淺析高層鋼結(jié)構(gòu)的施工及焊接技術(shù)

摘要：結(jié)合實(shí)際工程，筆者介紹了高層鋼結(jié)構(gòu)的施工難點(diǎn)和對(duì)策，并著重說(shuō)明了冬季施工措施以及冬季焊接技術(shù)的應(yīng)用。可供相關(guān)人士參考。

關(guān)鍵詞：高層建筑 鋼結(jié)構(gòu) 施工工藝 焊接技術(shù)

1 工程概況

某高層建筑，其中A塔樓的分為地下室和主體結(jié)構(gòu)，地面1-5層是勁性砼結(jié)構(gòu)，5層以上采用了全鋼框架結(jié)構(gòu)，平面結(jié)構(gòu)呈回字形，分內(nèi)框架和外框架兩部分。內(nèi)框筒15×15米，外框筒39.5×39.5米。A塔樓所用鋼結(jié)構(gòu)的總重量大約需要二萬(wàn)噸，構(gòu)件的總數(shù)量約為21300件；建筑平面內(nèi)的鋼柱為64根，其中，有箱型柱的有15根，工字型柱的有49根。工程中梁柱節(jié)點(diǎn)采用的是剛性節(jié)點(diǎn)，次梁和主梁之間的節(jié)點(diǎn)采用的是交接節(jié)點(diǎn)，鋼柱與鋼柱之間的連接采用的是全熔透坡口焊接來(lái)進(jìn)行處理。在高強(qiáng)螺栓使用方面，地下室使用了少量的大六角型，主體結(jié)構(gòu)則全部采用了扭剪型。鋼材材質(zhì)主要為Q345B、C、D級(jí)，耐火等級(jí)為一級(jí)。

2 施工難點(diǎn)及對(duì)策

2.1 塔吊的選擇 為了加快施工速度和降低勞動(dòng)消耗，垂直運(yùn)輸設(shè)備必須選擇合理。塔吊的選擇關(guān)系到整個(gè)塔吊運(yùn)行安全，不僅要考慮到滿足鋼結(jié)構(gòu)的安裝使用，還要考慮到相關(guān)單位的吊裝任務(wù)從而有效共同完成施工任務(wù)。塔吊的選擇如果不合理很可能影響到工程的正常施工，帶來(lái)安全隱患。該工程選擇了兩臺(tái)M440D的塔吊。

2.2 施工現(xiàn)場(chǎng)平面布置 該工程現(xiàn)場(chǎng)位置狹小，所以在市郊選擇了一塊中轉(zhuǎn)場(chǎng)地。堆場(chǎng)采用架空鋼平臺(tái)，構(gòu)件運(yùn)輸通道在北塔樓的南邊設(shè)置了一條通長(zhǎng)的5.5米寬的通道。堆場(chǎng)的布置要盡量靠近塔吊以有效發(fā)揮塔吊起重性能。當(dāng)天需用到的鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件要提前放在現(xiàn)場(chǎng)的堆放場(chǎng)，發(fā)現(xiàn)有變形的不合格要及時(shí)處理，以免影響安裝進(jìn)度。

2.3 大型構(gòu)件的安裝 大型構(gòu)件重，鋼柱須分批運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行對(duì)接。結(jié)合工程現(xiàn)場(chǎng)條件、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及運(yùn)輸設(shè)備，上部燈籠架的大箱梁構(gòu)件長(zhǎng)度達(dá)到了40m，重為31t，因此必須采用分段加工的辦法，分段運(yùn)輸運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)后進(jìn)行拼裝，然后整體進(jìn)行吊裝。

2.4 結(jié)構(gòu)測(cè)量控制 高層建筑的施工必須依靠測(cè)量技術(shù)來(lái)控制好鋼結(jié)構(gòu)的精度，本工程中，結(jié)構(gòu)由內(nèi)框筒和外框筒兩部分組成，外框筒四根角柱的精度控制尤為重要。為了保證穩(wěn)定性，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)要進(jìn)行多次的校正和調(diào)整，該工程采取提前預(yù)計(jì)偏移趨勢(shì)進(jìn)行跟蹤測(cè)量校正等方法進(jìn)行穩(wěn)定性控制。

