鋼結構吊裝安裝過程中精度控制研究

郝秀運

摘要：鋼結構吊裝安裝是現代建筑行業經常遇到的場景，其中涉及到的精度控制的各種問題。本文以實際項目為背景，詳細分析實際工程中鋼結構吊裝安裝過程中如何對安裝精度進行控制。

關鍵詞：鋼結構吊裝；安裝；精度控制

鋼結構材料以其材料強度高、自身重量輕、密封性好、塑性好、材質均勻、韌性好等特點，在現代建筑業、工業中被廣泛應用。同時在鋼結構材料應用中，也產生了各種建筑難題。其中之一便是施工過程中的精度控制問題，這一直是建筑工程中的難點所在，這個難點決定了整個工程的質量，也是一項亟待解決的問題，這也正是本文所要重點探討的內容，本文通過對鋼結構材料施工過程中的精度控制問題的研究，結合具體案例對這些問題做了較為詳細的論述。

一、項目介紹

河鋼樂亭項目原料場區C型料庫鋼結構工程，其C型料庫總建筑面積86640平米，平面尺寸為152米*570米，寬度為38米跨度*4連跨，長度方向柱距為6米和9米，工程框架梁主要為焊接H型鋼，總用鋼量大約14000噸左右。工程為二層框架結構，二層平臺梁頂面標高26.000米，檐口標高41.200米，框架柱采用H型鋼柱，鋼梁主要為焊接H型鋼梁。關于工程中使用的鋼材焊接方法，全部使用低氫的焊接方法，焊機材料則使用低S、低氫、低P的焊接材料，使用溫度低于-40℃的CO2氣體，焊接過程中控制焊接材料熔敷金屬擴散氫含量小于5毫升/100克，使焊縫中氫含量達到標準要求，以避免由焊縫中的氫源而導致的層狀撕裂問題；Q345高強鋼板焊接，選用強度匹配適當并且塑性比較好的焊材，如Q345 鋼的焊接采用E50型焊條及E5015型焊絲。[1]

二、施工現場鋼結構吊裝精度情況分析

通過施工過程中的實際測量，在加筆者以往經驗，分析出造成鋼結構吊裝精度出現偏差的主要原因如下：一是在鋼梁在組裝過程中，由于構件尺寸存在偏差，起吊后在安裝過程中導致螺絲孔無法與螺絲卯合，因此鋼梁的精準吊裝無法實現；二是對鋼體的焊接導致的精度問題，在焊接過程中，由于鋼板熱脹冷縮，焊接后焊縫收縮經?；驅е乱砭壈鍙澢?，嚴重者會使得粱整體扭曲，導致產生鋼結構安裝過程中出現精度問題[2]。以上幾點是鋼結構吊裝安裝過程過程中對于安裝精度影響的主要因素。

三、吊裝安裝精度控制的具體措施

（一）吊裝安裝過程中焊接對精度控制的影響

對高層鋼結構的焊接所引起的收縮變形，會直接影響到樓層標高的整體。通過多個高層鋼結構的施工研究，筆者通過總結發現有很多原因會導致焊接收縮變形，像焊接時的高溫因素、母材厚度、具體的焊接工藝等。與此同時，在對超高層鋼結構的安裝過程中，另一對安裝精度具有較大影響的是鋼柱對接收縮方面的因素，若不采取有效的控制措施進行精度控制以減小施工誤差，則鋼柱因其材料的彈性因素，其自重產生會產生一定的壓縮，在加上焊接收縮變形造成的誤差，兩者累計起來，將嚴重建筑設計的標高精度。

結合C型料庫案例以及上述現象筆者總結出具體控制措施如下：

設計要求控制加工偏差，尤其鋼柱的負偏差。同時制作時預留焊接收縮量以及鋼柱的自重壓縮量。

安裝過程中，做好精確測量的準備，使每節鋼柱的柱頂標高得以計算。在上節鋼柱進行安裝時，為確保每節鋼柱的安裝標高，要求嚴格控制上節鋼柱的柱頂標高，使其與設計要求相符合。

③ 焊接收縮會與鋼柱的壓縮變形累加，增大安裝誤差。因而，需要根據建筑的設計荷載計算確定鋼柱預留的加工附加量，以此來針對超高層鋼結構的自重壓縮引起的收縮變形量，對該精度進行控制。

