钢结构施工技术

【摘 要】钢结构工程具有跨度大、利用空间大、施工速度快、经济且实用等特点被广泛利用于业厂房、体育场馆、高层住宅、豪华写字楼及跨度较大的建筑.随着建筑行业的不断发展,钢结构的造型及结构形式越来越复杂,钢结构的方案设计及工程质量直接影响着建筑结构及使用安全.本文从钢结构的特点及选材入手,论述了钢结构施工技术.

【关 键 词】钢结构；施工；技术；质量控制

一、钢结构的特点

1.钢结构的特点

在施工时间方面：用于施工的钢结构构件可以是工厂化生产、工业化程度高,现场安装快捷,大大缩短施工的时间；在施工空间方面：钢材抗压、抗侧弯强度大,一般钢材的性能均为混凝土的1.5倍,特别是其抗拉、弯性能远优于混凝土结构.因此在等同强度的条件下可以缩小截面从而增大了有效的空间；在利用率方面：钢结构建筑的施工材料可以实现再生利用,这样就减少了大量的建筑垃圾,符合环保建筑施工和可持续发展的要求.

此外钢结构抗震性能优良,又有柔性结构、自重轻,能有效地降低地震及灾害的影响程度,可大大提高住宅的安全性.

2.钢结构的不足

耐火性差：钢材的导热系数远远大于钢筋混凝土的导热系数,其耐火性能也远远差于混凝土结构,当在温度达150℃以上时,钢结构需要加隔热层加以保护当温度达到600℃时,钢结构就会基本丧失其全部的强度和刚度.因此在钢结构建筑中抗火被看成重要一环；耐腐蚀性差：由于钢材表面的铁原子与空气中的氧化合会生成氧化铁锈,锈蚀能够引起应力集中,从而危害钢结构建筑的使用安全,使钢结构建筑寿命减短,因此对钢结构建筑进行有效的防腐措施才能确保其使用时间.

3.钢材选择要点

钢材应有抗拉、屈服强度和S（硫）、P（磷）、C（碳）含量的合格保证.所使用的钢材应具有钢材的质量保证书,其品种、规格、性能要符合国家产品标准要求,化学成分也要符合相关要求.钢材表面质量在符合国家现行有关标准规定的基础上,还应符合以下规定：当钢材表面有锈蚀、麻点等缺陷时,缺陷深度不能大于该钢材厚度负偏差值的1/2.

二、钢结构施工技术

1.钢结构稳定性设计的原则

为了凸显钢结构的优势,必须做好钢结构体系以及组成部分的稳定性工作.现在钢结构的设计大多数是按照平面体系来设计的,如桁架和框架.我们要使得这些平面结构不发生平面外失稳,需要从结构整体布局来解决,可以增加必要的支撑构件等.要求平面结构构件的平面稳定计算需与结构布置相一致.

2.钢结构制造技术

对于高层建筑的柱和梁,由于是主要承力构件,其结构制造的几何精度将直接影响到安装精度和承载状况.特别是柱与柱的连结节点,目前大多设计采用非对称V型坡口全焊结构、接触和摩擦共同传力的栓焊结构形式.柱与梁连结节点采用单面V型坡口加钢衬垫全焊形式和腹板栓接,翼缘焊接的栓焊结构.其中栓接螺栓大多采用高强度螺栓,栓接面需进行喷铝或无机富锌防锈防滑漆进行处理,出厂前抗滑移系数≥0.5.

（1）焊接工艺评定实验

对于不同材质、板厚,特别是屈服强度大于420MPa的高强度钢（如国家体育场“鸟巢”）,必须根据不同接头形式,确定坡口尺寸和焊接工艺参数进行实验,并对接头焊接试件进行机械性能、弯曲、夏比冲击等检验,达到设计规范要求后,方可进行工厂批量生产.

