钢结构施工技术

摘 要：钢结构是由钢板、热轧型钢和冷加工的薄壁型钢制造而成,具有强度高、质量轻、韧性和塑性好、密封性好和材质均匀等特点,近年来在我国建筑行业中得到了广泛使用,并逐渐成为了继传统混凝土框架结构和砖混结构的第三种建筑主体结构,被称为建筑行业中的朝阳产业.在钢结构被广泛应用的今天,研究和掌握钢结构工程施工技术和相关知识,并运用到实际工程建设之中,对当前整个建筑行业的发展和壮大,都起到了极为重要的推动作用.

关键字：钢结构；施工技术

随着钢结构在我国建筑行业的蓬勃发展,涌现出了一大批以钢结构为主体的施工建筑,例如东方明珠电视塔（高468米）、上海环球金融中心（高460米）、央视新台址（高230米）等,都成为了所在城市的地标性建筑,见证和展示了我国经济与科技的蓬勃发展.本文结合建筑工程实际,就钢结构施工技术方面的重点与要点进行了简要分析和探讨.

一、单层钢结构安装工程施工技术

钢结构单层工业厂房（轻钢厂房）一般是由柱、屋架（梁）、柱间支撑、柱间支撑、天窗架、屋面支撑、吊车梁、制动梁、檩条和墙梁、屋面（墙面）板等构件组成.柱基通常采用钢筋混凝土阶梯型或锥形独立基础.

1.安装前的准备工作

核对进场资料、质量证明、设计变更、图纸等技术资料；图纸的自审和会审；落实深化施工组织设计,做好起吊前的准备工作；掌握安装前后的外界环境,如温度、日照、风力等；抗剪槽和垫板的设置；基础验收工作.

2、施工技术要点

（1）钢柱的安装

设置标高观测点和中心线标准,标高观测点的设置应与牛腿支撑面为基准,为便于观察,无牛腿柱应以柱顶端与桁架连接的最后一个安装孔中心为基准；中心线标志应符合相应规定；多节柱安装时,宜将柱组装后再整体吊装；钢柱吊装后应进行调整,如阳光侧面照射和温差等引起的偏差柱子安装后允许偏差应符合相应规定；对于长细比较大的构件,吊装前应增加临时补强措施,如三角（梯形）屋架下弦杆的抗压稳定补强,吊装后应及时增加侧向稳定措施,如柱子、屋架的侧向支撑；吊车梁和屋架安装后,进行总体水平、标高调整,然后再进行固定连接.

（2）吊车梁的安装

应在柱子第一次校正的柱间支撑安装后进行,安装顺序从有柱间支撑的跨间开始,吊装后的吊车梁应进行临时固定；吊车梁的校正应在屋面系统构件安装并永久连接后进行,其允许偏差应符合相应规定；吊车梁标高的校正可通过调整柱底板下调位螺母或垫板厚度进行,必要时亦可在吊车梁与牛腿间增加垫板方式进行调整；吊车梁与辅助桁架的安装应采用拼装后整体吊装,其侧向弯曲、扭曲和垂直度应符合规定；吊车梁下翼缘与柱牛腿的连接应符合相应规定.

二、多层和高层钢结构安装工程施工技术

用于钢结构高层建筑的体系由框架结构、框筒结构、框架—剪力墙结构、组合筒体系和交错钢桁架体系等组成.钢结构本身具有强度高、抗震性能好、施工速度快的特点,所以在高层建筑中得到了广泛使用.

1.安装前的准备工作

检查并标注定位轴线及标高的位置；检查钢柱基础,包括基础的中心线、标高、地脚螺栓等；安排钢构件在现场的堆放位置；选择起重机械；选择吊装方法；轴线、标高、螺栓允许偏差应符合相应规定.

2、施工技术要点

（1）钢结构的安装和校正

①钢柱的吊装和校正

钢柱吊装：应选用单机抬吊（旋转法）或双机台吊（递送法）,并做好相应的保护.

钢柱吊装时,可采用增加吊装孔或是临时吊耳的方式进行.单点起吊构件,应验算吊装孔或吊耳的强度；多点起吊的构件,还应验算构件在横向自重力和吊装力作用下的构件整体稳定性.

钢柱校正：应对钢柱的垂直度、轴线、牛腿面标高进行初步检验,柱间的间距使用液压千斤顶、钢楔和钢丝绳进行校正.

②钢梁的吊装与校正

钢梁吊装前,应于柱子牛腿处检查标高和柱子之间的间隔距离,并在梁上装好扶手和扶手绳,以便于等主梁吊装就位以后,将扶手绳与钢柱系牢,用以保证施工人员的安全.钢梁一般可以在钢梁增加吊装孔或临时吊耳的方式进行,其位置取决于钢梁的跨度.为了尽量减少高空作业,保证工程质量,并加快吊装的进度,可将梁、柱在地面组装成排架以后再进行整体吊装.钢梁的校正需反复检验,直到符合要求为止.

（2）钢结构构件间的连接与固定.

①钢柱间的连接通常是使用全焊接连接或混合连接（翼缘采用坡口焊,腹板采用高强螺栓连接）；主梁与钢柱的连接一般是混合连接.

②次梁与主梁的连接多使用铰接连接,在主梁腹板处通过连接板使用高强螺栓与连接梁腹板连接；在连续梁部位为固结,多为混合连接或全焊接连接.

③单节柱范围内楼层梁安装完成后,应先焊接顶层梁,再焊底层粱,最后焊接中间层梁,以使框架稳定.柱节点上左右对称梁应同时施焊,减少变形；而同一根梁的两端不得同时施焊,保护焊缝施焊微涨缩空间.柱与柱对接施焊时,柱两边翼缘应由两名焊工同时焊接.梁节点的焊接应先下翼缘,后上翼缘,以减少角变形.