（二）吊裝安裝過程中材料形變對精度的影響

第一是吊點的控制。大跨度構件、長細構件以及側向剛度小、腹板寬厚比大的構件等，要對吊點進行計算，為防止局部扭曲、變形和損壞，構件的懸挑部位和捆綁等應采用必要的保護措施。

第二是各種拉條、支撐、隅撐的控制。要對各種拉條、支撐、隅撐的緊固力度進行適度控制，以保障鋼材構件不會產生局部變形或鋼體拉彎。鋼架組裝后應該對鋼架做臨時固定工作，在施工人員暫停施工時或者部分鋼材組裝完成是，應該對已組裝部分做好臨時固定工作，以避免出現因防護不當導致的意外。

（三）吊裝安裝過程中的節點處理對精度控制影響

對高強度螺栓進行連接時，為了防止接合件的錯位和變形，需要在將其結構架設進行適當地調整后，再去矯正對接全件，防止偏差，將接合摩擦面貼合緊密，做完上述準備工作，最后進行螺栓的安裝工作。在安裝期間結合面的貼合程度尤其需要加以注意，為避免貼合面出現間隙需要先使用臨時變通螺栓將其緊固，緊固程度以直到達到貼緊為準。同時要估測對各個節點需要穿入的臨時螺栓數量，以此作為實際穿入螺栓的參考數量，同時注意每個節點的臨時螺栓不能少于2個，以此保證材料間穩定結合。操作過程中避免將高強度螺栓與臨時螺栓混用，避免因螺紋損傷從而導致的扭矩相關計算系數的變化。[3]

在對大六角高強度螺栓進行安裝過程中，應該注意要使根部墊圈有倒角的一側朝向螺栓頭，大六角高強度螺栓尾部的螺母墊圈可以參照安裝高強度螺栓的螺母和墊圈安裝。安裝過程中避免使用螺栓強行穿入；遇到不能穿入的情況，應用絞刀修整螺孔。

在對高強度螺栓進行緊固操作時，要注意分階段操作，主要可分為初擰、復擰和終擰。對于一般節點則可以省略其中復擰部分，大型節點則要嚴格遵守這三個步驟。

第一階段是初擰，由于鋼結構在制作運輸或者安裝過程中不可避免會出現曲翹現象，造成安裝過程中出現材料間的貼合面無法緊密貼合，因此在安裝過程的緊固螺栓階段，就需初擰階段緊固的螺栓將部分力道作用在克服鋼板形變問題上，同時在一個節點上安裝多個螺栓使受力平均。如此，這是為應對鋼材料變形問題的第一階段，即初擰階段，在緊固高強度螺栓時，要根據情況選擇分三個階段和是兩個階段。

第二階段是復擰，針對于大型節點高強度螺栓初擰完成后，第二階段的復擰是以初擰為基礎進行的第二次緊固操作，這是為在確保初擰階段完成后再一次根據初擰結果檢測鋼材料切合程度，據此確保切合緊密的同時節點的各個部分受力均勻。

第三階段是終擰，終擰是針對安裝的高強度螺栓的最后緊固操作。除要求終擰階段操作符合設計要求外，也要將高強度螺栓的蠕變現象加以考慮，這方面通過估算終擰時預拉力的損失，這個值通常為設計預拉力的5%到10%。當螺栓直徑較大時，則取10%，例如M24；螺栓的直徑較小時，宜取5%，例如M16。終擰扭矩按下式計算：

M=（P+△P）·k·d

上述公式中：P—設計預拉力kN（t）；M—終扭矩kN·m（kgf·m）；△P—預拉力損失值，一般為設計預拉力的5-10%；d—螺栓公稱直徑（m m）；k—扭矩系數。

四、結語：

對于鋼結構安裝過程中精度的有效控制，是現代大型建筑工程建設過程中的重要部分和技術難點，對這一環節的有效控制不僅能有效地節約人力物力，縮短工期，也是直接關系到整個項目的工程質量的。本文針對這些問題，給出詳細操作步驟，而有助于解決實際問題，是文章最大的目的。

參考文獻：

[1]尹云廳. 裝配式鋼桁—砼組合連續剛構橋施工技術及控制方法研究[D].重慶交通大學，2017.

[2]欒濤. 某建筑裙房桁架鋼結構工程施工技術研究[D].青島理工大學，2016.

[3]凌鑫. 鋼管混凝土柱內置虹吸雨水管施工期力學性能分析與施工技術研究[D].重慶大學，2016.