建筑工程鋼結(jié)構(gòu)冬期施工技術(shù)研究

李云強

摘要：目前，新一代高強鋼種焊接性試驗研究工作將成為工程必須進行的技術(shù)工作，掌握和研究新鋼種的焊接性是一件十分重要和困難的工作，因此，采用新型工藝、新運條手法進行施焊勢在必行，否則將給工程帶來損失。本文筆者根據(jù)實際工程案例，分析指出了冬期施工技術(shù)中的特點以及難點，并進行了系統(tǒng)的分析，找出了克服難點的具體施工技術(shù)措施。為我國北方地區(qū)冬期工程施工提供了有效的參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：建筑工程;鋼結(jié)構(gòu);冬期施工;焊接技術(shù)

一、建筑工程鋼結(jié)構(gòu)冬期施工技術(shù)難點分析

1、冬期施工安全技術(shù)要求高

冬季寒冷的天氣不僅給施工工藝的多個環(huán)節(jié)帶來影響，還給現(xiàn)場管理人員與操作人員的工作帶來很多不便，極大的影響了施工質(zhì)量和施工進度。因此施工技術(shù)人員要注重施工安全，其中首先要保證結(jié)構(gòu)安全，結(jié)構(gòu)安全是生產(chǎn)安全的前提。對于大量傾斜的單根構(gòu)件在形成框架前需采用大量的臨時加固措施以及預(yù)變形值來保證其穩(wěn)定和設(shè)計就位。操作平臺必須通過設(shè)計計算確定，采用結(jié)構(gòu)型輕質(zhì)類裝配式體系，來保證作業(yè)安全。

2、鋼結(jié)構(gòu)體冬期焊接技術(shù)影響因素多、難度高。

鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)含量高，其中焊接是其關(guān)鍵的施工技術(shù)之一。焊接質(zhì)量常常是施工質(zhì)量控制的難點，特別是在較低溫度下焊接施工時，由于環(huán)境溫度較低，加之高空風(fēng)速較大，增加了焊接接頭的冷卻速度，導(dǎo)致焊接裂紋傾向加大甚至出現(xiàn)焊接裂紋。就拿我單位施工的30000噸太原市田和食品集團冷庫工程來說，經(jīng)歷了一個冬季施工階段，其鋼結(jié)構(gòu)焊接工程所用的14項焊接技術(shù)是十分典型的，其面臨的問題如下：

1）吊裝分段多，現(xiàn)場焊縫長度長，加之厚板焊接，高空焊接仰焊多。

2）高強度鋼材大量運用，低溫焊接沒有太多的成熟經(jīng)驗。

3）高空焊接：焊接的防風(fēng)、防雪、防低溫難度增大;

4）焊工低溫操作，工作效率降低;

5）低溫下焊機工作性能不穩(wěn)定等。

3、鋼結(jié)構(gòu)冬期安裝易受天氣影響、難度大。

大跨空間鋼結(jié)構(gòu)的成形過程是通過吊裝、整體（或部分）滑移、整體提升（或頂升）等施工技術(shù)，從一系列子結(jié)構(gòu)逐步安裝形成最終結(jié)構(gòu)的過程。在施工過程中結(jié)構(gòu)可能因失去平衡而傾覆，或由于結(jié)構(gòu)失穩(wěn)而倒塌，或由于局部構(gòu)件，節(jié)點強度不足而破壞，也可能結(jié)構(gòu)成形后與設(shè)計狀態(tài)相差甚遠。而田和冷庫工程，為了體現(xiàn)冷庫獨特的建筑造形，工程大量采用空間彎扭構(gòu)件，無固定的線形。結(jié)構(gòu)復(fù)雜多變、規(guī)律性少，造成主結(jié)構(gòu)的節(jié)點構(gòu)造相當(dāng)復(fù)雜，節(jié)點類型多樣，使制作、安裝精度難度加大。

（1）鋼結(jié)構(gòu)的安裝難度主要表現(xiàn)：單榀梁跨度大，穩(wěn)定性差，柱梁結(jié)構(gòu)彈性大，如控制不好梁會出現(xiàn)下?lián)虾蛡?cè)向失穩(wěn);在北方冬期施工，梁上的風(fēng)載較大。

（2）高強螺栓連接

高強螺栓連接是鋼結(jié)構(gòu)工程施工過程中的控制重點。高強螺栓連的好壞是影響鋼結(jié)構(gòu)質(zhì)量的一個重要因素，高強螺栓產(chǎn)品說明書中扭矩系數(shù)是常溫下的標定值，影響扭矩系數(shù)的因素很多，如：環(huán)境溫度、終擰時間、擰緊速度等，尤其是環(huán)境溫度的影響最大，一般情況下，產(chǎn)說明書中扭矩系數(shù)是常溫下的標定值，在負溫下要再新標定，否則，仍按說明書給的值控制，有可能使螺栓產(chǎn)生的拉應(yīng)力不足，降低結(jié)構(gòu)的安全度，或?qū)е侣菟〝Q緊，影響結(jié)構(gòu)的安全度。

