淺析工業(yè)鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)及質(zhì)量控制

1 引言

與傳統(tǒng)鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)相比，鋼結(jié)構(gòu)具有下述兩方面的明顯特征:第一，若兩種結(jié)構(gòu)的跨度相同，采用鋼結(jié)構(gòu)的鋼梁高度只有鋼筋混凝土梁高度的二分之一;第二，若兩種結(jié)構(gòu)的承載力相同，采用鋼結(jié)構(gòu)的鋼柱外圍面積只有鋼筋混凝土面積的四分之一。雖然采用鋼結(jié)構(gòu)能在一定程度上緩解鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)“肥梁胖柱”的缺陷，但“藏梁包柱”仍是采用鋼結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容。

2 建筑鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)

2.1 建筑鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)

(1)平面布置和結(jié)構(gòu)選型。若要建的建筑物具備下述特點(diǎn):平面布置規(guī)正、勻稱、幾乎沒有凹凸變化，此時(shí)十分適宜使用鋼結(jié)構(gòu);而如果要建的建筑物軸線錯(cuò)開較多、形心與質(zhì)心之間具有很大的距離，同時(shí)極易產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)，在這種情況下不適宜使用鋼結(jié)構(gòu)。基于此，在進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)住宅設(shè)計(jì)時(shí)，必須對(duì)風(fēng)和地震荷載作用下建筑物所發(fā)生的水平位移進(jìn)行一定程度的控制，即必須考慮抗側(cè)力結(jié)構(gòu)。就住宅設(shè)計(jì)而言，通常也將樓梯間、電梯間的墻體設(shè)計(jì)認(rèn)定為抗側(cè)力結(jié)構(gòu)，若在此條件下，位移仍然難以控制在允許值范圍之內(nèi)，此時(shí)可將相鄰單元之間的廚房、分戶墻等做為抗側(cè)力結(jié)構(gòu)。

(2)變形限值的討論。在進(jìn)行建筑物設(shè)計(jì)時(shí)，若采用鋼桁架作為抗側(cè)力結(jié)構(gòu)組成純鋼結(jié)構(gòu)時(shí)，在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，必須滿足下述幾點(diǎn)要求:在風(fēng)力和地震作用下，層間位移分別為1/400、1/250;頂點(diǎn)位移分別為1/500、1/300。若按照上述要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，在一定程度上會(huì)增加建造成本。若按照鋼結(jié)構(gòu)限值的1/300對(duì)整體剛度進(jìn)行控制，一旦發(fā)生地震，可能會(huì)對(duì)鋼筋混凝土剪力墻造成破壞，安全程度不高;若按照鋼筋混凝土剪力墻限值的1/800對(duì)整體剛度進(jìn)行控制，一旦發(fā)生地震，鋼梁、鋼柱截面會(huì)隨著地震力的增大而增加。

(3)層數(shù)和層高的確定。不同類型的建筑結(jié)構(gòu)，都具有最適宜的結(jié)構(gòu)形式。和傳統(tǒng)的建筑結(jié)構(gòu)相比，鋼結(jié)構(gòu)具有較小的地震設(shè)防梁、柱斷面等，對(duì)高層住宅來說，梁柱的存在會(huì)對(duì)居民的使用造成一定程度的影響，在此條件下，和其它結(jié)構(gòu)相比，鋼結(jié)構(gòu)在高層住宅使用具有一定的優(yōu)勢(shì)，因此通常情況下，可認(rèn)為鋼結(jié)構(gòu)適宜于多層和小高層。對(duì)住宅建筑來說，大空間自由分割是最為理想的選擇，而要實(shí)現(xiàn)住宅墻體結(jié)構(gòu)大空間，只能通過大開間大進(jìn)深來獲得，然而采用這種處理方式會(huì)導(dǎo)致用鋼量和結(jié)構(gòu)的重量增加，進(jìn)而導(dǎo)致地震力增加，反過來會(huì)對(duì)建筑物結(jié)構(gòu)的剪力墻厚度、強(qiáng)度和配筋造成一定程度的影響。

(4)柱網(wǎng)確定和柱斷面型式的選擇。柱網(wǎng)通常按照下述幾方面因素來確定:梁所處的位置、截面高度、柱距、鋼梁的隱蔽方法等。在這些所有因素中，最為關(guān)鍵的因素是外墻處的柱距，在進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)時(shí)，關(guān)鍵要處理好外墻鋼梁和窗上皮的高度關(guān)系，這兩者關(guān)系一旦確定，可認(rèn)為柱網(wǎng)基本就確定了。

(5)鋼結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)構(gòu)造。鋼結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)構(gòu)造具有十分重要的作用，直接決定著建筑物的鋼材使用量，在進(jìn)行試點(diǎn)住宅中通常采取下述兩種做法。

①柱腳生根部位。試點(diǎn)工程地下層結(jié)構(gòu)是按照傳統(tǒng)的混凝土框架—剪力墻結(jié)構(gòu)來進(jìn)行設(shè)計(jì)，根據(jù)這種設(shè)計(jì)模式，柱腳在地下層頂板的標(biāo)高位置處，通過高強(qiáng)螺栓和該位置處的預(yù)埋鋼板緊密連接起來。首層超市和二層以上分別采用鋼筋混凝土包柱混凝土框架---鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)、鋼框架—鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)。