2.5 厚鋼板焊接 高層鋼結(jié)構(gòu)厚板焊接質(zhì)量影響著建筑結(jié)構(gòu)安全，在焊接過(guò)程中，要及時(shí)調(diào)整好焊接順序和速度。厚鋼板焊接的質(zhì)量與操作者的水平和執(zhí)行焊接工藝的能力有直接關(guān)系。應(yīng)由具有高層鋼結(jié)構(gòu)施工經(jīng)驗(yàn)的焊工施焊完成。現(xiàn)場(chǎng)焊接的作業(yè)環(huán)境相對(duì)較差，焊接難度較大，焊接填充量較大。因此，本工程采用了CO2氣體半自動(dòng)保護(hù)焊，其工藝性能好、施工效率高。

3 鋼結(jié)構(gòu)安裝新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備的應(yīng)用

3.1 CO2氣體半自動(dòng)保護(hù)焊用于立焊、斜立焊CO2氣體半自動(dòng)保護(hù)焊用于立焊、斜立焊，是一項(xiàng)新的工藝，并獲得過(guò)國(guó)家專利。目前，該工藝在大型鋼結(jié)構(gòu)工程中逐漸得到了應(yīng)用，還需要加大推廣力度。

3.2 跟蹤測(cè)量整體校正 每個(gè)構(gòu)件在安裝過(guò)程中，需要對(duì)水平度、垂直度進(jìn)行實(shí)地的跟蹤測(cè)量，出現(xiàn)偏差，立刻調(diào)整構(gòu)件位置，當(dāng)構(gòu)架安裝成為一個(gè)結(jié)構(gòu)體系后，還要進(jìn)行復(fù)測(cè)；每一水平結(jié)構(gòu)按成完工后，要對(duì)整個(gè)結(jié)構(gòu)進(jìn)行復(fù)測(cè)。總之，一定要讓構(gòu)架處于一個(gè)可控的、準(zhǔn)確的位置。

4 冬季施工措施

4.1 做好冬季施工的準(zhǔn)備工作

4.1.1 項(xiàng)目成立了冬季施工領(lǐng)導(dǎo)小組，具體落實(shí)責(zé)任細(xì)致，讓每個(gè)人都明白自己做擔(dān)負(fù)的責(zé)任。此外，還要從材料、設(shè)備、技術(shù)等等方面做好相應(yīng)的冬季施工保障工作，確保冬季施工的順利開(kāi)展。

4.1.2 需要制定有針對(duì)性的分部分項(xiàng)工程的具體施工方案，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況制定可行的施工管理、技術(shù)措施，有效保證工程保質(zhì)保量的完成。

4.1.3 項(xiàng)目部主要組織工作人員學(xué)習(xí)鋼結(jié)構(gòu)相關(guān)的技術(shù)，特別是方案和措施確定后，要組織大家一起來(lái)學(xué)習(xí)，并做好技術(shù)交底工作。

4.1.4 必須做好工地現(xiàn)場(chǎng)的溫度變化記錄，還要與當(dāng)?shù)氐臍庀笈_(tái)建立良好關(guān)系，隨時(shí)接受天氣預(yù)報(bào)信息，以免惡劣天氣對(duì)工程造成不利的影響。

4.1.5 做好材料、設(shè)備進(jìn)行的管理工作，做好設(shè)備的保養(yǎng)工作，為工程的順利開(kāi)展打下物資基礎(chǔ)。

工程進(jìn)入冬季施工階段后，為了有效保證工程的順利進(jìn)行，必須采取一系列的措施：

材料：工地當(dāng)中松散的材料要求進(jìn)行綁扎并且統(tǒng)一放置在安全的地方；如果是堆放在梁上的材料，需要將其綁扎在鋼架上面；對(duì)于成堆放置的構(gòu)件，需要經(jīng)常檢查，防止出現(xiàn)墜落事件，必要的時(shí)候需要進(jìn)行固定。

設(shè)備：工地上面所有的電弧設(shè)備必須進(jìn)行錨固，電纜都要相互分開(kāi)，特殊情況下需要將其放置到安全的地方；起重設(shè)備，纜繩和臨時(shí)結(jié)構(gòu)都要牢固地系好；工程中所用吊車的吊臂需要安裝生產(chǎn)廠家的要求停放在理想的位置，使其能夠自由的隨意轉(zhuǎn)動(dòng)；工程中所用的吊具和鋼絲都必須從吊鉤上取下；放下夾軌器，并拉上地錨。

