鋼結構建筑的施工工藝研究

饒志中

（豐順縣建設工程公司，廣東 豐順514300）

隨著國民經濟的發展和人口城市化進程的加快，我國住宅建設持續空前發展，人們的居住條件逐步提高，并對居住質量的要求也越來越高。同時，隨著對高層及超高層建筑的結構體系的研究日趨完善、計算技術的發展和施工技術水平的不斷提高，使高層和超高層建筑迅猛發展，與此同時，高強度鋼結構的建筑也隨之應運而生。

1 鋼結構的選材

鋼結構有很多優點，但其缺點是導熱系數大，耐火性差。隨著冶金技術的提高，耐火鋼的研究成功并投入生產，為鋼結構的進一步發展創造了條件。

一般高層和超高層建筑當采用框—剪、框—筒結構體系時的經濟性統計為：鋼結構造價=鋼材費用（約占40%）+制作安裝費用（約占30%）+防火涂料費用（約占30%），防火涂料所占總造價的比重較大。如果使用高強度耐火鋼雖價格略有上升，但防火涂料價格有較大幅度下降，可望部分抵消由此帶來的成本上升，而且可靠度及安全性有了一定的保障。

2 鋼結構的施工工藝

2.1 箱型柱制作工藝

鋼板拼接：由于每段柱高在12米以下，為保證下料后鋼板的直線度，首先將兩塊鋼板拼接。鋼板兩端開坡口。

劃線下料：按排料圖劃線，劃線寬度方向留余量3mm，長度方向留余量50mm。中間隔板劃線不留余量。

長度方向沿劃線每隔5m鉆Φ8mm孔。

用兩臺半自動切割機（或雙頭）沿劃線中心同時切割，每隔5米留100mm不切割，待冷卻后再切割。

組裝焊接：用H型鋼作臨時組裝平臺，組裝前用水準儀將平臺找平并將H型墊實固定。在兩腹板上劃組裝線，組裝焊接襯板。

定位焊。在襯板內側每隔300mm焊10-20mm焊縫。

將一腹板與隔板組對，定位焊。

用三根同尺寸的箱體并排，并兩點焊。用兩邊箱體作自動焊機軌道用。

焊接：用兩臺埋弧自動焊沿同一方向焊接兩條焊縫。焊縫兩端加100mm引弧板和熄弧焊。

焊完一層后將箱體翻身，焊接另一面兩條焊縫。焊接方法同上。待焊接完畢后再翻身施焊另一面兩條焊縫。

焊接完畢，即將引熄弧板在離母材5mm處切斷，并用砂輪機修磨平整，切不可用錘擊落；并修磨后的切割面進行檢查。

2.2 梁及連接板加工及組焊

下料：型鋼采用型鋼切割機下料，鋼板采用半自動切割機下料,下料后應進行清渣修磨，編號歸類放置。

鉆孔：先在構件上用劃針和鋼尺劃出孔的中心和直徑，在孔的四周（90°位置）打四只沖孔，鉆孔后檢查。

高強度螺栓摩擦面處理：噴砂處理高強度螺栓摩擦面的表面粗糙度：噴砂壓力約6kg/cm2，石英砂的粒度1.5~4mm，加工后的鋼材表面呈現灰白色。

用電動砂輪機打磨鋼板的表面，砂輪打磨的方向與受力方向垂直，打磨范圍不應小于4倍螺栓直徑，打磨時不應在鋼材表面磨出明顯的凹坑。

3 鋼柱的制作與安裝

鋼柱是高層、超高層建筑決定層高和建筑總高度的主要豎向構件，在加工制造中必須滿足現行規范的驗收標準。

100m高的超高層鋼柱一般分為8～12節構件，鋼柱在翻樣下料制作過程中應考慮焊縫的收縮變形和豎向荷載作用下引起的壓縮變形，所以鋼柱的翻樣下料長度不等于設計長度，即使只有幾毫米也不能忽略不計。而且上下兩節鋼柱截面完全相等時也不允許互換，要求對每節鋼柱應編號予以區別，正確安裝就位。

