建筑工程中鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)

【摘要】鋼結(jié)構(gòu)建筑是新興的綠色建筑中的一種，與其他的建筑結(jié)構(gòu)相比，鋼結(jié)構(gòu)建筑強度更高且自重較輕，塑性、韌性及抗震能力等方面的優(yōu)點也都更為突出，其易安裝、投資回收快、工期短且造型美觀等特點使其備受建筑專家青睞。本研究對建筑工程中鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)中的連接技術(shù)和安裝技術(shù)進行了簡單的介紹，并對鋼結(jié)構(gòu)的材料要求、分類、設(shè)計原則、最終效益等進行了簡要的論述。

【關(guān)鍵詞】建筑工程；鋼結(jié)構(gòu)；施工技術(shù)

1.鋼結(jié)構(gòu)的材料與種類

高層建筑鋼結(jié)構(gòu)用鋼有普通碳素鋼、普通低合金鋼和熱處理低合金鋼三大類。大量使用的仍以普通碳素鋼為主。我國目前在建筑鋼結(jié)構(gòu)中應(yīng)用最普遍的是 Q235 鋼。基于高層鋼結(jié)構(gòu)的重要性，把冷彎試驗、沖擊韌性、屈服點、抗拉強度和伸長率并列為鋼材力學(xué)性能的五項基本要求，這 5 項指標皆合格的鋼材方可采用。

2.鋼結(jié)構(gòu)體系的分類

2.1鋼框架結(jié)構(gòu)體系

特點是受力明確，平面布置靈活，為建筑提供較大的室內(nèi)空間，且結(jié)構(gòu)各部分剛度較均勻，具有較大的延性，自振周期較長，因而對地震作用不敏感，抗震性能好，結(jié)構(gòu)簡單，構(gòu)件易于標準化、定型化，施工速度快，但框架結(jié)構(gòu)屬典型的柔性結(jié)構(gòu)體系，其側(cè)向剛度差，易引起非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的破壞。

2.2鋼框架—支撐結(jié)構(gòu)體系

為了提高鋼框架的側(cè)向剛度，有效地抵抗水平荷載，減少層間位移，通常在墻體平面內(nèi)布置由角鋼或槽鋼構(gòu)成的垂直支撐體系，當房屋較高時，較純框架經(jīng)濟。支撐設(shè)置的位置要合適，為了與建筑設(shè)計相協(xié)調(diào)，一般布置在窗臺下至下層窗頂之間，既隱蔽又能滿足支撐體系的需求。為了有效地提高鋼框架的側(cè)向剛度，支撐應(yīng)沿建筑物同一平面四周環(huán)向封閉布置，以形成一個封閉的加強箍。偏心支撐在地震作用下具有較好的延性和耗能性能，可在強震區(qū)采用。

2.3交錯桁架結(jié)構(gòu)體系

由房屋外側(cè)的柱子和跨度等于房屋寬度的桁架組成，桁架高度等于層高，在相鄰柱上為上下層交錯布置，樓板一端擱置在桁架的上弦，另一端擱置在相鄰桁架的下弦。由于兩開間布置一榀桁架，且中間無柱子，所以非常適合要求各單元靈活布置的住宅、旅館建筑。同時，因為桁架隔層布置，減小了桁架弦桿引起的局部彎矩，使柱在框架平面內(nèi)的彎矩很小，主要受軸力，有利于減小柱的斷面尺寸，框架的橫向剛度大，側(cè)向位移小。

3.鋼結(jié)構(gòu)的基本設(shè)計原則

（1）承重鋼：“強柱弱梁、強節(jié)點弱”。具體的設(shè)計，如果強柱弱梁的設(shè)計公式得不到滿足，符合軸壓比也可行。（2）框架主梁：熱軋或高頻焊接H型鋼。（3）次梁：對框架柱子，一般可選用熱軋或焊接工字鋼、圓鋼管，方（箱形）鋼管，H型鋼、或輕型熱軋型鋼，冷彎薄壁型鋼等相關(guān)材料。在實際建設(shè)中，很多商家為了節(jié)約鋼材，降低造價，框架柱采用了在空鋼管內(nèi)澆筑高強素混凝土的方法。這種方法下的框架柱一般稱之為鋼管混凝土框架柱。由于這種材料具備了混凝土柱與鋼筋柱的優(yōu)勢，因而抗震、耐火和受力性能十分優(yōu)良。而且其鋼柱截面尺寸因單柱的軸向承載力得到提高而減小。

4.鋼結(jié)構(gòu)連接技術(shù)

4.1CO2氣保焊

CO2氣保焊設(shè)備較簡單，操作簡便，因采用卷裝焊絲可機械連續(xù)送絲，不僅可焊接長構(gòu)件焊縫的自動焊，還可半自動焊接和短焊縫，且適用于各種位置的焊接。因使用細焊絲、大電流密度以及CO2保護和冷卻，熔深比手工電弧大，焊接效率是手工電弧的3-4倍。CO2氣保焊熱影響區(qū)較小，相應(yīng)的變形和殘余應(yīng)力較小，用實芯焊絲時基本無焊渣，減少了焊工大量的輔助時間。是現(xiàn)鋼構(gòu)生產(chǎn)主要焊接方法之一。

4.2埋弧焊

埋弧焊受劑的包圍，熔渣覆蓋焊縫金屬起隔熱作用，因此熱效率較高，再加上使用粗焊絲，大電流密度，因而熔深大，減少了坡口尺寸及填充金屬量。埋弧焊熱輸入大、冷卻速度慢、熔池存在的時間長冶金反應(yīng)充分。各種有害氣體能及時從熔池中逸出，避免氣孔產(chǎn)生減少了冷裂紋敏感性。不見弧光，操作條件好，但一般只適用于平焊，是大型構(gòu)件制件中應(yīng)用最廣的高效的焊接方法。

