建筑鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)及質(zhì)量控制

張桂林

摘要：鋼結(jié)構(gòu)工程的施工在我國(guó)起步較晚，在鋼結(jié)構(gòu)工程施工控制過程中，要真正發(fā)揮工程控制的作用，要求工程在施工時(shí)要嚴(yán)格控制好進(jìn)度，同時(shí)工程師也要做好質(zhì)量把關(guān)工作，這樣才能保證鋼結(jié)構(gòu)工程的施工質(zhì)量。本文分析了高層建筑鋼結(jié)構(gòu)的施工特點(diǎn)，提出了建筑鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)及質(zhì)量控制的措施。

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

前 ?言

隨著當(dāng)前我國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，城市中的大型建筑數(shù)量不斷增加，鋼結(jié)構(gòu)因其強(qiáng)度高、抗震好、造型美觀等特點(diǎn)，在建筑工程中的運(yùn)用越來越廣，傳統(tǒng)的混凝土工程已有逐漸被鋼結(jié)構(gòu)取代的趨勢(shì)。但由于鋼結(jié)構(gòu)施工難度較大，工程質(zhì)量要求較高，建筑鋼結(jié)構(gòu)施工的質(zhì)量問題不斷出現(xiàn)，質(zhì)量管理已成為鋼結(jié)構(gòu)施工中的重要課題。加強(qiáng)鋼結(jié)構(gòu)工程施工的質(zhì)量控制，有現(xiàn)實(shí)意義和必要性。

一、高層建筑鋼結(jié)構(gòu)的施工特點(diǎn)

1.主要優(yōu)勢(shì)

1.1 施工周期短。用于施工的鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件可以廠制作，在現(xiàn)場(chǎng)安裝。在安裝時(shí)，不需搭設(shè)大量的腳手架，同時(shí)采用壓型鋼板可作為混凝土樓板的永久性模板，無需另行支設(shè)模板，而且混凝土的施工可與鋼結(jié)構(gòu)安裝交叉進(jìn)行，可以大大縮短施工周期;

1.2 空間大。由于鋼材的抗壓、抗側(cè)彎強(qiáng)度均為混凝土的1.5倍，因此在相同強(qiáng)度的條件下可以縮小截面從而增大了有效空間;

1.3 可循環(huán)利用。鋼結(jié)構(gòu)建筑物的施工材料可以實(shí)現(xiàn)鋼材再生利用，同其它結(jié)構(gòu)建筑物相比減少了大量的建筑垃圾。

2.存在的主要缺點(diǎn)

2.1 耐火性差。鋼結(jié)構(gòu)在火災(zāi)的情況下，鋼材的導(dǎo)熱系數(shù)遠(yuǎn)大于鋼筋混凝土的導(dǎo)熱系數(shù)，其耐火性能遠(yuǎn)差于混凝土結(jié)構(gòu)，鋼材的屈服強(qiáng)度和彈性模量隨溫度上升而急劇下降。當(dāng)結(jié)構(gòu)溫度達(dá)到350℃及500℃時(shí)，其強(qiáng)度可分別下降30%～50%。當(dāng)溫度達(dá)到600℃時(shí)，鋼結(jié)構(gòu)基本喪失了其全部的剛度和強(qiáng)度，以致結(jié)構(gòu)完全喪失承載能力，變形急劇增大，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)倒塌。因此，在鋼結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計(jì)中結(jié)構(gòu)抗火被視為重要一環(huán)。

2.2 耐腐蝕性差。由于鋼材表面的鐵原子與空氣中的氧化合生成氧化鐵銹，銹蝕能夠引起應(yīng)力集中，危害鋼結(jié)構(gòu)的使用安全，使鋼結(jié)構(gòu)提前破壞，因此對(duì)鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行有效的防腐才能確保其使用年限。

二、建筑鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)

1.平面布置和結(jié)構(gòu)選型

鋼結(jié)構(gòu)適合于平面布置基本規(guī)正、勻稱、凹凸變化較少的建筑平面，不適宜軸線錯(cuò)開較多，形心和質(zhì)心距離較大和易于產(chǎn)生較大扭轉(zhuǎn)的住宅平面。

