探析建筑鋼結構施工技術與質量控制的措施

張夏瑜

（北京城建集團有限責任公司，北京 100088）

0 引言

建筑行業的蓬勃發展，促使鋼結構產業迅速崛起。建筑鋼結構施工周期相對較短，且鋼結構自身有較強的防震能力。此外，鋼結構所用的材料可以回收再利用，符合建筑行業可持續發展的理念[1]。建筑鋼結構施工期間，要加強對鋼柱、基礎工程以及鋼構件焊接、拼裝質量的把控，合理選擇可行、先進的施工技術，有效提高建筑鋼結構整體施工質量。

1 工程概況

本工程為哈薩克斯坦阿斯塔納市新交通系統輕軌一期（機場至新火車站路段）工程，該項目起于阿斯塔納國際機場，止于新火車站。本文主要以一期工程中101車站至113車站（含出入口）、112站B出口及主梁、113站鋼結構天橋為例，對建筑鋼結構關鍵施工技術以及質量控制措施進行探討。車站主要采用路側式、路中式車站，在主體結構外部設置鋼罩棚。車站的頂部設計為雙向拱形曲面，側面設計為向室內傾斜平面。結合建筑表皮構造特點，所采用的鋼罩棚主要為菱形網格結構，網格邊長為3m×3m，支撐在首層頂梁上。在本工程中，鋼材使用的強度等級是Q345-D。為提高鋼結構的防銹效果，采用涂層形式進行防護，防護形式主要分為兩種：①內防護（在不受紫外線照射的區域使用）；②外防護（在紫外線照射的區域使用）兩種。其中，表1為13個車站的車站概況以及結構形式。

表1 車站概況與結構形式

2 建筑鋼結構施工技術要點分析

2.1 平面布置和結構選型

首先，在進行建筑鋼結構平面布置時，要力求整體結構相對平整、分布勻稱。在同一建筑平面內，變化幅度盡可能小，以防由于受力分布不均而影響到鋼結構的整體穩定性和安全性。其次，平面布置和結構選型期間，要充分發揮鋼結構所具有的抗震性能，對風力作用引發的平移問題進行合理控制。比如，在開展101站平面布置工作期間，選用的是路側島式車站，總長達到了100m，總寬為19.5m，共分為上、下兩層，分別為站廳層、站臺層，局部設置地下室。車站主體結構采用的是鋼筋混凝土框架，橫向共三跨、軸距6.45～6.60m，縱向共八跨、軸距12.0～13.6m，采用的是獨立承臺樁基礎（端承摩擦樁）。主體結構外部設置鋼結構罩棚，鋼罩棚的頂部為雙向拱形曲面、側面為向室內傾斜的平面，建筑高度為18.2m。根據建筑表皮構造，鋼罩棚采用菱形網格結構，網格邊長為3m×3m，支承于首層頂梁上，圖1為101站平面布置圖。

圖1 101站平面布置

2.2 鋼柱施工技術

作為建筑鋼結構重要的施工內容之一，做好鋼柱部分施工技術的應用有著重要的意義。鋼柱施工期間，一方面要明確鋼柱實際長度、取樣模板等內容，同時還要結合現場實際情況做好測量[2]。另一方面，要結合現場情況對不同節段鋼柱進行編號，并嚴格按照施工方案進行施工。這一過程中，要及時做好糾偏工作，以防影響到鋼結構整體施工質量。

2.3 鋼結構制作、吊裝技術

為確保鋼結構施工環節的有序開展，施工過程中要應用好鋼構件精加工、表面處理以及運輸、吊裝技術。尤其在進行鋼構件的現場吊裝工作期間，要嚴格按照吊裝流程進行操作，合理使用現場的掛籃、爬梯等設備。對于第一節鋼柱的吊裝，要將其準確埋設在預定位置，并使用合理的連接形式進行加固。需要注意的是，吊裝期間要結合鋼結構的實際情況，選用合理的吊裝設備。吊裝過程中要明確吊裝高度、平移形式[2]。在本工程中，所有使用的鋼構件均在精工工廠進行加工制作，制作完成后在工廠完成底漆、中間漆、一道面漆，之后將其運輸到施工現場。吊裝期間，構件打包長度控制在12.5m，寬度控制在2.7m，高度控制在2.0m。當鋼構件運輸到現場之后，在地面利用兩臺25t汽車進行吊裝。具體施工過程中，預先拼裝為分片，再利用50t汽車吊輔助高空吊裝。在本工程中，101至111站為路側式車站，單側不便于吊裝，因而主推累積滑移方案；對于112至113站，鋼罩棚采用汽車吊雙側吊裝方案，對于其鋼天橋部分，也采用汽車吊吊裝方案。