鋼柱標高的控制一般有二種方式：

3.1 按相對標高制作安裝。鋼柱的長度誤差不得超過3mm，不考慮焊縫收縮變形和豎向荷載引起的壓縮變形，建筑物的總高度只要達到各節柱子制作允許偏差總和及鋼柱壓縮變形總和就算合格，這種制作安裝一般在12層以下，層高控制不十分嚴格的建筑物。

3.2 按設計標高制作安裝。一般在12層以上，精度要求較高的層高，應按土建的標高安裝第一節鋼柱底面標高，每節鋼柱的累加尺寸總和應符合設計要求的總尺寸。每一節柱子的接頭產生的收縮變形和豎向荷載作用下引起的壓縮變形應加到每節鋼柱加工長度中去。

無論采用何種安裝方式，都應在翻樣下料制作過程中充分表達出來，并應符合設計要求的總高度。

4 框架梁的制作與安裝

高層、超高層框架梁一般采用H型鋼，框架梁與鋼柱宜采用剛性連接，鋼柱為貫通型，在框架梁的上下翼緣處在鋼柱內設置橫向加勁肋。

框架梁應按設計編號正確就位。

為保證框架梁與鋼柱連接處的節點域有較好的延性以及連接可靠性和樓層層高的精確性，在工廠制造時，在框架梁所在位置設置懸臂梁（短牛腿），懸臂梁上下翼緣與鋼柱的連接采用剖口熔透焊縫，腹板采用貼角焊縫。框架梁與鋼柱的懸臂梁（短牛腿）連接，上下翼緣的連接采用襯板（兼引弧板）全熔透焊縫，腹板采用高強螺栓連接。

由于鋼筋混凝土施工允許偏差遠遠大于鋼結構的精度要求，當框架梁與鋼筋混凝土剪力墻或鋼筋混凝土筒壁連接時，腹板的連接板可開橢圓孔，橢圓孔的長向尺寸不得大于2d0（d0為螺栓孔徑），并應保證孔邊距的要求。框架梁的翻樣下料長度同樣不等于設計長度，需考慮焊接收縮變形。焊接收縮變形可用經驗公式計算再按實際加工之后校核，確定其翻樣下料的精確長度。

采用高強螺栓群連接時，孔位的精度十分重要。目前制孔一般采用模板制孔和多軸數控鉆孔，前者精度低，后者精度高，應優先考慮采用后者。當采用模板制孔時，應保證模板的精度，以確保高強螺栓的組裝孔和工地安裝孔的精度要求。如果孔位局部偏差，只允許使用鉸刀擴孔。嚴禁使用氣割擴孔，若用氣割擴孔，則應按重大質量事故處理。

高強螺栓群應同一方向插入螺栓孔內，高強螺栓群的擰緊順序應由中心按幅射方向逐層向外擴展，初擰和終擰都得按預先設定的鮮明色彩在螺帽頭上加以表示。

5 鋼結構的防火

要使鋼結構材料在實際應用中克服防火方面的不足，必須進行防火處理，其目的就是將鋼結構的耐火極限提高到設計規范規定的極限范圍。防止鋼結構在火災中迅速升溫發生形變塌落，其措施是多種多樣的，關鍵是要根據不同情況采取不同方法，如采用絕熱、耐火材料阻隔火焰直接灼燒鋼結構，降低熱量傳遞的速度推遲鋼結構溫升、強度變弱的時間等。

[1]呂烈武，沈世釗，沈祖炎，胡學仁．鋼結構構件穩定理論[M]．北京：中國建筑.工業出版社.

[2]夏志斌.鋼結構設計原理[M].北京：中國建筑工業出版社.

[3]郭耀杰.鋼結構穩定設計.