二、建筑工程鋼結(jié)構(gòu)冬期施工技術(shù)難點應(yīng)對措施

1、冬期超高空作業(yè)安全防護措施

先搭設(shè)空中操作平臺和安全保護繩，保證吊裝時施工人員的安全。工具和所有的電纜電線等都在平臺上栓牢，保證施工時不會下墜，危及平臺上和下面施工人員的生命安全，在電焊焊接時，配備保護板，保證焊渣不會燒到下面的安全網(wǎng)和工人，同時應(yīng)配備干粉滅火器以防起火。焊工應(yīng)穿戴好勞防用品。焊機、起重等設(shè)備必須嚴格執(zhí)行冬季使用的有關(guān)規(guī)定。

2、針對負溫下對焊接技術(shù)的要求，主要采取的措施。

1）結(jié)構(gòu)鋼材的性能等級宜符合C級鋼即具有0℃沖擊韌性的要求，至少應(yīng)符合B級鋼，即具有常溫沖擊韌性的要求，同時焊材的選配應(yīng)達到相應(yīng)要求。

2）焊材選配時，應(yīng)以滿足焊縫金屬強韌性要求為指標，通過調(diào)整焊縫金屬的微合金化的程度，同焊接規(guī)范相配合，使焊縫金屬產(chǎn)生針狀鐵素體而獲得理想的焊縫強韌性。

3）根據(jù)結(jié)構(gòu)特點，編排合理的焊接順序，減少焊接殘余應(yīng)力。

4）制定合理的預(yù)熱溫度，應(yīng)綜合考慮施焊環(huán)境溫度、鋼材材質(zhì)等級、焊件厚度和坡口形式等因素并結(jié)合焊接工藝評定結(jié)果確定。焊前預(yù)熱時，應(yīng)擴大加熱范圍至2倍板厚（常溫時為1.5倍板厚）;加熱方式宜優(yōu)先選用電加熱方式，以保證預(yù)熱區(qū)域受熱均勻，避免母材局部過熱等現(xiàn)象。

5）選擇合理的焊接工藝參數(shù)，控制熱輸入能量，在保證合理線能量輸入的前提下，采用大電流、薄焊道、多層多道的焊接技術(shù)，以提高焊縫熱量，防止淬硬組織的產(chǎn)生。

3、焊工防護及適應(yīng)性訓(xùn)練

1）焊接前對焊工進行冬期焊接施工技術(shù)培訓(xùn)，使焊工明確冬期焊接工藝，嚴格按工藝紀律施工。

2）焊接前，每天由專職焊接管理人員測定環(huán)境溫度及風(fēng)速，并隨時注意天氣變化。

3）雨、雪天禁止施焊。當(dāng)環(huán)境溫度低于試驗溫度時禁止施焊。

4）注意冷空氣對焊件表面對流散熱的影響。當(dāng)風(fēng)速大于5m/S時，禁止柱一梁焊接施工，否則須搭設(shè)防風(fēng)棚，當(dāng)風(fēng)速大于2m/S時，箱型柱一柱焊接須搭設(shè)防風(fēng)棚（防風(fēng)棚應(yīng)可靠，采用四面圍帆布擋風(fēng)，并且頂部來風(fēng)處也應(yīng)遮擋）。

5）預(yù)熱用2～4把燃氣烘槍烘烤。預(yù)熱區(qū)在焊道兩側(cè)，每側(cè)寬度均應(yīng)大于焊件厚度的2倍，且不應(yīng)小于100mm。預(yù)熱溫度用測溫筆在距焊縫中心50mm處測量，達到規(guī)定的溫度后方可進行焊接作業(yè)。

4、焊接材料管理

為避免氫致裂紋的產(chǎn)生，焊接過程中應(yīng)嚴格焊材管理制度，具體要求如下。

1）氣體保護焊采用的二氧化碳，氣體純度不宜低于99.9%（體積比），含水量不得超過0.005%（重量比），以保證焊接接頭的抗裂性能。

2）嚴格焊材庫的管理，焊條必須按標準進行烘干，烘干次數(shù)不得超過2次，在空氣中的暴露時間不得超過2h。

4、冬期高強度螺栓連接措施

1）應(yīng)對土建交出的柱基礎(chǔ)的標高、軸線進行認真復(fù)測，合格后方可進行安裝;

2）經(jīng)常對施工人員進行質(zhì)量意識教育，增強操作者的責(zé)任心;

3）施工中進行全面質(zhì)量管理，嚴格控制各工序安裝質(zhì)量;這樣就保證了柱吊車梁的安裝偏差值在《鋼結(jié)構(gòu)工程施工及驗收規(guī)范》的允許之內(nèi)。

三、結(jié)束語

本文筆者根據(jù)多年的實際工作經(jīng)驗，總結(jié)出了建筑工程鋼結(jié)構(gòu)冬期施工技術(shù)問題，并提出了具體的應(yīng)對措施，僅供參考。