電器：工地上對(duì)電氣設(shè)備都要做好防水處理，并做好電源開(kāi)關(guān)的管理。

檢查：項(xiàng)目部安全監(jiān)督員做好工程的檢查工作，確保各項(xiàng)安全措施的完成。

在進(jìn)行構(gòu)件吊裝的時(shí)候，必須清理掉構(gòu)件和索具上面的積雪，同時(shí)在構(gòu)件和索具接觸地方，用橡皮墊包好，以免出現(xiàn)滑脫現(xiàn)象。鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件在工地的堆放，必須要求清除積雪，墊上墊木板，采取防滑措施，確保構(gòu)件的安全。在負(fù)溫情況下，必須對(duì)專用機(jī)量具進(jìn)行適當(dāng)?shù)臋z驗(yàn)，以獲取溫差變化數(shù)據(jù)。對(duì)于結(jié)構(gòu)構(gòu)件必須進(jìn)行校正后方可進(jìn)行吊裝，并馬上做好固定，對(duì)于當(dāng)天安裝的構(gòu)件，應(yīng)對(duì)其形式空間定位體系，不得隔天再進(jìn)行。高空作業(yè)的時(shí)候，必須清理掉構(gòu)件上殘留的積雪，穿傷防滑鞋，系好安全帶，方可進(jìn)行作業(yè)。

4.2 冬季鋼結(jié)構(gòu)焊接施工

4.2.1 焊接材料的選擇、使用 為了不焊縫產(chǎn)生冷脆現(xiàn)象，并能保證在負(fù)溫度下進(jìn)行焊接，在滿足設(shè)計(jì)、規(guī)范相關(guān)要求的情況下，我們選用了屈服程度比較低且沖擊韌性非常好的焊條，即低氫型焊條。

4.2.2 做好焊接材料貯存工作 焊劑和堿性焊條的焊藥比較容易受潮，負(fù)溫度的環(huán)境下尤為明顯，因此，在使用這些材料的時(shí)候，需要實(shí)現(xiàn)將其烘焙，烘焙好后放在保溫箱，需要時(shí)就去取。焊劑和堿性焊條的焊藥暴露于外界環(huán)境兩小時(shí)后也要進(jìn)行烘焙。工程中使用的焊條、焊絲都放置在通風(fēng)干燥的陰涼地方，確保焊條的質(zhì)量。

4.2.3 做好焊接設(shè)備的檢查工作 焊接當(dāng)中，如果使用的是瓶裝氣體，工作人員要檢查負(fù)溫條件下瓶嘴是否產(chǎn)生了冰縮堵塞現(xiàn)象，如果發(fā)生，要立即進(jìn)行疏通工作。

4.2.4 焊接過(guò)程控制 焊接保證措施：在寒冷的冬季進(jìn)行焊接施工，光有嚴(yán)密的焊接防護(hù)還不夠，還必須采用焊前大范圍加熱的方法來(lái)消除不經(jīng)焊前加熱即進(jìn)行縫焊接時(shí)母材與焊縫區(qū)的強(qiáng)烈差。消除明顯溫界，最大限度地減緩鋼材在板厚方向由脹時(shí)壓應(yīng)力到縮時(shí)拉應(yīng)力的轉(zhuǎn)換過(guò)程，最大可能地促使接頭在同軸線上均勻脹縮是超厚鋼板焊接尤其是在寒冷地區(qū)焊接的重要質(zhì)量保證環(huán)節(jié)。

焊后加熱：在填充縫或面層焊接之后，先檢測(cè)外觀是否滿足要求，然后再進(jìn)行焊接后的后熱處理工序。后熱處理是焊接工藝中一個(gè)非常重要的步驟，在冬季進(jìn)行焊接，后熱的溫度要比在夏天的時(shí)候提高70℃左右，可以采用溫度感熱儀器或者水溶性溫度筆進(jìn)行測(cè)試。

焊后保溫：在寒冷的冬天，一切焊前加熱、中間再加熱、后熱等都圍繞著消除驟冷驟熱、消除脹縮不均、延緩冷凝收縮這個(gè)質(zhì)保目的，但是僅上述措施還達(dá)不到目的。還需加蓋厚石棉布保溫，密封空氣流通部位。

參考文獻(xiàn)：

[1]鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范.GB50205-2001.

[2]高層民用建筑鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程.JGJ 99-98.

[3]建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)規(guī)范.JBJ81－2000.