淺談鋼結構施工技術

薛威

【摘要】鋼結構工程具有跨度大、利用空間大、施工速度快、經濟且實用等特點被廣泛利用于業廠房、體育場館、高層住宅、豪華寫字樓及跨度較大的建筑。隨著建筑行業的不斷發展，鋼結構的造型及結構形式越來越復雜，鋼結構的方案設計及工程質量直接影響著建筑結構及使用安全。本文從鋼結構的特點及選材入手，論述了鋼結構施工技術。

【關鍵詞】鋼結構；施工；技術；質量控制

一、鋼結構的特點

1.鋼結構的特點

在施工時間方面：用于施工的鋼結構構件可以是工廠化生產、工業化程度高，現場安裝快捷，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、彎性能遠優于混凝土結構。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：鋼結構建筑的施工材料可以實現再生利用，這樣就減少了大量的建筑垃圾，符合環保建筑施工和可持續發展的要求。

此外鋼結構抗震性能優良，又有柔性結構、自重輕，能有效地降低地震及災害的影響程度，可大大提高住宅的安全性。

2.鋼結構的不足

耐火性差：鋼材的導熱系數遠遠大于鋼筋混凝土的導熱系數，其耐火性能也遠遠差于混凝土結構，當在溫度達150℃以上時，鋼結構需要加隔熱層加以保護當溫度達到600℃時，鋼結構就會基本喪失其全部的強度和剛度。因此在鋼結構建筑中抗火被看成重要一環；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，銹蝕能夠引起應力集中，從而危害鋼結構建筑的使用安全，使鋼結構建筑壽命減短，因此對鋼結構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。所使用的鋼材應具有鋼材的質量保證書，其品種、規格、性能要符合國家產品標準要求，化學成分也要符合相關要求。鋼材表面質量在符合國家現行有關標準規定的基礎上，還應符合以下規定：當鋼材表面有銹蝕、麻點等缺陷時，缺陷深度不能大于該鋼材厚度負偏差值的1/2。

二、鋼結構施工技術

1.鋼結構穩定性設計的原則

為了凸顯鋼結構的優勢，必須做好鋼結構體系以及組成部分的穩定性工作。現在鋼結構的設計大多數是按照平面體系來設計的，如桁架和框架。我們要使得這些平面結構不發生平面外失穩，需要從結構整體布局來解決，可以增加必要的支撐構件等。要求平面結構構件的平面穩定計算需與結構布置相一致。

2.鋼結構制造技術

對于高層建筑的柱和梁，由于是主要承力構件，其結構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節點，目前大多設計采用非對稱V型坡口全焊結構、接觸和摩擦共同傳力的栓焊結構形式。柱與梁連結節點采用單面V型坡口加鋼襯墊全焊形式和腹板栓接，翼緣焊接的栓焊結構。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≥0.5。

（1）焊接工藝評定實驗

對于不同材質、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”），必須根據不同接頭形式，確定坡口尺寸和焊接工藝參數進行實驗，并對接頭焊接試件進行機械性能、彎曲、夏比沖擊等檢驗，達到設計規范要求后，方可進行工廠批量生產。

（2）鋼結構的拼裝技術

拼裝工序是鋼結構制造的主要工序之一，拼裝質量的好壞，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，保證其幾何尺寸誤差控制在±0.5mm或±1mm以內。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。

（3）鋼結構工程的焊接技術

鋼結構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生結構變形，保證鋼結構構件的幾何精度。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）必須具有質量合格證明，并且在有效期內方可使用。現場設專用焊材存放室，并保持室內干燥、整潔，存放在室內的焊材，必須按種類、型號、規格嚴格區分，并做好明顯的標記，嚴禁亂堆亂放。對于受潮、藥皮褪色、脫落、焊芯有銹蝕的焊條不準使用。

（b）焊材的烘烤和發放

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緩慢，不允許往正處于高溫的烘箱內放入或取出焊條，應待焊條烘烤符合要求并降至保溫溫度后方可取出使用；從烘干箱內取出的焊條，應盛裝在保溫筒內，數量應根據實際施焊需要而定；從烘干箱內取出的焊條應在四小時內用完，剩余焊條需重新烘烤。重新烘烤次數不能超過兩次。

（c）對焊材烘烤人員的要求

①焊條烘烤員應能區分不同型號、規格的焊條，熟悉各種焊條烘烤溫度和恒溫時間，熟練操作焊條烘烤設備。

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

③負責焊條的領取、發放和回收，并做好焊條發放和回收記錄、烘烤記錄和環境監測記錄。

（4）鋼結構的精確制孔技術

根據規范要求，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場安裝時的溫度差異，采用溫度補償技術，滿足孔群精度要求，并確保現場安裝符合設計的需要。

3.安裝質量控制

鋼柱垂直度控制：做好各個首吊節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；焊接后進行復測，并與終擰測量結果作比較，以此作為下一步施工的依據。標高控制：高層的豎向傳遞采用鋼尺，通過預留孔向上量測，每層傳遞的高程要進行聯測，相對誤差應小于2mm；確定各層柱底標高50cm線及梁標高10cm線，通過控制柱底標高來控制柱頂及梁標高。在每6～9層高度要進行絕對標高的復核，采用全站儀從±0·00向上進行已安裝構件標高的復核，有較大誤差時應分析原因加以調整。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（規范值為H/2500+10，且≤50mm）。

三、結束語

鋼結構因具有自重輕、強度高、工業化程度高等優點，在建筑工程中得到了廣泛的應用。相信通過加強對結構的整體穩定、局部穩定以及平面外穩定的設計，克服結構設計缺陷，加強制造過程的有效控制，強化監理監管職能，其工程質量、安全、工期等得以保證。

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