大體量建筑工程鋼結構設計與施工技術實踐

王京蕾 羅慶芳 劉英杰

（1．青島捷能汽輪機集團股份有限公司，山東 青島 266000；2．杭蕭鋼構（山東）有限公司，山東 青島 266000；3．大連建源設計研究院，遼寧 大連 116400）

1 建筑工程鋼結構行業分析

1.1 鋼結構行業領域增長

在20世紀60年代晚期，我國建筑結構大多以土建為主，樓房也大多很低，質量和安全性不高。在進入新時期以來，我國政府出臺的一系列政策加快了我國鋼結構行業建筑領域的進程和發展。另一方面，鋼結構建筑的優點得到社會認可，包括城市地鐵、高速公路、高架、大型橋梁等基礎設施廣泛使用鋼結構建筑，鋼結構建筑相關的鋼質量標準、設計建設標準、配套技術規范的不斷完善，為我國基礎建設做出了巨大的貢獻。

1.2 鋼結構行業存在的問題

鋼結構受自然條件的影響較為嚴重，如腐蝕等。長時間暴露在潮濕的環境中，鋼結構材料容易被腐蝕，被腐蝕后鋼結構材料的質量就大大降低，并且影響美觀。因此鋼結構材料的防腐也是我們需要重視的問題。目前，鋼結構材料的防腐措施并不理想，一般是通過在外層涂抹防腐材料來解決這一問題，但這只是從最基礎的層面來做到防腐，效果并沒有預期得好。如果要保證它在外部不受到空氣等因素的侵害，必須要采用新型高效的方法，目前最為有效的防腐措施就是在鋼結構材料表層熱鍍鋅，通過表層的鋅來實現防腐功能。其次，鋼結構的品種和產量不足，當前發展情況下，使用鋼結構的建筑非常多，對我國的鋼產量提出了很大要求，現在的鋼開采提煉產量遠遠達不到市場需求。同時也說明了市場的廣闊，使用范圍大，就引出了一個重要問題，普通的標準鋼材，并不能適用于各個行業，要想擴展領域，必須根據不同行業工程來研發突出特點的鋼結構材料。

2 大體量建筑工程鋼結構發展和技術特點

2.1 高層重型鋼結構

一個城市的發展思路和發展面貌，在一定程度上和這個城市的地標性建筑都相關。例如：國家體育場（用鋼量11 萬t）、佛山嶺南明珠體育館（占地22公頃，用鋼量6 838 t）、上海浦東國際機場（占地40 km2，用鋼量3.3 萬t）、滬寧高速公路大橋、北京中關村金融中心（占地6.69公頃，用鋼量15 萬t）、北京電視中心、清華大學環境能源樓等。這些國家的大型重要工程都批準用鋼結構建設，標志著對鋼結構建筑的認可，也是對它的重視，對于高層重型結構建筑的發展，有著里程碑式的意義。

2.2 建筑鋼結構的特點

新型材料下的建筑結構技術，具有其他材料所不具有的力學邏輯和造型藝術，并得到了廣泛應用。不論是高層的重型鋼結構，還是大跨度、空間鋼技術，或是鋼、混凝土混合結構，工程鋼都具有傳統技術沒有的優勢之處。

減少占地面積，減少廢料的使用和浪費，在建設計劃內有對于逾期的消費和支出也是積極有益的。在人員方面，能夠較少的使用人員，節省一定數量上人為造成的損失，保證施工精確性和靈活性。

方便性高，能夠最大限度地提升室內的一個空間效果，在一定程度上減少混凝土等硬件的立方體積，提現升空間利用度，可以很便捷的分割室內面積較為靈活。而且，鋼結構能極大地提高效率，省掉了綁鋼筋、模板等環節之后，工程的固定性既有保證，施工又更方便，有利之處非常明顯。