②鋼框架的鋼梁和鋼筋混凝土剪力墻的連接。為了確保建筑物使用過程中的安全性，在進(jìn)行建筑物設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)單純的剪力墻預(yù)埋鋼板的連接方法進(jìn)行了一定的改變，在剪力墻端部和核心筒拐角處自柱腳標(biāo)高位置處，設(shè)計(jì)了完全連接上下的I型芯柱，同時(shí)在鋼梁高度處用鋼桁架實(shí)現(xiàn)不同芯柱之間的連接，以確保節(jié)點(diǎn)狀態(tài)和設(shè)計(jì)時(shí)完全吻合。

(6)結(jié)構(gòu)體系選擇。①對(duì)于6層以下的建筑物，通常采用框架或框架-支撐體系;對(duì)于6層以上的建筑物，通常采用框架或框架—混凝土剪力墻體系;對(duì)于多層建筑物，通常采用雙重體系。②建筑物中，框架柱通常包括下述幾種:H型鋼柱、鋼管和鋼骨砼柱，后面兩種屬于組合柱。對(duì)于小高層建筑物，通常選擇組合柱模式，這樣在建設(shè)時(shí)比H型鋼柱要節(jié)省材料。

③鋼框架-砼剪力墻體系屬于混合結(jié)構(gòu)，目前建筑行業(yè)對(duì)其使用過程中的抗震性能還沒進(jìn)行深入的研究，雖然目前在部分建筑物采用此類結(jié)構(gòu)，但由于理論研究不深入，因此要慎重選擇。

3 建筑業(yè)鋼結(jié)構(gòu)施工過程的質(zhì)量控制

(1)施工初期，為了確保后續(xù)工程的施工質(zhì)量，在施工初始環(huán)節(jié)——建筑基礎(chǔ)工程環(huán)節(jié)，不僅要對(duì)鋼結(jié)構(gòu)安裝施工的組織設(shè)計(jì)進(jìn)行嚴(yán)格審查，一旦發(fā)現(xiàn)不足，要及時(shí)進(jìn)行改進(jìn)，同時(shí)還要確保鋼結(jié)構(gòu)建筑基礎(chǔ)的質(zhì)量。對(duì)于高層建筑物而言，在進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)施工時(shí)，必須選擇混凝土獨(dú)立柱做為鋼結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)形式，為了確保整體質(zhì)量，基礎(chǔ)階段的施工質(zhì)量必須保證，在進(jìn)行基礎(chǔ)工程施工時(shí)，必須嚴(yán)格控制下述幾方面因素:混凝土基礎(chǔ)軸線、頂面標(biāo)高、鋼板定位螺栓孔、地腳螺栓的位置和數(shù)量等。對(duì)于施工材料的進(jìn)場(chǎng)和堆放，要嚴(yán)格按照定好的計(jì)劃進(jìn)行，在進(jìn)行基礎(chǔ)工程施工時(shí)，要進(jìn)行全技術(shù)指導(dǎo)，強(qiáng)化現(xiàn)場(chǎng)管理，確保整個(gè)施工過程的順利進(jìn)行。

(2)施工過程中，為了確保工程質(zhì)量，施工時(shí)要嚴(yán)格根據(jù)制定的方案進(jìn)行施工，一旦發(fā)現(xiàn)施工中出現(xiàn)問題或者設(shè)計(jì)存在問題，要立即進(jìn)行協(xié)商，在問題解決后再繼續(xù)進(jìn)行施工。現(xiàn)場(chǎng)施工技術(shù)人員不僅要清楚每道工序的重要性，還要對(duì)其深刻了解和掌握。為了確保施工材料的質(zhì)量，在材料進(jìn)場(chǎng)時(shí)要進(jìn)行嚴(yán)格的檢查和抽樣復(fù)檢，材料在進(jìn)行焊接之前，對(duì)于焊接工藝要進(jìn)行嚴(yán)格評(píng)定，對(duì)于不同母材的強(qiáng)度，要選擇合適的焊接材料。如對(duì)于全熔透的一級(jí)、二級(jí)焊縫，為了確保焊接質(zhì)量，必須進(jìn)行焊縫超聲波探傷，在焊接完成后，要嚴(yán)格按照施工設(shè)計(jì)圖紙對(duì)焊縫的焊腳尺寸、外觀質(zhì)量等進(jìn)行驗(yàn)收檢查。

(3)施工結(jié)束后，對(duì)工程質(zhì)量的驗(yàn)收要進(jìn)行嚴(yán)格監(jiān)控，對(duì)于施工結(jié)束后各類構(gòu)件的制作、預(yù)拼裝、安裝等各個(gè)工序進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量控制，確保完全符合要求后，再出具合格證明文件和驗(yàn)收記錄，確保鋼結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性，提高鋼結(jié)構(gòu)的耐用性能。在竣工驗(yàn)收過程中，一旦發(fā)現(xiàn)質(zhì)量有問題，必須責(zé)令立刻進(jìn)行返工，同時(shí)進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量分析，確保鋼結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量嚴(yán)格符合行業(yè)規(guī)定的各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)。

4 結(jié)束語

總而言之，鋼結(jié)構(gòu)在建筑工程中使用時(shí)，不僅具有極低的成本，還環(huán)保耐用，因此越來越受到建設(shè)單位的青睞。然而為了確保施工質(zhì)量，必須對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的施工進(jìn)行嚴(yán)格的管理和控制，控制好進(jìn)度，優(yōu)化施工技術(shù)與方案，通過對(duì)施工工藝的持續(xù)改進(jìn)和質(zhì)量監(jiān)控，確保鋼結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量。

[1]熊建國(guó).淺談鋼結(jié)構(gòu)建筑施工技術(shù)和管理[J].中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品，2010.

[2]徐占發(fā).鋼結(jié)構(gòu)與組合結(jié)構(gòu).人民交通出版社，2007.