比沖擊等檢驗，達到設(shè)計規(guī)范要求后，方可進行工廠批量生產(chǎn)。

（2）鋼結(jié)構(gòu)的拼裝技術(shù)

拼裝工序是鋼結(jié)構(gòu)制造的主要工序之一，拼裝質(zhì)量的好壞，影響到桿件箱口尺寸、扭曲、旁彎等制造幾何精度。對于高層建筑的箱形或工型立柱，就顯得尤為重要。為保證立柱端面尺寸精度，常對隔板或腹板進行機加工或采用精密切割技術(shù)，保證其幾何尺寸誤差控制在±0.5mm或±1mm以內(nèi)。同時為減少變形，采用自約束和外力夾緊的它約束方式，滿足拼裝間隙控制在0.5mm以內(nèi)。

（3）鋼結(jié)構(gòu)工程的焊接技術(shù)

鋼結(jié)構(gòu)焊接目前大量采用小線能量的CO2氣體保護焊，CO2不能低于99.5%，含水量要小于0.05%，其目的就是減小焊接熱量產(chǎn)生結(jié)構(gòu)變形，保證鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的幾何精度。同時為提高焊接效率，對于箱形或工型桿件大量采用埋弧自動焊工藝。同時為確保焊接質(zhì)量，對施工過程的焊材管理提出以下要求：

（a）焊材要求

焊材（焊條、焊絲、焊劑）必須具有質(zhì)量合格證明，并且在有效期內(nèi)方可使用。現(xiàn)場設(shè)專用焊材存放室，并保持室內(nèi)干燥、整潔，存放在室內(nèi)的焊材，必須按種類、型號、規(guī)格嚴(yán)格區(qū)分，并做好明顯的標(biāo)記，嚴(yán)禁亂堆亂放。對于受潮、藥皮褪色、脫落、焊芯有銹蝕的焊條不準(zhǔn)使用。

（b）焊材的烘烤和發(fā)放

為避免焊條藥皮因溫度陡降或劇升而開裂，烘箱的升溫與降溫應(yīng)緩慢，不允許往正處于高溫的烘箱內(nèi)放入或取出焊條，應(yīng)待焊條烘烤符合要求并降至保溫溫度后方可取出使用；從烘干箱內(nèi)取出的焊條，應(yīng)盛裝在保溫筒內(nèi)，數(shù)量應(yīng)根據(jù)實際施焊需要而定；從烘干箱內(nèi)取出的焊條應(yīng)在四小時內(nèi)用完，剩余焊條需重新烘烤。重新烘烤次數(shù)不能超過兩次。

（c）對焊材烘烤人員的要求

①焊條烘烤員應(yīng)能區(qū)分不同型號、規(guī)格的焊條，熟悉各種焊條烘烤溫度和恒溫時間，熟練操作焊條烘烤設(shè)備。

②每次烘烤焊條前，應(yīng)在開包后認(rèn)真檢查焊條的型號是否正確，有無質(zhì)量問題，確認(rèn)無誤后，方可放入焊條烘箱中進行烘烤。

③負(fù)責(zé)焊條的領(lǐng)取、發(fā)放和回收，并做好焊條發(fā)放和回收記錄、烘烤記錄和環(huán)境監(jiān)測記錄。

（4）鋼結(jié)構(gòu)的精確制孔技術(shù)

根據(jù)規(guī)范要求，任意兩孔間距允許偏差為±1.0mm（≤500mm）；相鄰兩組的端孔間距離允許偏差為±1.5mm（≤500mm），因此，為保證孔群的位置精度，工藝上常采用精確劃線，卡鉆孔模具進行鉆孔工藝。劃線時充分考慮工廠制造與現(xiàn)場安裝時的溫度差異，采用溫度補償技術(shù)，滿足孔群精度要求，并確保現(xiàn)場安裝符合設(shè)計的需要。

3.安裝質(zhì)量控制

鋼柱垂直度控制：做好各個首吊節(jié)間鋼柱的垂直度控制；鋼柱校正在初擰前用長水平尺粗略控制垂直度，待形成框架后進行精確校正；焊接后進行復(fù)測，并與終擰測量結(jié)果作比較，以此作為下一步施工的依據(jù)。標(biāo)高控制：高層的豎向傳遞采用鋼尺，通過預(yù)留孔向上量測，每層傳遞的高程要進行聯(lián)測，相對誤差應(yīng)小于2mm；確定各層柱底標(biāo)高50cm線及梁標(biāo)高10cm線，通過控制柱底標(biāo)高來控制柱頂及梁標(biāo)高。在每6～9層高度要進行絕對標(biāo)高的復(fù)核，采用全站儀從±0·00向上進行已安裝構(gòu)件標(biāo)高的復(fù)核，有較大誤差時應(yīng)分析原因加以調(diào)整。工程按最高建筑物整體垂直偏差不超過25～30mm精度要求進行控制（規(guī)范值為H/2500+10，且≤50mm）。

三、結(jié)束語

鋼結(jié)構(gòu)因具有自重輕、強度高、工業(yè)化程度高等優(yōu)點，在建筑工程中得到了廣泛的應(yīng)用。相信通過加強對結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定、局部穩(wěn)定以及平面外穩(wěn)定的設(shè)計，克服結(jié)構(gòu)設(shè)計缺陷，加強制造過程的有效控制，強化監(jiān)理監(jiān)管職能，其工程質(zhì)量、安全、工期等得以保證。

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