鋼結構施工技術的有關問題研究

馮永輝

中冶南方都市環保工程技術股份有限公司，湖北武漢 430205

1978年，國內房屋竣工面積僅為407萬m2，建筑結構以磚混結構為主（在農村地區甚至以木石結構為主）；2016年，國內房屋竣工面積達到422382.3萬m2，建筑結構以混凝土結構為主，磚混結構正在被淘汰，而木石結構基本上被淘汰。近年來，鋼結構又異軍突起，有取代混凝土結構之勢（鋼結構在日本建筑中使用率超過70%，在美國建設中超過50%[1]）。

1 鋼結構及其優點

1.1 鋼結構

鋼結構是用型鋼或鋼板制成梁鋼、鋼柱、鋼桁架等基本構件，根據使用要求，通過焊接、螺栓連接或鉚釘連接等方法，按照一定規律組成的承載結構。

1.2 鋼結構的優點

1.2.1 鋼材強度高、重量輕

與混凝土、木材、磚相比，鋼材的強度更高（鋼材抗側彎強度為混凝土的1.5倍），但在同樣的受力條件下，鋼結構因截面較小，所以自重較輕（鋼結構與鋼筋混凝土結構自重比為1：1.6），抗震性能良好，可靠性高，適于承載重的結構。

1.2.2 鋼結構精度高

鋼結構可以在工廠里進行機械化制造，實行統一標準化生產，生產速度快，精度高，更容易保證結構質量。

1.2.3 鋼結構施工快速、環保

2 鋼結構施工過程中常見的一些問題

2.1 焊接變形

焊接是鋼結構3種連接方式之一，通常采用電弧焊進行焊接。但門式鋼架的板件極?。ㄗ畋】蛇_4mm），焊接時，由于受熱不均，構件可能發生熱變形。

2.2 錨栓安裝的問題

安裝錨栓時，若發生整體或布局偏移，或標高有誤差，或絲扣沒有采取保護措施，都會造成鋼柱底板螺栓孔不對位，絲扣長度不夠，最后導致錨栓安裝無法精準到位。

2.3 錨栓不垂直

若鋼結構框架柱柱腳底板水平度差，或錨栓垂直度不達標，或基礎施工后預埋錨栓時出現較大的水平誤差，最后會導致柱子安裝后不在一條直線上。

2.4 錨栓連接問題

在施工中，有時會發生錨栓柱腳未有擰緊，墊板未與底板焊接，有的部位沒有露出2、3個絲扣的錨栓的現象。

2.5 高強螺栓連接問題

螺栓緊固度不符合要求，或螺栓表面有油污、浮銹等雜質，或螺栓孔壁有焊瘤、毛刺等其它缺陷，導致螺栓安裝后無法終緊。

3 鋼結構施工要點

3.1 圖紙會審

在施工前，必須由施工單位總工程師親自主持，召集技術人員與經驗豐富的熟練工人，根據有關標準與規范，對圖紙各部分尺寸、規格進行校對、核實、分解，會審過程中發現的問題都要收集起來，書面報請設計單位與業主單位要求解決。會審后要形成完整的圖紙會審紀要。

3.2 鋼結構進場

首先，必須清理施工現場與車輛通行道路，留出平整的露天場地，場地附近必須有電源、水源，場地排水必須通暢，然后，按照鋼結構構件的安裝順序逐個進場。鋼結構構件運進露天場地后，必須對它們進行覆蓋，避免鋼結構表面受潮或受到污染。鋼結構構件不允許亂堆亂放，應根據理論計算設置支承點，以防鋼結構在堆放過程中出現變形。鋼結構全部進場后，必須按構件明細表進行全面核對，檢驗鋼結構表面是否存在銹蝕、劃痕、麻點。

根據系統總體損耗最小，并滿足節點電壓裕度要求，得到柔直系統有功功率最優值為P=201 MW，整流側無功功率最優值Q1=15 MVar，逆變側無功功率最優值Q2=13 MVar。

3.3 鋼結構安裝

第一步，必須清除鋼結構構件表面的油污、泥沙、灰塵等雜質，并做好軸線與標高標記，以方便空中定位、校正與測量。同一類構件的軸線與標高設置位置必須一致。第二步，根據鋼結構特點，綜合考慮平面運輸、體系轉換、測量校正、精度調整，確定安裝順序。第三步，按照設計好的順序進行安裝，以形成穩固的空間剛度單元。在構件安裝到位后，應利用相鄰構件或枕木進行臨時固定。做好臨時固定措施，可以有效承受鋼結構自重、施工荷載、沖擊荷載，保護構件不發生嚴重變形。

