鋼結構在建筑工程施工技術中的應用

摘 要：分析鋼結構技術的施工特點，論述建筑工程鋼結構施工的技術要點。采用案例分析法，以某一高層建筑作為對象，探究了鋼結構施工中的關鍵流程及技術要點，凸顯了鋼結構施工技術的優勢。在各種類型的建筑工程項目中，施工人員需合理應用鋼結構技術，遵循施工的技術規范，加強施工全過程的質量控制，全力解決鋼結構施工中的技術、質量問題。

關鍵詞：建筑工程；鋼結構；施工技術；應用

中圖分類號：U415.1? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：2096-6903（2023）12-0017-03

1 鋼結構施工特點

1.1 抗壓能力強

鋼結構的抗壓能力較強，基本能滿足結構施工要求。鋼結構不同于傳統的結構施工作業，其主要材料為鋼材，整個結構體系中每一部位對結構施工的要求各有不同，所用鋼材的性能要求有顯著差異。

市場上可用于鋼結構施工的鋼材種類眾多，這些材料的性能不同，通過受力分析可優選出各個部位所需的鋼材料。在評價鋼筋材料的性能時，主要關注剛度與韌性。韌性反映了鋼材料的變形能力、抗裂性，如鋼材韌性較好，就具有極強的外力抵抗能力，有利于提高鋼結構的抗壓能力。

1.2 施工速度快

大型建筑工程中采用鋼結構技術，并在現場遵循規范化施工作業，可大大提高施工效率，縮短整個項目的建設周期。鋼結構作為標準型材，不僅能按需采購，還能依據設計圖紙規定來預制生產。預制生產的效率較高，可避免頻繁變更構件尺寸等延長施工周期。鋼結構的組裝、搭建能與建筑工程的其他工序相互配合，如鋼結構與混凝土樓板交叉技術，不僅可提高結構組裝的便捷性，更能通過交叉施工來提高施工效率，節約資源[1]。

1.3 安全性高

建筑工程在原先的結構施工中，大多采用的是現澆混凝土工藝。此工藝下的施工任務龐大，由于混凝土的固有特點，在結構中出現裂縫的可能性較大，增大了結構風險。而鋼結構技術下所構成的結構體系，能抵抗外部沖擊力，且抗震性良好，基本能達到結構安全目標，可保障使用安全性。

1.4 環保性方面

傳統的混凝土施工作業中，砂石、水泥為主要材料。如果建筑規模龐大的話，對砂石、水泥等材料消耗較大，施工作業對施工現場周圍環境的影響也較大。但鋼結構施工中因為所用材料為鋼材，只需在現場組裝與拼裝即可，施工過程中產生的廢料較少，并且太多廢料能重復使用，對現場環境的破壞較小，整個施工作業十分環保。

2 建筑鋼結構施工技術的具體應用及相關要點

某科研中心的超高層建筑高210 m，總建筑面積達21萬m2。在最初籌建階段，建設方多次強調了建筑的節能環保性，為達到這些施工目標，主體結構采用混凝土核心筒、鋼結構框架。

2.1 選擇設備及材料

建筑工程的鋼結構施工中，設備與材料為不可或缺的要素，只有按照要求配備相應的設備和材料，才能確保施工作業的穩步推進。前期的準備階段相關人員需進入現場了解情況，依據現場的地質地形條件，制定總體的鋼結構施工方案，在施工方案中明確施工建設中所需的設備及材料類型。

由于本工程項目的規模龐大，鋼結構吊裝時的風險高，需在恰當的位置搭設吊裝設備。內爬式塔式起重機的應用范圍較廣，此設備在吊裝鋼材料時有顯著優勢。施工人員在安裝內爬式塔式起重機時，必須全面了解各項施工參數，如鋼材質量，在這些前提下確定設備的安裝位置，并選定吊裝方式及吊點。由于在吊裝作業結束后還需立即拆除這些設備，在安裝塔式起重機時，有關人員也需分析拆除的便捷性因素，優選拆除設備。鋼結構施工中材料為關鍵要素，材料性能關乎結構穩定性、安全性。

案例工程的建筑高度較高，除了需關注鋼材料的剛度、韌性等基本性能外，還需考慮耐火性，優先采用符合行業規范的耐火鋼材料。市場上的鋼材料類型較多，但普遍存在導熱性、耐火性不足的問題。如能合理使用耐火鋼，可大大提高建筑的防火等級。

2.2 吊裝施工技術

鋼結構施工中涉及大尺寸構件，這些構件的搬運困難，現場需進行吊裝施工。由于吊裝作業中常常面臨諸多風險，為減少事故，相關人員在具體的工作中必須根據實際情況選擇吊裝方法，并合理控制起吊速度，確保吊裝作業的有效性與安全性。