④高强螺栓连接两个连接构件的紧固顺序是先主要构件,后次要构件；同一节点高强螺栓终拧顺序应按规范先中间后两边顺序进行.

⑤工字形构件的紧固顺序是上翼缘—下翼缘—腹板.

⑥同一节柱上各梁柱节点的紧固顺序是先柱子上部的梁柱节点紧固,然后柱子下部的梁柱节点紧固,最后柱子中部的梁柱节点紧固.

三、空间钢结构安装工程施工技术

空间钢结构建筑是指空间跨度较大的钢结构建筑,目前在建筑领域主要结构形式有网架、网壳、桁架、门式钢架等结构.本文着重介绍了空间钢网架结构,钢网架结构具有空间受力的特点,它是由多根杆件通过一定的规律进行布置,再通过节点连接而成.网架结构整体性能良好,能够有效的承受各种非对称荷载、动力荷载和集中荷载.它的节点和构件能够定型化,适应于工厂进行成批生产以及现场拼装.

钢网架的安装方法通常可以分为两类,一类则是高空就位的散装、分条分块就位组装和高空滑移就位组装等方法；另一类是地面拼装的整体顶升法、整体吊装法和整体提升法.本文将对高空散装法和整体吊装法这两种常用架设施工技术进行重点的分析与探讨.1、高空散装法

高空散装法是将钢网架的节点和杆件（或是小拼单元）直接在高空所设计的位置总拼成整体的方法.高空散装法适用于高强螺栓连接、螺栓球节点连接等非焊接连接的各种类型网架,并适宜使用少量支架的悬挑施工方法.因采用高空散装法施工时,不容易控制轴线和标高,所以还另需采取相应的定位控制措施.

（1）施工特点

高空散装法可分为悬挑法和全支架法这两种.悬挑法是将部分网架悬挑,以节省支架的方法；全支架法则是将节点的散件和杆件在支架上进行总拼,或是以一个网格为小拼单位在高空进行总拼.

高空散装法的优点是可以使用简易的起重运输设备,甚至不使用起重设备即可完成架设,能够满足运输困难或者起重能力较弱的地区或者山区中；它的缺点是施工现场和高空的作业量较大,并在施工过程中需要大量的支架材料.

（2）支架的设置和沉降量的控制

高空散装法的支架必须牢固,通常使用钢管和构件进行搭设,不宜使用木、竹材料,因其易燃而且易变形.在设计时还需对拼装支架的整体稳定、单肢稳定进行验算,并对沉降量、饶度值进行验算.

支架的整体沉降量是由杆件的弹性压缩、钢管接头的空隙压缩、地基的沉陷等因素所决定.如地基较软弱,应采取夯实加固的方法,并使用木板铺地以尽量分散支柱传递的集中荷载.通常高空散装法对支架沉降的要求应控制在5毫米以内,为此在大型网架的架设施工时,还需对支架进行压力试验,以获取相应的资料信息,以方便在施工中对沉降量进行随时调整.

（3）拼装的操作

高空散装法总的拼装顺序是由建筑物的一端开始进行,并以两个三角形向另一端同时进行推进.当两个三角形相交以后,则按照人字形逐榀向前进行推进,最后在另一端的正中间合拢.每一个榀块体的安装顺序,则是由最初的两个三角形部分由屋脊部分分别向两边进行拼装,当两个三角形相交以后,再由交点同时向两边开始拼装.

2、整体吊装法

整体吊装法是将网架在地面总拼成一个整体后,然后使用起重设备将其吊装到设计规定位置的方法.

（1）施工特点

整体吊装法架设网架时,可以采用场外总拼或者就地与柱错位总拼,因此这种方法适用于焊接和连接网架,并且在地面进行总拼,容易保证几何尺寸的准确性和焊接的质量,缺点是施工现场需要较大的起重能力及场地空间.整体吊装法根据所用起重设备和吊装方式的不同,可将其分为起重机抬吊法和桅杆吊装法两类.

（2）空中移位

当使用桅杆吊装法时,会出现网架在空中移位的问题,是由于每根桅杆两侧起重滑轮组中所产生的水平分力不等,而推动了网架的移位.吊装时当桅杆各个滑轮组相互平行布置,则网架发生平移；当各个滑轮组处于同一圆周上时,则网架发生旋转.在网架移动时,因钢丝绳的放松,还会出现少量的下降.

（3）同步控制

网架在整体吊装时,各个吊点应做到同起同落.要求相邻吊点的允许高差为吊点距离的1/400,且应小于100毫米.控制同步的最常用方法为等步法,利用各起重机将网架同时吊升一段距离以后,进行停歇检查,当满足吊平后再吊升一段距离,直到达到设计标高为止.同时,还可以使用自整角机同步指示装置观测提升的差值.

总结：

钢结构建筑是我国十五期间的重点推广项目,随着我国建筑行业的发展,钢结构工程必然会得到更大的普及和发展,而合理、科学的钢结构施工技术才是保证整个钢结构工程质量与进度的关键.我们应积极探索和研究钢结构施工技术的改良与优化,并应用到实际工程当中,为我国建筑行业的发展尽自己的一份绵薄之力.

[3]孙海龙,王秀桌.浅谈钢结构建筑的施工工艺[J].科技咨询导报,2007（9）.

[4]顺纪清.实用钢结构施工手册[M].上海：实用钢结构施工手册,2005.