建筑工程鋼結構設計及安裝技術研究

張俊杰

(太原理工大學建筑設計研究院 太原 030024)

前言

隨著綠色建筑理念的提出，鋼結構建筑逐漸在建筑市場中嶄露頭角，我國越來越多的高層建筑、輕鋼別墅等民用建筑紛紛開始使用鋼結構構建進行工程建設。鋼結構具備施工周期短、施工污染小、施工材料可回收利用等優點。為了保障鋼結構能夠安全運用到工程建設中來，提高鋼結構的穩定性，對鋼結構設計技術、搭建技術、焊接技術等內容進行分析，希望能夠有效提升我國鋼結構的施工技術水平。

1 建筑鋼結構概述

建筑鋼結構是由鋼板和熱軋型鋼為主組成的一種鋼板骨架結構。建筑鋼結構經過工程的焊接加工、鉚釘處理等操作，逐漸形成了建筑鋼結構框架體系。這種新的框架體系與傳統磚混結構相比，具備很高的強度和韌性以及硬度，能滿足建設生產結構的使用標準。目前，建筑鋼結構模式被廣泛應用于圖書館、高層建筑等。由于我國鋼結構技術發展還處于初級階段，鋼結構設計與安裝技術還有待不斷創新，才能更好的推動建筑市場經濟的發展。

2 建筑鋼結構設計分析

2.1 設計原則

為了保障建筑工程鋼結構的安裝穩定性和安全性，設計人員需要按照國家制定出的鋼結構設計原則來開展延誤，有助于提高鋼結構的安裝質量。鋼結構在進行設計時，需要深入了解建筑物的最大強度和耐久性，才能合理控制鋼材的重量，保證建筑物的穩定性。目前，建筑鋼結構分為橫向結構和縱向結構。其中，橫向結構的設計質量會直接影響整個建筑結構的質量。而縱向結構的設計質量會受到諸多因素的影響。因此，在從事鋼結構建筑物設計的時候，需要重視建筑物設計的質量，保證建筑物的設計具備美觀性，才能合理配置鋼材用量。

2.2 鋼結構的穩定性設計

由于鋼結構的整體剛度與鋼結構的最大承載力和剛度存在密切關系。在設計過程中需要結合工程實際情況考慮鋼結構各構件的變形以及內力截面受力大小，避免鋼結構出現失穩和截面變形等問題。目前，設計單位經常采用平面體系進行鋼結構設計。為了增加鋼結構設計的穩定性，還應使用結構整體部署設計來進行。尤其是進行單層框架或者多層框架設計時，只需根據框架柱平面的長度系數進行計算，就可以知道鋼結構設計是否具備很好的穩定性。注意，設計結構中一定要保證鋼街頭傳遞彎曲的時候具備很好的剛度和柔性，保證鋼結構構建的偏心距離最小。在固定鉸支座時，還應該保證簡支梁的抗彎強度，避免梁繞縱軸出現扭轉問題。

2.3 鋼結構的位置設計

建筑鋼結構的位置設計也影響著整個建筑結構的質量。首先需要考慮鋼結構的受力點，并合理規劃鋼結構的位置，才能保證鋼結構自身具備很好的平衡性能。其次需要借助計算機技術進行鋼結構的最大承載力和剪力的模擬分析，驗證鋼結構是否具備很好的平穩性。一旦發現鋼結構位置的選擇導致鋼結構的穩定性交差，需考慮鋼結構的選材型號。

2.4 鋼結構的節點設計

鋼結構的連接節點是否到位也會影響鋼結構的穩定性。所以設計人員需要做好鋼結構連接節點的有效預測，避免鋼結構的連接節點與設計節點存在差異性。據調查發現，鋼結構的節點還可以按照接力、傳力等形式分為剛接、半鋼接、鉸接三種類型。但是，通常情況下鋼結構的節點連接是根據轉動剛性來實現的。而對于辦剛性節點的應用，還有待深入研究。

