淺析工業鋼結構施工技術及質量控制

1 引言

與傳統鋼筋混凝土框架結構相比，鋼結構具有下述兩方面的明顯特征:第一，若兩種結構的跨度相同，采用鋼結構的鋼梁高度只有鋼筋混凝土梁高度的二分之一;第二，若兩種結構的承載力相同，采用鋼結構的鋼柱外圍面積只有鋼筋混凝土面積的四分之一。雖然采用鋼結構能在一定程度上緩解鋼筋混凝土框架結構“肥梁胖柱”的缺陷，但“藏梁包柱”仍是采用鋼結構建筑設計的重要內容。

2 建筑鋼結構施工技術

2.1 建筑鋼結構施工技術

(1)平面布置和結構選型。若要建的建筑物具備下述特點:平面布置規正、勻稱、幾乎沒有凹凸變化，此時十分適宜使用鋼結構;而如果要建的建筑物軸線錯開較多、形心與質心之間具有很大的距離，同時極易產生扭轉，在這種情況下不適宜使用鋼結構。基于此，在進行鋼結構住宅設計時，必須對風和地震荷載作用下建筑物所發生的水平位移進行一定程度的控制，即必須考慮抗側力結構。就住宅設計而言，通常也將樓梯間、電梯間的墻體設計認定為抗側力結構，若在此條件下，位移仍然難以控制在允許值范圍之內，此時可將相鄰單元之間的廚房、分戶墻等做為抗側力結構。

(2)變形限值的討論。在進行建筑物設計時，若采用鋼桁架作為抗側力結構組成純鋼結構時，在進行設計時，必須滿足下述幾點要求:在風力和地震作用下，層間位移分別為1/400、1/250;頂點位移分別為1/500、1/300。若按照上述要求進行設計，在一定程度上會增加建造成本。若按照鋼結構限值的1/300對整體剛度進行控制，一旦發生地震，可能會對鋼筋混凝土剪力墻造成破壞，安全程度不高;若按照鋼筋混凝土剪力墻限值的1/800對整體剛度進行控制，一旦發生地震，鋼梁、鋼柱截面會隨著地震力的增大而增加。

(3)層數和層高的確定。不同類型的建筑結構，都具有最適宜的結構形式。和傳統的建筑結構相比，鋼結構具有較小的地震設防梁、柱斷面等，對高層住宅來說，梁柱的存在會對居民的使用造成一定程度的影響，在此條件下，和其它結構相比，鋼結構在高層住宅使用具有一定的優勢，因此通常情況下，可認為鋼結構適宜于多層和小高層。對住宅建筑來說，大空間自由分割是最為理想的選擇，而要實現住宅墻體結構大空間，只能通過大開間大進深來獲得，然而采用這種處理方式會導致用鋼量和結構的重量增加，進而導致地震力增加，反過來會對建筑物結構的剪力墻厚度、強度和配筋造成一定程度的影響。

(4)柱網確定和柱斷面型式的選擇。柱網通常按照下述幾方面因素來確定:梁所處的位置、截面高度、柱距、鋼梁的隱蔽方法等。在這些所有因素中，最為關鍵的因素是外墻處的柱距，在進行建筑設計時，關鍵要處理好外墻鋼梁和窗上皮的高度關系，這兩者關系一旦確定，可認為柱網基本就確定了。

(5)鋼結構的節點構造。鋼結構的節點構造具有十分重要的作用，直接決定著建筑物的鋼材使用量，在進行試點住宅中通常采取下述兩種做法。

①柱腳生根部位。試點工程地下層結構是按照傳統的混凝土框架—剪力墻結構來進行設計，根據這種設計模式，柱腳在地下層頂板的標高位置處，通過高強螺栓和該位置處的預埋鋼板緊密連接起來。首層超市和二層以上分別采用鋼筋混凝土包柱混凝土框架---鋼筋混凝土剪力墻結構、鋼框架—鋼筋混凝土剪力墻結構進行設計。