（2）钢结构的拼装技术

拼装工序是钢结构制造的主要工序之一,拼装质量的好坏,影响到杆件箱口尺寸、扭曲、旁弯等制造几何精度.对于高层建筑的箱形或工型立柱,就显得尤为重要.为保证立柱端面尺寸精度,常对隔板或腹板进行机加工或采用精密切割技术,保证其几何尺寸误差控制在±0.5mm或±1mm以内.同时为减少变形,采用自约束和外力夹紧的它约束方式,满足拼装间隙控制在0.5mm以内.

（3）钢结构工程的焊接技术

钢结构焊接目前大量采用小线能量的CO2气体保护焊,CO2不能低于99.5%,含水量要小于0.05%,其目的就是减小焊接热量产生结构变形,保证钢结构构件的几何精度.同时为提高焊接效率,对于箱形或工型杆件大量采用埋弧自动焊工艺.同时为确保焊接质量,对施工过程的焊材管理提出以下要求：

（a）焊材要求

焊材（焊条、焊丝、焊剂）必须具有质量合格证明,并且在有效期内方可使用.现场设专用焊材存放室,并保持室内干燥、整洁,存放在室内的焊材,必须按种类、型号、规格严格区分,并做好明显的标记,严禁乱堆乱放.对于受潮、药皮褪色、脱落、焊芯有锈蚀的焊条不准使用.

（b）焊材的烘烤和发放

为避免焊条药皮因温度陡降或剧升而开裂,烘箱的升温与降温应缓慢,不允许往正处于高温的烘箱内放入或取出焊条,应待焊条烘烤符合要求并降至保温温度后方可取出使用；从烘干箱内取出的焊条,应盛装在保温筒内,数量应根据实际施焊需要而定；从烘干箱内取出的焊条应在四小时内用完,剩余焊条需重新烘烤.重新烘烤次数不能超过两次.

（c）对焊材烘烤人员的要求

①焊条烘烤员应能区分不同型号、规格的焊条,熟悉各种焊条烘烤温度和恒温时间,熟练操作焊条烘烤设备.

②每次烘烤焊条前,应在开包后认真检查焊条的型号是否正确,有无质量问题,确认无误后,方可放入焊条烘箱中进行烘烤.

③负责焊条的领取、发放和回收,并做好焊条发放和回收记录、烘烤记录和环境监测记录.

（4）钢结构的精确制孔技术

根据规范要求,任意两孔间距允许偏差为±1.0mm（≤500mm）；相邻两组的端孔间距离允许偏差为±1.5mm（≤500mm）,因此,为保证孔群的位置精度,工艺上常采用精确划线,卡钻孔模具进行钻孔工艺.划线时充分考虑工厂制造与现场安装时的温度差异,采用温度补偿技术,满足孔群精度要求,并确保现场安装符合设计的需要.

3.安装质量控制

钢柱垂直度控制：做好各个首吊节间钢柱的垂直度控制；钢柱校正在初拧前用长水平尺粗略控制垂直度,待形成框架后进行精确校正；焊接后进行复测,并与终拧测量结果作比较,以此作为下一步施工的依据.标高控制：高层的竖向传递采用钢尺,通过预留孔向上量测,每层传递的高程要进行联测,相对误差应小于2mm；确定各层柱底标高50cm线及梁标高10cm线,通过控制柱底标高来控制柱顶及梁标高.在每6～9层高度要进行绝对标高的复核,采用全站仪从±000向上进行已安装构件标高的复核,有较大误差时应分析原因加以调整.工程按最高建筑物整体垂直偏差不超过25～30mm精度要求进行控制（规范值为H/2500+10,且≤50mm）.

三、结束语

钢结构因具有自重轻、强度高、工业化程度高等优点,在建筑工程中得到了广泛的应用.相信通过加强对结构的整体稳定、局部稳定以及平面外稳定的设计,克服结构设计缺陷,加强制造过程的有效控制,强化监理监管职能,其工程质量、安全、工期等得以保证.