4.3高強度螺栓連接技術(shù)

目前，高強度螺栓連接是我國比較流行的鋼結(jié)構(gòu)連接形式之一，其已發(fā)展成為與焊接并舉鋼結(jié)構(gòu)的重要連接形式，使用高強度螺栓連接技術(shù)施工時，可以比其他連接形式更加簡單，更加耐疲勞，主要是抗震效果好、剛度強。因此，在現(xiàn)代各種建筑工程中被廣泛的應(yīng)用。

5.鋼結(jié)構(gòu)安裝

5.1高空拼裝

高層建筑物高大的特點是顯而易見的，因此，在進行高層建筑物鋼結(jié)構(gòu)施工中，進行高空拼裝式不可避免的。在進行高空拼裝時，首先要把拼裝支架在地面上搭建起來，接下來在使用起重機進行如下操作：把網(wǎng)架構(gòu)件分件或分塊吊至空中的設(shè)計位置，在支架上進行拼裝的方法。網(wǎng)架的總的拼裝順序是從建筑物的一端開始向另一端以兩個三角形同時推進，待兩個三角形相反后，則按人字形逐漸向前推進，然后在另一端的正中閉合。每榀塊體的安裝順序，在開始的兩個三角形部分是由屋脊部分開始分別向兩邊拼裝，兩個三角形相交后，則由交點開始同時向兩邊推進。

5.2多機抬吊整體安裝

在進行多機臺吊法施工時，要預(yù)先做好準備工作，其準備工作并不復(fù)雜，并且安裝起來也是非常迅速，其被跨度大約為40m、高度在 25m 左右的中小型網(wǎng)架屋蓋所采用。

6.鋼結(jié)構(gòu)建筑的樓面結(jié)構(gòu)體系施工設(shè)計

樓面板和鋼梁構(gòu)成樓面結(jié)構(gòu)。樓蓋的作用有二，一是強化了抗側(cè)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，二是分配負荷給墻、柱，使豎向重量得以分配，保證建筑的安全性。因此，樓蓋的剛度，強度以及穩(wěn)定性必須能夠在工程設(shè)計以及實施中得以保障。樓面的主次梁應(yīng)該使用緊湊型結(jié)構(gòu)，來盡最大可能地保證鋼材的整體穩(wěn)固度。一般在工程中常見的樓板構(gòu)造形式主要有如下：鋼結(jié)構(gòu)住宅成本受維護體系內(nèi)外墻的成本影響非常大，比重可達30%。而且，圍護墻體應(yīng)當具有強度高，隔熱性好，安全耐用，經(jīng)濟實惠等優(yōu)良性能。圍護墻體一般選擇輕質(zhì)材料，以滿足建筑節(jié)能要求，并減輕結(jié)構(gòu)自重，同時能夠發(fā)揮鋼結(jié)構(gòu)住宅的優(yōu)勢。另一種是將預(yù)制預(yù)應(yīng)力混凝土薄板與鋼梁進行連接，在其上澆混凝土薄板來組成疊合樓板，這種樓板稱為預(yù)制預(yù)應(yīng)力混凝土疊合樓板。它節(jié)省了壓型鋼板的使用，也具有現(xiàn)澆組合的整體性，同時支膜過程能夠省去，使得施工過程大大簡化，因此在工程中能夠很好地節(jié)約成本，是工程建設(shè)中的重要方式。

7.鋼結(jié)構(gòu)住宅的特點及效益

7.1結(jié)構(gòu)簡單、成本低、抗震能力強

鋼材具有抗剪、抗拉強度高的優(yōu)良性能。鋼結(jié)構(gòu)住宅可以充分發(fā)揮鋼材強度高、自重輕、、塑性變形能力強、延性好以及抗震性能好的特點，不僅減小了所受重力和受地震威脅程度，而且使小梁、柱截面尺寸也得到減小，節(jié)約了鋼材，運費和安裝費用。

7.2內(nèi)部空間布置靈活

鋼材輕質(zhì)高強，所以便于形成大柱距、大開間的建筑空間，能夠靈活地布置和分隔室內(nèi)的分區(qū)，滿足現(xiàn)代住宅建筑的使用要求與功能。與磚混結(jié)構(gòu)或混凝土結(jié)構(gòu)相比，其有效使用面積得到了進一步的提高，管線布置也更為方便。

7.3環(huán)保程度高

工程中使用環(huán)保易降解或可回收的原材料制作鋼結(jié)構(gòu)建筑材料，因此在拆除建筑物市可以回收絕大部分鋼材，因此減少了建筑垃圾，對自然環(huán)境的影響達到最小化。

8.結(jié)語

鋼結(jié)構(gòu)建筑體系的諸多優(yōu)點決定其必然有十分廣闊的應(yīng)用前景，目前，我國已經(jīng)進入了鋼結(jié)構(gòu)建筑快速發(fā)展的新時期，我們應(yīng)詳細的了解其不同結(jié)構(gòu)體系的特點并對其整體把握，以對其進行合理的運用，使鋼結(jié)構(gòu)建筑的優(yōu)點能夠得到最大程度的發(fā)揮。

參考文獻：

[1]尚忠信，建筑業(yè)發(fā)展趨勢探究，中國建筑出版社，2010

[2]王銘宇，鋼結(jié)構(gòu)原理及應(yīng)用，中國冶金出版社，2008