節能環保，鋼鐵建材的發展，能夠有著許多建材的優點?？癸L，抗震，有著很好的延展性和塑變性的特點，在建筑中極大程度保證了建筑質量和建筑美觀，對于它的負重和使用壽命說，是極為便利的。所用的不可再生資源如水泥，砂石等，就不需要那么多，所以是十分理想的節能環保型建筑材料。

3 大體量建筑鋼結構的穩定性設計與施工技術

3.1 鋼結構的穩定性設計

對于建筑，最重要的就是質量和穩定性，新型鋼結構建筑要做到足夠的牢固性，不能因為外力等因素而改變它固有的狀態和數據結構。例如它抗風性能等結構設計。如果一旦發生結構問題，所造成的后果是難以估量的。所以為保證在施工建設中鋼結構的構件不會喪失穩定，在設計過程中遵守以下原則：必須計算好所有的數據信息，設計結構的細部構造，注意減少桿件的偏心，賦予足夠的剛度和柔度，在彎曲度的狀態下要注意其結構的穩定性能。

拱橋形狀的一些結構實際設計，是種靠譜性較大的一種狀態。這種拱狀的結構，對于幾千年以來中國古人的應用以發揮到了極致，例如，在古代建筑中的結構設計，拱廊的建造，能夠使得這些建筑歷經千年而不修，歷經千年而不腐朽，所以我們在現代的鋼結構建筑設計中，可以借鑒學習傳統技藝中的優點，取其精華。

建筑施工圖紙是必備的建造方式用具，要依據現代科學更為有效的辦法、策略，得到最為便利的方法去建造，并且要時時進行科學計算的分析，做到預測監控為一體，保證施工時的安全和科學，能夠給予施工人員最大限度的安全。同時也使建筑能夠以一種新生模式的狀態完成。

3.2 大體量建筑常用施工技術

（1）模塊化施工。模塊化施工是指，一般在工廠內鋼結構就已經被固定，施工現場對建筑結構能夠進行澆筑，這樣的建筑拼接后結構和牢固性較強，這是鋼結構建筑的優點所在。它能夠把一些復雜的建筑結構進行拆分，分塊拼接，更能保證每一個板塊的質量。便于在任何地點任何距離的裝用。并且，它能夠重復回收使用，較少人力和施工。最優的施工方法在于對環境的影響程度降到最小，所以，模塊化的施工就很好地體現了這一點，在施工過程的大半部分都在工廠內進行，直接在施工地進行拼裝，施工人員需要將一塊塊鋼結構根據圖紙準確無誤的拼接完成，實現整個建筑成為一個整體。在這個過程中，減少了綁鋼筋、建設模板、澆筑混凝土等環節，施工更簡單，效率得到極大的提高，在一定程度上節省了大量的人力物力財力。

（2）吊裝技術。在施工過程中吊裝的時候，傳統模式下一般為兩種吊裝模式，但在吊裝時要考慮到周圍的環境和吊裝需要進行的具體操作，避免碰掉了裝飾的問題，所以要首先采用一種較為穩妥的安裝方式，進而再采用另一種方式，最大限度地不影響施工的后續進行。

（3）焊接技術。焊接技術是鋼結構建設中不可或缺的部分，鋼結構所需的材料大部分為鋼材，所以材料的拼接必須用到焊接技術。由于鋼材焊接廣泛應用，出現越來越多新的焊接方法，焊接材料，在數量和種類等方面都有所提升。為保證質量必須對施工人員嚴格要求，必須有專業的水準，持有有效的上崗證，最好是工作經驗六年以上，并且能熟練掌握技巧。在焊接完成后必須保證焊接處的質量，否則會影響焊接施工，完成后必須做好焊縫的處理，堅決不能留下安全隱患。

4 結語

在鋼結構飛速發展的時代，要在鋼材產量激增的條件下和鋼鐵工業深刻發展的基礎下實現產業化升級，鋼結構建材的施工設計，要在與施工單位的深切配合下深入發展，同時，施工單位要增加技術和提高施工時的技術技能，保證結構鋼建筑能夠發揮最好的效能。通過二者的結合，推動整個結構鋼行業的進步和發展。