2.4 鋼結構連接技術

鋼結構連接主要采用的方式有兩種：焊接、栓接。對于焊接方式而言，利用焊接工具對鋼構件的局部位置進行加熱、加壓，進而實現鋼構件的緊密連接，這一過程可以根據實際情況選擇相應的填充材料。施工期間，主要用到的焊接技術包含熔焊、壓焊兩種。調查數據顯示，鋼結構焊接是最為常見的連接方式，比例可達90%以上。鋼結構的另一種連接方式為栓接，這一連接方式主要通過螺絲、螺母之間的咬合作用而賦予鋼構件一定的抗剪、抗扭能力。螺栓連接有著一定的優勢，比如易于裝拆、便于檢修，且栓接過程中不會改變接頭位置的成分、形狀[3]。但是，采用螺栓連接的方式經常在縫隙位置產生腐蝕問題，進而影響到鋼結構的耐久性，施工期間要對栓接部位進行防銹處理。在本工程中，由于項目所在地阿斯塔納市的冬季時間較長，氣溫相對較低。鋼結構采用低溫焊接的方式，會導致鋼材在焊接前后產生較大的溫度變化，因而在鋼結構焊縫接頭位置易出現冷裂紋現象。因此，在低溫焊接時，須采取相應的工藝和技術措施，保證鋼結構低溫焊接質量。在現場焊接過程中，主要采用的焊接技術有兩種：①CO2氣體保護焊（FCAW）；②手工電弧焊（SMAW）。具體施工期間，對于箱型構件的焊接，兩個對稱的面板要求兩個焊工（焊工1與焊工2）同時對稱施焊（見圖2）。對于整體框架的焊接，按照結構單元安裝的先后順序，先立面再平面，同一結構面內焊接順序為先主桿件、后次桿件，每個結構面焊接形成空間穩定體系后，才能進入下一個結構面的焊接，以提高結構的整體穩定性，降低安裝累積誤差。

圖2 箱型構件對接焊縫

3 建筑鋼結構質量控制措施研究

3.1 施工期間質量控制措施

首先，施工過程中要嚴格按照施工方案進行操作，發現問題及時與設計人員進行溝通并協商解決。其次，正式施工之前要熟悉施工設計方案，對施工環節中所用的各項施工技術與工藝進行了解。此外，加強對施工材料質量把控，嚴禁出現以次充好、偷工減料的問題。另外，加強對鋼構件表面防銹處理質量的控制，提高鋼結構的美觀性與防銹效果[3]。

3.2 基礎工程質量控制措施

在開展基礎工程施工工作時，要與土建人員進行密切的溝通，保障預埋螺栓的施工質量。結合基礎工程的施工進度，有序進行螺栓預埋，這一過程中要確保栓口不被混凝土掩埋，并嚴格控制好預埋螺栓的數量與距離，將螺栓之間的距離控制在誤差范圍以內，以免影響到后續的施工。

3.3 焊接質量控制措施

一方面，鋼構件對接期間要設計好焊接收縮余量，在確保焊縫質量達標的情況下，盡可能降低坡口尺寸；另一方面，為減輕焊后變形問題，在裝配、焊接過程中要合理利用工裝夾具以及工藝隔板、撐桿等輔助設施。此外，在同一構件上進行焊接時，要考慮到熱量分散問題，宜采用對稱分布的方式進行焊接。另外，對于焊縫較多的鋼構件，要事先明確焊接順序。

4 結語

建筑鋼結構施工質量受到施工技術、外界環境、鋼構件自身性能等多方因素的影響。施工期間，要加強對各環節施工質量的把控，合理選用施工技術與工藝，提高建筑鋼結構的整體施工效果。