基于鋼結(jié)構(gòu)設計和施工階段質(zhì)量控制的探討

張珍 邵振偉

（1.鄭州長興建設工程有限公司 河南 鄭州 450000 2.河南天豐鋼結(jié)構(gòu)建設有限公司 河南 新鄉(xiāng) 453000）

基于鋼結(jié)構(gòu)設計和施工階段質(zhì)量控制的探討

張珍1邵振偉2

（1.鄭州長興建設工程有限公司 河南 鄭州 450000 2.河南天豐鋼結(jié)構(gòu)建設有限公司 河南 新鄉(xiāng) 453000）

我國高層鋼結(jié)構(gòu)建筑起步比較晚，主要是在改革開放以后才有了底層或多層鋼結(jié)構(gòu)建筑。隨著社會的發(fā)展，高層鋼結(jié)構(gòu)建筑在我國也開始盛行起來，尤其最近幾年，高層復雜鋼結(jié)構(gòu)建筑在我國建筑行業(yè)更是運用得比較廣泛。因為鋼結(jié)構(gòu)具有輕質(zhì)高強、抗震性好、造價低、施工進度快等一系列優(yōu)點。

高層鋼結(jié)構(gòu)；設計原理；施工質(zhì)量

1 高層復雜鋼結(jié)構(gòu)設計

1.1 結(jié)構(gòu)功能要求

結(jié)構(gòu)在規(guī)定的設計使用年限內(nèi)應滿足以下的功能要求：①在正常施工和使用階段，應能承受可能出現(xiàn)的各種作用。②在正常使用階段應有良好的工作性能。③在正常使用和維護階段具有足夠的耐久性。④在設計的突發(fā)事件（如地震、火災、爆炸、撞擊作用等）發(fā)生時仍能保持其結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

1.2 結(jié)構(gòu)的可靠度

結(jié)構(gòu)在規(guī)定的時間內(nèi)，在規(guī)定的條件下，完成預定功能的能力，稱為結(jié)構(gòu)的可靠性。結(jié)構(gòu)的可靠度是對結(jié)構(gòu)可靠性的定量描述，即結(jié)構(gòu)在相關條件下，完成預定功能的概率。一般鋼結(jié)構(gòu)建筑物設計的使用年限為50年，即在使用年限內(nèi)，結(jié)構(gòu)要滿足預定的功能。

1.3 鋼結(jié)構(gòu)設計原則與方法

鋼結(jié)構(gòu)設計要遵循技術先進，經(jīng)濟合理，安全使用，確保質(zhì)量的原則。現(xiàn)行鋼結(jié)構(gòu)設計規(guī)范采用的設計方法是以概率論為基礎的分項系數(shù)表達的極限狀態(tài)設計方法，對于結(jié)構(gòu)構(gòu)件或連接的疲勞強度計算則采用容許應力法。

1.4 概率極限狀態(tài)設計原理

結(jié)構(gòu)的抗力R和結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的作用效應S應滿足：Z=R-S≥0。當Z＞0時，結(jié)構(gòu)處于可靠狀態(tài)；當Z=0時，結(jié)構(gòu)處于極限狀態(tài)；當Z＜0時，結(jié)構(gòu)處于失效狀態(tài)。

2 鋼結(jié)構(gòu)的強度設計值

表1 鋼結(jié)構(gòu)強度的設計值

3 鋼結(jié)構(gòu)材料的選用

3.1 強度要求

鋼結(jié)構(gòu)的鋼材應具有較高的抗拉強度，并且具有較高的屈服點，在建筑鋼材設計中，常把鋼材屈服點作為承載能力極限狀態(tài)的標志，因為其值越高，這樣可以減小鋼材的橫截面，從而減輕自重，節(jié)約鋼材，降低造價。抗拉強度值越高，可以增加結(jié)構(gòu)的安全性。因此，對鋼材材料的選擇必須具有較高的抗拉強度和屈服點。

3.2 良好的塑性性能

如果鋼材的塑性性能好，則在結(jié)構(gòu)破壞前，構(gòu)件的變形比較明顯，從而可以減少脆性破壞的危險性。

3.3 較好的韌性性能

鋼結(jié)構(gòu)的韌性性能好，表示在結(jié)構(gòu)發(fā)生動荷載的作用下結(jié)構(gòu)的吸收能量值就越好，而且能很好的抵抗疲勞荷載作用。

3.4 變形能力

鋼材有兩種完全不同的破壞形式：塑性破壞和脆性破壞。塑性破壞的主要特征是破壞前具有較大的塑性變形，只有當構(gòu)件中的應力達到抗拉強度后才會發(fā)生破壞。由于塑性破壞前總有較大的塑性變形發(fā)生，且變形持續(xù)時間校長，容易被發(fā)現(xiàn)和搶修加固，因此不會發(fā)生嚴重后果。脆性破壞的主要特征是破壞前塑性變形很小，或根本沒有塑性變形.而突然迅速斷裂。這種破壞在破壞前沒有任何預兆，破壞速度又極快，無法察覺和補救，而且一旦發(fā)生常引發(fā)整個結(jié)構(gòu)的破壞，后果非常嚴重，因此在建筑鋼材的設計、施工和使用過程中，要特別注意防止這種破壞的發(fā)生。