施工作業開始后，專業人員應仔細分析施工圖紙，關注圖紙細節，在現場選定吊裝區域與順序，并綜合分析鋼結構形狀、數量、質量、塔吊數量等。一般來說，施工人員在前期的工作中應根據項目所在地情況，確定吊裝區域。在工程現場可將施工區域細分為2～4個區域進行吊裝作業，遵循從低到高、從內向外的順序組織吊裝作業，一個平面的吊裝任務結束且通過驗收后，進入下一平面的吊裝作業。

2.3 測量施工技術

建筑工程的鋼結構施工作業中，相關人員也需嚴格按照相應要求完成測量工作。為保障測量結果精度，相關人員需采用追蹤測量、預先設定等方法，將測量數據作為后續施工作業的參考。

在現場作業中采用預先設定法，是指在正式施工作業開始之前，專業人員與技術人員加強合作，共同進入現場展開調研，測得與建筑工程相關的各項參數，將誤差控制在正常標準。進入施工階段后，施工單位應安排專業人員開展追蹤測量，對比測量數據與正常數據，判定是否有誤差。如果存在誤差，還需分析誤差是否處于正常標準，如誤差過大，則需要采取一定的調整措施。

2.4 預埋螺栓

預埋工作也是建筑工程鋼結構施工的重點，一般可選擇直接埋設、框架埋設、后植埋設等。鋼結構體系中的錨栓數量較少，直接埋設法更為適用，其操作簡單、安全且高效，成本投入低。但也存在一定的不足，直接埋設時受外部因素的干擾較大，很難達到埋設的精度標準。結構體系中的錨栓數量較多，主要選擇支架埋設法，其施工精度高，但操作流程多、要求高，成本略高[2]。

后植埋設法多用在錨栓遺漏的情況下，此方式操作簡單，容易把控精度，但它存在成本較高的缺陷。在螺栓預埋的前期階段，相關人員必須綜合諸多因素，選擇恰當的埋設方法，在選定埋設方法后合理優化埋設操作過程。在埋設螺栓時，應保持螺栓埋設位置、中心線與定位點的完全重合，并在此前提下固定螺栓支架。在定位埋件位置時需使用全站儀，規范操作步驟，確保定位精度。

2.5 鋼結構安裝

鋼結構的安裝作業中涉及了諸多技術及要點，任何一個環節出現問題，都會影響最終的結構性能。針對本項目的鋼結構安裝施工，需做好核心筒鋼柱、外框鋼柱鋼梁、局部鋼柱滑移安裝等環節。

在核心筒鋼柱的安裝作業中，施工人員必須合理定位，確保定位精度。在位于2～3層樓高的地方定位，在定位工作結束后借助專業化設備安裝核心筒鋼柱，將不同機械設備的距離控制在正常范圍。

此項安裝工作中需注意以下3方面：①由專人檢查吊裝機械設備與施工圖紙的要求是否一致，能否為鋼柱吊裝提供有效保障。②配備防護用具、定位工具，完成定位工作。③檢查鋼柱表面是否整齊與干凈，及時清理鋼柱表面，隨后開始正式吊裝[3]。

外框鋼柱、鋼梁的安裝作業中，主要需注意以下4方面：①按照要求做好前期準備工作，對比坐標值。②控制鋼柱的垂直度與標高，將誤差控制在正常標準內。③選擇恰當的焊接工藝。④先安裝主框梁，再安裝次框梁。

局部鋼柱滑移安裝方面，關鍵應注意以下3個要點：①按照設計圖紙的規定鋪設軌道梁，控制鋪設的具體位置，主要在施工樓層下面一層，鋪設過程中需使用槽鋼，但需把控安裝間距，可使用方鋼管作為限位工具。②在滑移軌道的相應位置安裝鋼柱，保障鋼柱位置的正確性，選擇恰當的焊接工藝，保障焊接質量。③計算滑移平臺承重力、安裝牽引力，選定安裝方法。鋼結構安裝作業中可選擇以下3種方式。

2.5.1 高空拼裝法

工廠廠房、體育館等網架結構的鋼結構施工中多用高空拼裝法。施工人員需先將構件如零件和部件等放置到地面的規定位置，隨后用起重機將構件吊裝到安裝位置，按照結構要求組裝到鋼結構上。施工現場采用高空拼裝法時吊裝構件的數量較多，高空作業量大，需尤其關注安全管理工作。

一些高空拼裝法施工作業下，有關人員需利用鋼管搭建施工平臺，使該平臺支撐網架，為拼裝作業提供便捷，并將網架高度控制在正常標準。網架拼裝階段，現場需配備各種中小型塔式起重機，借助這些設備將構件提升到特定高度，最后實施拼裝作業。針對高空拼裝法，一般無需使用大型塔式起重機，但鋼管架的需求量較大，無論是組裝還是拆卸，難度較大，且耗時較長。