鋼結(jié)構(gòu)住宅設(shè)計(jì)需要對(duì)風(fēng)荷載和地震荷載作用下的水平位移進(jìn)行控制，因此，抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的考慮是非常重要。在住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中常常把樓梯間、電梯間墻體設(shè)計(jì)為抗側(cè)力結(jié)構(gòu)。如果位移仍然不能控制在允許值范圍內(nèi)時(shí)，可以把單元之間的分戶墻或廚房、衛(wèi)生間的部分墻體（不動(dòng)墻）也做為抗側(cè)力結(jié)構(gòu)。

2.變形限值的討論

抗側(cè)力結(jié)構(gòu)可以是鋼結(jié)構(gòu)，也可以是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。當(dāng)采用鋼桁架作為抗側(cè)力結(jié)構(gòu)組成純鋼結(jié)構(gòu)時(shí)，規(guī)范規(guī)定：在風(fēng)力作用下，層間位移1/400，頂點(diǎn)位移1/500;在地震作用下，層間位移1/250，頂點(diǎn)位移1/300。因此，采用鋼桁架作抗側(cè)力結(jié)構(gòu)可能造成用鋼指標(biāo)有較大提高，從而增加造價(jià)。

3.層數(shù)和層高的確定

任何一種結(jié)構(gòu)形式都有它的適用范圍、最佳建造高度。鋼結(jié)構(gòu)正是在高層、超高層建筑中具有獨(dú)到的優(yōu)勢(shì)，高層住宅由于地震設(shè)防，梁、柱斷面雖然與同條件鋼筋混凝土梁、柱相比要小的多，但在尋常百姓家的居室中，梁柱的存在仍然是十分尷尬的事。相比之下，我們認(rèn)為鋼結(jié)構(gòu)用于多層和“小高層”，是具備一定優(yōu)勢(shì)的。

4.柱網(wǎng)確定和柱斷面型式的選擇

柱網(wǎng)的確定一般根據(jù)乎面分割情況，結(jié)合梁的位置和截面高度，以及鋼梁的隱蔽方法來決定。外墻處的柱距是柱網(wǎng)確定的關(guān)鍵，把沿外墻鋼梁和外墻窗上皮的高度關(guān)系處理好，柱網(wǎng)也就基本確定了。

5.鋼結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)構(gòu)造

5.1 柱腳生根部位。試點(diǎn)工程地下層結(jié)構(gòu)按鋼筋混凝土框架—剪力墻結(jié)構(gòu)考慮，柱腳位于地下室頂板標(biāo)高處，柱腳與頂板預(yù)埋鋼板用高強(qiáng)螺栓連接。首層超市用鋼筋混凝土包柱按鋼骨混凝土框架—鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)考慮，二層以上鋼框架—鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)。

5.2 鋼框架的鋼梁和鋼筋混凝土剪力墻 （核心筒）的連接 為了確保試點(diǎn)工程安全可靠，設(shè)計(jì)中沒有采用單純?cè)诩袅χ蓄A(yù)埋鋼板的連接方法，而是在剪力墻端部和核心筒拐角處自柱腳標(biāo)高起，設(shè)置上下貫通的Ⅰ型芯柱，并且，在鋼梁高度處用鋼桁架作為芯柱與芯柱之間的橫向連接，以確保該部位節(jié)點(diǎn)的工作狀態(tài)和計(jì)算假定相吻合。

三、鋼結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量控制措施

1.做好工程開工前準(zhǔn)備工作

組織有關(guān)工程管理和技術(shù)人員對(duì)設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行會(huì)審。對(duì)圖紙不明確及施工中有困難的地方，要與設(shè)計(jì)單位作好變更鑒證手續(xù)。根據(jù)施工圖紙結(jié)合本單位的設(shè)備和技術(shù)條件，制定出工程的主體施工方案，并提出材料計(jì)劃。在鋼結(jié)構(gòu)工程施工前，應(yīng)對(duì)各工序的施工人員進(jìn)行必要的崗位培訓(xùn)，并對(duì)其進(jìn)行技術(shù)、質(zhì)量、安全交底，預(yù)防發(fā)生安全和質(zhì)量事故。鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)需進(jìn)行構(gòu)件檢驗(yàn)并合理堆放，以便于構(gòu)件進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)后順利的安裝?，F(xiàn)場(chǎng)吊裝前，應(yīng)在柱腳埋件上彈好十字線，同時(shí)將標(biāo)高控制點(diǎn)設(shè)置好?，F(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)地應(yīng)平整夯實(shí)，沒有積水，并且要預(yù)留車道。

