建筑鋼結構的應用范圍與施工技術解析

【摘 要】鋼結構施工要求有專業化的加工機械和熟練的操作工人，實現純工廠化的加工制作，在鋼結構施工的同時還常常穿插土建、設備等安裝的施工，是一個復雜的系統工程。本文從鋼結構的應用范圍、施工技術、施工中存在的問題出發，簡述解析了鋼結構的施工流程及以后的發展前景。

【關鍵詞】鋼結構；應用范圍；施工技術；發展前景

現代建筑結構趨向選擇高強度、低污染、質量輕的構件為需求，利用空間結構體系、桁架結構體系借助特殊結構對現有的結構體系進行加固。鋼結構以其自身的優點，恰好能滿足這一需求。隨著國民經濟的高速發展和綜合國力的不斷提高，大跨度空間鋼結構的社會需求和工程應用逐年增加，鋼結構跨度的增大和造型設計的復雜化，對空間鋼結構的施工技術提出更高的要求。

1 鋼結構建筑簡介與應用范圍

鋼結構是指以鋼材為材料做成受力構件的結構，強度高、自重輕、施工速度快、抗震性能好、節能環保及工業化程度高這些特點都是鋼結構建筑的優點，因此其成為了我國“十一五”期間的重點推廣項目之一。鋼結構的安裝要是在施工過程中出現了問題，輕者會影響工期，破壞結構外觀，浪費材料等；重者則可能會造成人員的傷亡，甚至給社會帶來嚴重的不良影響。因此，如何精確地確定鋼結構安裝的施工順序和采用多種措施提高施工安裝的質量便是鋼結構工程施工的關鍵。隨著鋼材的材質和鋼結構設計形式的改進，鋼結構的應用得到了很大的發展，根據筆者的實踐經驗，工業與民用建筑鋼結構常常應用在以下范圍：

（一）廠房倉庫等建筑的大跨度結構

吊車起重量較大或其工作空間需求較大的多采用鋼骨架。近年來隨著網架結構的大量應用，一般的工業車間和倉庫都采用鋼結構。

（二）多層和高層建筑的高聳結構

塔架和桅桿結構類。該類建筑需要美觀實用、搭建便利、快速安裝、易于維修；多層和高層建筑的骨架類。如北京京廣中心、國際經濟交流中心、環球金融中心、電視大樓等。

2 鋼結構的施工技術

近年來，我國鋼結構設計和施工技術都有了很大的飛躍，特別是奧運工程中鋼結構展示出來的水準，讓全世界看到了中國鋼結構設計施工方面的創新和成就。

（一）鋼結構基礎施工技術

1、螺栓的預埋和安裝

鋼結構基礎技術是關鍵。比如地腳螺栓的精度關系到鋼結構定位，位置應給予嚴格控制，施工中嚴格控制基礎軸線位移控制在±2.0mm范圍內，預埋螺栓標高偏差控制在±5.0mm以內，埋設后要進行兩次復測。如果地腳螺栓預埋有困難，可以加工制作定位鋼板輔助螺栓定位。螺栓緊固時分析實際情況，可以按初擰、終擰或者初擰、復擰和終擰進行操作。

2、吊裝

鋼柱吊裝：鋼柱是決定鋼結構工程中的主要豎向構件，在吊裝時必須既保護之前的柱腳螺栓，又要保證鋼柱本身安全。根據實際情況可采用雙機吊裝或者單機吊裝。鋼柱吊裝就位后，要按規范規定的數值進行校正，長度誤差不得超過±3.0mm，垂直偏差應校正到零。

鋼梁吊裝：鋼梁在吊裝前，應做好安全防范措施和吊裝方案設計。吊點的數目和位置、一次性吊裝的鋼梁數目和是否地上組裝梁柱結合體后再吊裝。吊裝方案既要根據工程要求又要符合操作規范，不可造次。

3、焊接

鋼結構焊接是指被焊工件在焊條的作用下，通過加熱、加壓或兩者并用，使工件形成永久性不可拆分連接的工藝過程。影響焊接質量的因素很多，從施工主體上必須嚴格控制；焊工必須持證上崗，按規程操作；現場設備配備齊全，防網、防雨措施得力；焊條必須質量保關；焊縫清渣自檢及時合格；鋼結構焊接常見的有電弧焊、埋弧焊、CO2實焊絲氣體保護焊、CO2藥芯焊絲氣體保護焊、電渣焊和栓釘焊等。