②鋼框架的鋼梁和鋼筋混凝土剪力墻的連接。為了確保建筑物使用過程中的安全性，在進行建筑物設計時，對單純的剪力墻預埋鋼板的連接方法進行了一定的改變，在剪力墻端部和核心筒拐角處自柱腳標高位置處，設計了完全連接上下的I型芯柱，同時在鋼梁高度處用鋼桁架實現不同芯柱之間的連接，以確保節點狀態和設計時完全吻合。

(6)結構體系選擇。①對于6層以下的建筑物，通常采用框架或框架-支撐體系;對于6層以上的建筑物，通常采用框架或框架—混凝土剪力墻體系;對于多層建筑物，通常采用雙重體系。②建筑物中，框架柱通常包括下述幾種:H型鋼柱、鋼管和鋼骨砼柱，后面兩種屬于組合柱。對于小高層建筑物，通常選擇組合柱模式，這樣在建設時比H型鋼柱要節省材料。

③鋼框架-砼剪力墻體系屬于混合結構，目前建筑行業對其使用過程中的抗震性能還沒進行深入的研究，雖然目前在部分建筑物采用此類結構，但由于理論研究不深入，因此要慎重選擇。

3 建筑業鋼結構施工過程的質量控制

(1)施工初期，為了確保后續工程的施工質量，在施工初始環節——建筑基礎工程環節，不僅要對鋼結構安裝施工的組織設計進行嚴格審查，一旦發現不足，要及時進行改進，同時還要確保鋼結構建筑基礎的質量。對于高層建筑物而言，在進行鋼結構施工時，必須選擇混凝土獨立柱做為鋼結構的基礎形式，為了確保整體質量，基礎階段的施工質量必須保證，在進行基礎工程施工時，必須嚴格控制下述幾方面因素:混凝土基礎軸線、頂面標高、鋼板定位螺栓孔、地腳螺栓的位置和數量等。對于施工材料的進場和堆放，要嚴格按照定好的計劃進行，在進行基礎工程施工時，要進行全技術指導，強化現場管理，確保整個施工過程的順利進行。

(2)施工過程中，為了確保工程質量，施工時要嚴格根據制定的方案進行施工，一旦發現施工中出現問題或者設計存在問題，要立即進行協商，在問題解決后再繼續進行施工。現場施工技術人員不僅要清楚每道工序的重要性，還要對其深刻了解和掌握。為了確保施工材料的質量，在材料進場時要進行嚴格的檢查和抽樣復檢，材料在進行焊接之前，對于焊接工藝要進行嚴格評定，對于不同母材的強度，要選擇合適的焊接材料。如對于全熔透的一級、二級焊縫，為了確保焊接質量，必須進行焊縫超聲波探傷，在焊接完成后，要嚴格按照施工設計圖紙對焊縫的焊腳尺寸、外觀質量等進行驗收檢查。

(3)施工結束后，對工程質量的驗收要進行嚴格監控，對于施工結束后各類構件的制作、預拼裝、安裝等各個工序進行嚴格的質量控制，確保完全符合要求后，再出具合格證明文件和驗收記錄，確保鋼結構的強度、剛度和穩定性，提高鋼結構的耐用性能。在竣工驗收過程中，一旦發現質量有問題，必須責令立刻進行返工，同時進行嚴格的質量分析，確保鋼結構施工質量嚴格符合行業規定的各項標準。

4 結束語

總而言之，鋼結構在建筑工程中使用時，不僅具有極低的成本，還環保耐用，因此越來越受到建設單位的青睞。然而為了確保施工質量，必須對鋼結構的施工進行嚴格的管理和控制，控制好進度，優化施工技術與方案，通過對施工工藝的持續改進和質量監控，確保鋼結構的施工質量。

[1]熊建國.淺談鋼結構建筑施工技術和管理[J].中國新技術新產品，2010.

[2]徐占發.鋼結構與組合結構.人民交通出版社，2007.