3.5 有良好的加工性能和連接性能

冷、熱加工性能好，冷彎性能要好，同時具有良好的可焊性，這樣，就不會因加工而對強度、塑性及韌性帶來較大的影響。

3.6 耐久性能好

在易受大氣侵蝕的露天環(huán)境下工作的結(jié)構(gòu)，或在有有害介質(zhì)的環(huán)境下工作的結(jié)構(gòu)，要求對鋼材具有較好的防腐和抗銹能力。主要是控制有害化學成分或添加有益化學成分。

4 鋼結(jié)構(gòu)的施工過程質(zhì)量控制

4.1 鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的廠家合格證書及進場驗收記錄

廠家合格證書必須提供原件且簽字、蓋章、并填寫完整，原材料的合格證書及復試報告、加工廠的質(zhì)量控制記錄資料、廠家在鋼結(jié)構(gòu)加工前所做的焊接工藝評定報告、重要部位焊接材料的復試報告、高強螺栓連接摩擦面抗滑移系數(shù)廠家試驗報告等。

高強度螺栓不允許露天存放，不同規(guī)格、不同生產(chǎn)批號、不同廠家、不同等級的螺栓要分類碼放，并掛牌標識。螺栓堆積不要高于3層以上，底層應距地面300mm以上（如表2）。

表2 高強度螺栓連接施工預拉力標準值（單位：kN）

4.2 鋼結(jié)構(gòu)焊接

焊接連接是鋼結(jié)構(gòu)中最主要的連接方法。其優(yōu)點是：構(gòu)造簡單，用料經(jīng)濟，不會消弱鋼材的橫截面；制作加工也比較方便，可實現(xiàn)制動化操作。其缺點是：焊接時容易產(chǎn)生局部材質(zhì)變脆，使受壓構(gòu)件的承載力下降。鋼結(jié)構(gòu)的焊接要滿足以下幾點：

（1）焊縫表面不得有裂紋、焊瘤、弧坑等缺陷。

（2）對接接頭、T形接頭、十字接頭等對接焊縫及對接焊縫，應在焊縫的兩端設置引弧和引出板，其材質(zhì)應與焊件相同。

（3）焊成凹形的角焊縫，焊縫金屬與母材間應平緩過渡；加工成凹形的角焊縫，不得在其表面留下切痕。

（4）施工單位提供焊縫檢驗記錄（包括制作和安裝，并提供焊縫外觀檢查記錄）；監(jiān)理單位提供抽查記錄。

（5）栓釘焊在目測外觀合格后，應進行彎曲試驗檢查，彎曲角度為15°。在焊接面上不得有任何缺陷。

4.3 鋼結(jié)構(gòu)連接節(jié)點應遵循下列基本原則

（1）安全可靠性。應盡可能使受力分析接近于實際工作狀況，連接處應有明確的傳力路線和可靠的構(gòu)造保證。

（2）便于制作、運輸、安裝。減少節(jié)點類型；在拼接處應留有一定的工作空間，盡量在施工時的具有比較方便的操作方法，如：避免仰焊等。

（3）經(jīng)濟合理性。對于用材、制作、施工等綜合考慮后確定最經(jīng)濟的方法。

4.4 面板和隔熱材料的安裝應符合下列規(guī)定

（1）在安裝墻板和屋面板時，墻梁和檁條應保持平直。

（2）隔熱材料宜采用帶有單面或雙面防潮層的玻璃纖維氈。隔熱材料的兩端應固定。

（3）壓型鋼板的縱向搭接長度應能防水滲透可采用：屋面板：150～250mm；墻板：60～100mm。

5 結(jié)論與建議

在鋼結(jié)構(gòu)施工過程中，一些建筑物構(gòu)件基本在工廠中已經(jīng)加工好了，直接拉到現(xiàn)場進行安裝，這樣節(jié)省好多時間，同時也把施工進度提前很多。但是在細部方面（如細部放線）工作比較多、工作量比較大，這就會大量的消耗人力、物力，同時效率在細部方面就會降低。但是，在在高新技術日益發(fā)展的今天，全站儀和電子計算機得到了廣泛的應用，在鋼結(jié)構(gòu)施工過程中得到普遍的應用，因此就會減少鋼結(jié)構(gòu)細部方面的工作量。

[1]李宏.馬鞍山鋼鐵股份有限公司鋼結(jié)構(gòu)方案設計研究[J].鋼結(jié)構(gòu)工程施工，2010，06.

[2]李金根.鋼結(jié)構(gòu)[S].西北工業(yè)大學出版社，2011，08.

TU758

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2015-7-4