（二）鋼結構施工的工藝流程

1、鋼柱安裝

鋼柱在運輸到位后，其擺放安裝過程中需要按照以下五點要求：

（1）定位軸線

用水墨線在鋼柱擺放的基礎混凝土平面上標記出鋼柱就位的十字線，并且相應地在鋼柱柱身上標記出定線。

（2）鋼柱吊裝

采用臨時吊裝耳板進行鋼柱吊裝，同時在鋼柱吊裝就位后進行切割磨平的工作。考慮到鋼柱的長度，其吊裝過程中采用斜拉起吊，同時將柱腳用木板墊高。

（3）柱就位軸線調整

運用專用角尺檢查鋼柱就位的情況并進行適當的調整。調整工程中需要三人同時操作，一人移動鋼柱，一人協助穩定，另一人進行檢測。鋼柱就位的標準是：基礎平面上標記的定位線與鋼柱柱身的定位線相吻合，其誤差必須控制在2毫米之內。

（4）柱頂標高調整

鋼柱就位軸線調整完畢后，需進行鋼柱標高調整。其操作方法為：先將標高基準點于柱身上標記，然后用水準儀測定其差值，適當以增加墊片（墊片最多不得超過2片）來調整鋼柱的柱頂標高。

（5）鋼柱垂直度校正

a初步校正：對鋼柱的垂直角度進行初步調整和校正，可利用水平尺完成此項工作。

b精確校正：同時利用2臺經緯儀從鋼柱的2個側面進行觀測，運用纜風繩的擺動進行精確調整和校正，并注意在柱腳下墊鐵。待精確校正完畢后，緊固鋼柱的腳螺絲，并將其柱腳與墊鐵牢固焊接。

2、鋼梁安裝

（1）起吊準備

在對鋼梁吊裝前，需要仔細檢查其型號、編號、幾何尺寸、承剪板位置與方向以及焊縫質量和螺栓連接面。另外在起吊鋼梁之前，要對鋼梁身上的浮銹和污物進行清除摩擦，并將梁與柱對接的定位線標記于梁身。

（2）吊裝過程

運用兩點綁匝吊裝法對鋼梁進行吊裝。當吊裝基本就位時，仔細調整鋼梁的位置使得梁身上的定位線與鋼柱身上的定位線基本吻合，隨機進行點焊操作加固。

（三）鋼結構創新施工技術

1、大型鋼屋蓋整體提升

智能微機液壓整體提升技術是近年來建筑鋼結構施工領域的創新技術。其主要工作原理是帕斯卡液壓原理，根據各作業點要求組合液壓千斤頂集群，在微機智能控制下操作，平穩整體提升，其難點是移位過程中要確保大型結構的原始姿態。

2、應用軟件分析和仿真

近年來，我國在鋼結構施工安裝方面運用了軟件仿真模擬技術，對復雜鋼結構和復雜施工情況進行仿真，并通過仿真代替大量試驗，既保證了施工精準，又提高了施工效率。創建三維實時動態仿真，完成各種構件裝配、吊裝試驗和優化施工過程，還能提前發現施工方案中的問題并及時糾正，減少工地試拼裝工序，達到事半功倍的效果。

3 鋼結構施工中存在的問題

目前，鋼結構工程施工中存在的主要問題是由于操作人員的失誤操作或過失操作引起的。其主要體現在以下四個方面：

1、對施工圖紙不熟悉，并且在圖紙未經會審的情況下，盲目倉促地施工；或者審核后施工單位未經主管部門的同意擅自修改圖紙釀成大禍。

2、沒有按照相關規定和標準驗收鋼結構工程。

3、施工過程中未曾按照相關規范施工標準進行操作。

4、設計的施工方案不周全，施工單位管理系統紊亂。

4 鋼結構應用的發展前景

就鋼結構應用發展前景來看，出現最明顯的五個特點。一是向高聳建筑發展。鋼結構建筑高度越來越高。二是鋼結構工程向大規模方向發展。建筑單體由幾千噸發展到幾萬的項目已經屢見不鮮，有的甚至規劃用鋼幾十萬噸。三是向大跨度方向發展。從原來的幾十米發展到幾百米、幾千米。四是向造型美觀化、施工復雜化方向發展。五是施工理論和技術規程不斷更新和修編。

5 結語

鋼結構施工技術內容豐富，要求嚴格，需要基礎科學與工程科學密切配合與交叉滲透，并根據工程實際不斷創新和發展，2008年北京奧運會新建的奧運場館鋼結構技術成果足以證明這一點，鋼結構行內企業有必要進行施工技術的跨越式升級，全面掌握鋼結構的各項技術，為我國鋼結構建筑更加繁榮昌盛而努力。

參考文獻

[1]編委會《鋼結構制作安裝便攜手冊》2008.03中國計劃出版社

[2]周松盛《建筑鋼結構技術手冊》2009.03安徽科學技術出版社

[3]王景文《實用鋼結構工程安裝技術手冊》2006.07中國電力出版社

[4]沈祖炎《鋼結構學》2005.04中國建筑工業出版社