施工現場利用高空拼裝法時，施工步驟為：①將鋼管組裝成單元節點之前，有關人員需全面檢查各個待拼裝的零部件，按照特定的順序擺放這些零部件。②在按照要求拼裝好各個零部件以后，使用扳手檢查螺栓的牢固程度。拼裝作業期間借助水平儀、經緯儀完成測量工作，將網架位置的拼裝誤差控制在正常標準。③將網架組裝到一定高度后，在下弦設置1個臨時支撐柱，起到支撐與加固作用。

2.5.2 整體安裝法

建筑物鋼網架、鋼屋架等均可采用整體安裝法，該方法在各種類型的重型鋼構架安裝中效果較為理想。當施工人員組裝好鋼構架后，應借助起重設備將鋼構架吊裝到指定位置，再利用吊裝或者就地旋轉的方式實現就位。整體安裝法的吊裝方法較多，吊鏈法、螺旋法、把桿提升法等比較常用。無論選擇何種吊裝方式，其吊裝高度都相對較小，高空作業少，焊接作業簡單。

工程現場如采用整體安裝法，在組裝鋼構架時可直接采用施工現場地面、支柱錯位、現場外等方法。施工步驟為：①選擇現場地面、支柱錯位整體安裝時，吊裝作業開始之前需斷開與支柱連接的框架梁。②現場地面與支柱錯位的組裝方式在拔桿吊裝方面相對常用，必要情況下可將拔桿吊裝與滑移法相結合。③按照規定起升鋼構架后，在空中轉動或平移到安裝位置上方再下降完成就位。當鋼構架吊裝就位以后，開始安裝框架梁，以提高鋼架構的整體穩定性。④地面上的建筑結構在鋼構架整體吊裝就位后立即開始，不得與鋼構架的組裝作業同步開展[4]。

2.5.3 全自動施工法

鋼結構安裝施工中也可采用全自動施工法，自動化系統包含頂置式帷幕、運輸系統兩部分，頂置式帷幕也就是施工面作業棚，細分為鋼結構框體、外墻安裝架、頂升裝置、頂棚等構成部分。運輸系統主要有物料提升機、上部行走臺車等關鍵部分。

在施工作業中，運輸系統先將物料從儲存位置水平運輸到提升位置，再將物料從提升位置垂直運輸到工作面，最后從工作面水平運輸到施工面組裝點，先后經歷水平、垂直和水平運輸過程。針對鋼結構中的鋼柱、鋼梁等焊接任務，可配備焊接機器人進行施工處理。

2.6 焊接施工技術

建筑工程鋼結構施工期間，因為涉及的構件數量較多，不同構件之間存在連接關系，為保障施工質量，相關人員需采用焊接施工工藝。在焊接作業之前，有關人員需結合各個部位的焊接施工要求，編制完善的焊接施工方案。在該方案中選定焊接工藝，并完成工藝試驗，清晰規定各個焊接參數。焊接作業中需依賴專業工具，在選定工具時應做好綜合性分析，以確保工具性能、功能符合焊接要求。本工程項目中部分焊接作業的難度系數較大，施工人員應安排專業的焊接人員來負責，加強焊接全過程管理。

2.7 除銹涂層技術

鋼結構施工中，如果鋼構件有銹蝕現象，將嚴重影響施工效果。為此，涂層施工期間，施工人員需做好除銹工作，確保除銹工作符合行業規定，且應關注涂料、涂刷厚度等能否達到要求，增強施工美觀性。一般在涂層施工中需涂刷4～5遍，針對配好的涂料，則應控制放置時間，避免放置時間過長導致涂料變質。涂層施工期間有關人員需合理控制溫度與濕度，創造良好的涂層施工條件。

3 結束語

鋼結構具有傳統結構技術無法比擬的優勢，當前的許多建筑中均采用鋼結構技術。為提高鋼結構施工水平，工程人員需綜合項目實際情況，合理優化鋼結構施工流程，加強施工全過程的技術管理與質量控制。

在當前的建筑工程項目中，鋼結構技術應用相對較多，因此在鋼結構施工作業期間，相關人員需優化鋼結構施工工藝，持續創新鋼結構施工流程，構建科學的施工技術體系，發揮此技術在工程結構施工中的優勢。

參考文獻

[1] 李大貴，孟珊，肖星星，等.BIM技術在高層建筑鋼結構安裝工程中的應用分析[J].工程建設與設計，2022（24）：126-128.

[2] 史露.大型建筑鋼結構虛擬施工建模關鍵技術研究[J].中國設備工程，2022（24）：181-183.

[3] 蔡武.高層建筑鋼結構工程施工技術[J].大眾標準化，2022 （24）：157-159.

[4] 孫杰，王飛.建筑工程中鋼結構的抗震設計要點研究[J].房地產世界，2022（22）：70-72.

收稿日期：2023-09-01

作者簡介：何小平（1981—），男，浙江麗水人，本科，高級工程師，研究方向：建筑結構。