3 建筑鋼結構安裝技術分析

3.1 鋼結構的搭建

由于鋼結構具備很好的穩定性，一般情況下，鋼構件制作完畢后，只需要經過質量檢驗就可以進行安裝施工。鋼結構的安裝流程為：測量、搭建就位準備、鋼柱吊裝、校正并臨時固定、柱最后固定、鋼梁吊裝等。需要穩定的框架單元如果無法穩固，需要使用纜風繩進行固定，避免鋼結構構建出現倒塌現象。一旦鋼構建的柱子和梁完成安裝后，需要即刻做好鋼柱垂直度的調整，并做好柱腳的封閉和二次灌漿。在工程實際搭建中，框架梁會采用工字或者H型鋼架組喲喂整個建筑工程的框架梁進行搭建，保證連接的鋼材有著最好的剛性。鋼框架梁的上下部位有著兩翼，主要用于區分鋼梁和鋼柱的連接點及其連接位置，起著橫加勒力的保護作用。而對于螺栓來說，一旦經過質量驗收合格，就需要立刻進行安裝。另外，澆筑混凝土之前，還需要使用應用定型卡盤將螺栓的位置卡住，并使用鋼板孔對螺栓位置進行固定，使用塑料薄膜做好有效防護后涂刷一層防滑油，才能避免螺栓生銹。

3.2 鋼結構的焊接

當鋼結構構建搭建完成后，還需要做好每個連接點的焊接工作。焊接技術選擇錯誤會直接降低鋼結構構件的剛性，導致整個鋼結構構件的穩定性下降。為此，選擇最優的焊接技術至關重要。焊接人員在確定最終焊接技術前，還需要進行焊接試驗，結合焊接過程中出現的問題對焊接工藝進行優化和改善，才能不斷提升焊接技術的專業性，提升焊接質量。在正式焊接之前，還需要對鋼結構的表面進行清潔處理，保證整個平面干凈整潔。而在焊接的過程中，需要保證氧氣的純度，才能將切割技術的最大優勢發揮出來，確保焊接的過程中不會發生形變。而對于重要的鋼結構構件來說，在進行焊接之前還應該對焊接的部位進行預熱，當焊接完成后需要進行適當的冷卻處理，才能有效避免焊接過程中出現冷裂紋。焊接工作的質量與焊接人員的技術能力直接有著直接影響關系，焊工的技術水平往往決定著焊接縫的質量。為此，需要加強焊接工程的施工管理、質量管理、技術管理。

3.3 鋼柱結構的安裝

鋼柱結構完成焊接后，還需要嚴格遵守安裝順序和吊裝處理，以便快速完成鋼結構框架體系的構建。首先在正式吊裝前需要對鋼柱進行耳板焊接處理，并及時綁扎固定鋼柱的爬梯。其次，清理鋼柱內的雜物，在吊裝過程中，需要保證吊點的對稱性以及鋼柱結構吊裝處于垂直狀態。在相對標高的位置對鋼柱結構樓層的標高進行管理，保證鋼柱結構喬裝錢的標高處于可控制狀態。之后，做好上下鋼柱連接的校正，及時割掉連接板，打磨表面后做好防銹處理，避免切割過程中損傷到母材。當框架結構的主梁和鋼柱結構完成吊裝后，需要對螺栓進行有效連接處理。最后需要對鋼柱重澆灌混凝土，以便穩定鋼柱的穩定性。螺栓安裝的注意事項，第一個螺栓在第一次連接時，一定要擰緊。當第二個螺栓連接后并擰緊時，還需再次對第一個螺栓進行檢查，是否出現松動現象。如果出現松動問題，需再次擰緊。保證兩個螺栓的松緊度處于高度一致狀態。

4 結語

鋼結構設計及安裝技術對于整個建筑工程來說，至關重要。在進行鋼結構設計時，需要重視每一項設計及安裝內容，對設計、安裝過程中經常出現的問題制定出合理的控制措施建議，才能保證鋼結構的穩定性，提高建筑工程的質量。