2.原材料質(zhì)量的控制

鋼結(jié)構(gòu)因其受力體系的特殊性，從而對(duì)材料質(zhì)量的控制顯得尤為重要。一種鋼材是否適宜于鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的制作。除密度必須符合要求外，還要考查它的塑性、韌性以及焊接性能的好壞。材料的塑性和韌性高低直接影響到成品構(gòu)件的受力性能，而材料的可焊性如果較差，就會(huì)造成焊接裂縫，或使焊接點(diǎn)材料的力學(xué)性降低。

2.1 在工程施工中，用于鋼結(jié)構(gòu)制作的材料除需要檢驗(yàn)其出廠合格證以外，還應(yīng)抽樣進(jìn)行化學(xué)成分分析和力學(xué)性能試驗(yàn)。在化學(xué)成分分析巾尤其要注意硫和磷的含量，因?yàn)檫@兩種元素可以增加鋼材的脆性，從而降低鋼材的塑性和沖擊韌性，影響鋼構(gòu)件的質(zhì)量。

2.2 在同一構(gòu)件中不同材質(zhì)的鋼材是嚴(yán)禁混合使用的。不同材質(zhì)材料混合使用的結(jié)構(gòu)件，其焊縫的力學(xué)性能、結(jié)構(gòu)件的整體受力性能等都極不牢靠，甚至造成結(jié)構(gòu)件受力體系的整體破壞。嚴(yán)把材料質(zhì)量關(guān)，是走好鋼結(jié)構(gòu)制安質(zhì)量控制的第一步。

3.施工過程中的質(zhì)量控制

3.1 作好鋼結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)工程的質(zhì)量控制。鋼結(jié)構(gòu)工程的基礎(chǔ)一般都采用混凝土獨(dú)立柱基礎(chǔ)，基礎(chǔ)的混凝土及鋼筋、模板的施工與其他工程的施工工序及方法相同。而基礎(chǔ)獨(dú)立柱中預(yù)埋的螺栓是質(zhì)量控制的重點(diǎn)，單個(gè)螺栓及每組螺栓之間的間距、高低的偏差，直接影響鋼結(jié)構(gòu)工程的安裝質(zhì)量，我們?cè)诳刂瀑|(zhì)量控制過程中，要求施工單位必須嚴(yán)格控制好。

3.2 鋼結(jié)構(gòu)主體工程的質(zhì)量控制。鋼構(gòu)件的質(zhì)量驗(yàn)收。鋼構(gòu)件的加工已實(shí)行工廠化生產(chǎn)，鋼構(gòu)件的進(jìn)場(chǎng)質(zhì)量驗(yàn)收就非常重要鋼構(gòu)件安裝質(zhì)量控制。柱、粱安裝時(shí)，主要檢查柱底版下的墊鐵是否墊實(shí)、墊平，柱是否垂直和位移，粱的垂直、平直、側(cè)向彎曲、螺栓的擰緊程度以及摩擦面清理，驗(yàn)收合格后，方可起吊。當(dāng)鋼結(jié)構(gòu)安裝形成空間固定單元，并進(jìn)行驗(yàn)收合格后，要求施工單位將柱底板和基礎(chǔ)項(xiàng)砸的空間用膨脹混凝土二次澆筑密實(shí)。

4.門窗工程安裝質(zhì)量的控制

鋼窗安裝質(zhì)量的控制重點(diǎn)有兩點(diǎn)，一是，鋼窗進(jìn)場(chǎng)合格證、產(chǎn)品試驗(yàn)報(bào)告及外觀的檢查。二是，鋼窗和固定鋼窗的立柱之間的間隙控制。先施工固定鋼窗的立柱，有可能出現(xiàn)鋼窗與立柱之間縫隙過大或鋼窗安不上。我們?cè)诳刂七^程中，要求施工單位先固定鋼窗一邊的立柱，待鋼窗完全固定就位后，再焊接另一邊的立柱，這樣保證鋼窗與立柱之間無縫隙。

參考文獻(xiàn)：

[1]徐占發(fā).鋼結(jié)構(gòu)與組合結(jié)構(gòu)[M].北京：人民交通出版社，2007.

[2]徐偉.現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)施工[M]. 北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2006.