3.4 鋼結構吊裝

3.4.1 設置吊裝耳板或吊裝孔

吊裝鋼結構前，可在構件重心兩側對稱設置吊裝耳板或吊裝孔，可以避免構件在吊裝過程中發生不可逆的塑性變形。若吊裝耳板、吊裝孔不影響主體結構強度，可予以保留；或必須去除耳板，可在離母材3～5mm的位置進行氣割切除或碳弧氣刨切除，嚴禁進行野蠻錘擊，造成母材變形。

3.4.2 選擇吊裝機械

若項目屬于高度不高、跨度不大的普通建筑，可選擇固定式塔吊；若項目屬于高度在100m左右的高層建筑，應選擇附著自升式塔吊；若項目屬于高度超過200m的超高層建筑，應選擇內爬式塔吊。每次起吊前，必須仔細檢查鋼絲繩、吊裝帶、吊鉤；應選擇熟練工人進行起吊作業，起吊時必須掌握好力度；起吊時，構件重量不得超過塔吊額定起重量的80%，一定要留有一定起重富余量。

3.5 鋼結構連接和固定

連接鋼結構前，必須對建筑的定位軸線、基礎軸線、標高、地腳螺栓位置進行檢查驗收，基礎混凝土強度應達到設計要求，基礎周圍必須回填夯實。

3.5.1 鋼柱腳施工

必須根據混凝土抗壓強度、柱腳底板承受的荷載與錨栓的堅固拉力計算并確定鋼墊板面積，再將鋼墊板設置在靠近錨栓的柱腳底板加勁板下，每根錨栓側要設置1～2組墊板，每組墊板不能超過5塊。若柱底進行二次澆灌混凝土，應墊板間須焊接固定。

3.5.2 錨栓及預埋件安裝

施工單位應當與土建施工單位共同完成錨栓及預埋件安裝工作，在混凝土澆筑前必須復核錨栓尺寸，并將它固定牢固；對錨栓須采取保護措施，防止其受到銹蝕、污染或損壞。

3.5.3 保證錨栓垂直

安裝錨栓時先對底板下部進行調整，調平螺栓，再用無收縮砂漿進行第二次灌漿填實，保證柱子安裝后在一條直線上。

3.5.4 做好錨栓連接

先對錨栓外部進行隔熱處理，再對錨桿與螺帽進行焊接，這樣可以避免出現錨栓柱腳未擰緊等情況。

3.6 鋼結構焊接

在開始焊接作業前，必須對項目中使用較有代表性的接頭形式進行焊接工藝性試驗，以確定最佳的焊接操作方法。必須選持有合格證的熟練焊工進行焊接作業。定位焊所用焊條必須經過烘干處理，必須用溶劑將焊接坡口及其內外兩側20mm內的油污揩凈，還要用手提砂輪機去除焊接坡口上的鐵銹、氧化層等雜質；焊接前焊縫必須預熱，溫度達到要求后才能開始焊接。定位焊縫不得有裂紋、夾渣、氣孔等缺陷，若發現有焊接缺陷，必須徹底清除，重新進行定位焊；采用氣體保護焊時，應調試好氣體流量，并送氣30s，把輸氣管內的空氣排凈后，才允許施焊；焊接完畢，應將焊縫表面的雜質清理干凈。為防治焊接變形，必須控制焊縫數量與尺寸（焊縫長度不能超過50mm，焊縫間距要保持在60cm，實際焊腳尺寸不能超過設計焊腳尺寸的50%，且不應大于8mm），還可采用焊件夾具防止構件發生變形。

3.7 緊固高強螺栓

在使用高強螺栓前，必須逐個清理它們表面的油污、浮銹、內側孔壁，并對它們進行防銹處理。緊固高強螺栓必須嚴格按照正確的作業順序進行，而且還得注意整體作業的順序：先緊固立柱，再緊固橫梁；先緊固腹板，再緊固翼板；同一根節柱，要先緊固它上部的節點，再緊固它下部的節點，最后緊固它中間的節點。矩形高強度螺栓，必須擰3次；每個螺栓的初緊、終緊，必須在1d內完成；鋼結構連接完成后，還必須用扭力扳手檢查每一個螺栓，發現問題，立即返工，確保鋼結構整體框架萬無一失。

4 結語

目前，國內鋼結構建筑僅占全部建筑的5%，因而習慣于傳統建筑施工的企業不熟悉鋼結構施工技術。但鋼結構建筑符合可持續發展理念，未來發展前景巨大，應當在實踐中不斷學習，積累經驗，并進行技術創新，以推進鋼結構建筑產業的發展。