建筑工程中鋼結構技術的應用探析

魏世明

（孝義市住房和城鄉建設局，山西 孝義 032300）

0 引言

隨著社會經濟的發展，各界對建筑建設品質的要求有所提高，建筑行業需順時應勢，注重各項主流技術的合理化應用。其中，鋼結構技術在建筑工程中占據較大的比重，直接關乎建筑的功能適用性、結構穩定性等多個方面，因此加強鋼結構技術的探討與研究十分必要。

1 工程概況

某建筑工程總建筑面積27780.16m2，抗震設防烈度為7度，采用丙類抗震設防分類標準。于本工程項目中，11#包裝車間基礎設置為獨立基礎，于該處搭建穩定可靠的鋼結構，設計使用年限25年。

2 鋼結構的施工流程

2.1 鋼結構廠房施工流程

鋼結構廠房的基本施工流程為：準備工作→材料及配套設備進場→主體框架總裝→配套構件安裝→防銹處理→屋面系及地面系安裝→內部裝飾施工→拆卸（無需使用的施工設備、臨時結構）→質量檢驗。

2.2 屋面系施工流程

屋面系基本施工流程為：準備工作→主梁吊裝→屋面檁條支撐系安裝→天溝安裝→配套管網（目的在于起到防排水的作用）。

3 鋼結構構件加工制作

3.1 測量放樣

用金屬針刻畫放樣，在作業臺上放出大樣圖，此部分統一按照1∶1的比例原樣放樣；部分構件無特定的尺寸要求，在條件允許的前提下，可縮小放樣，但需要注重與其它構件放樣結果的協調性。

3.2 下料

以工藝詳圖為準，由專員精細化下料，嚴格控制切割尺寸，誤差不可超過±1.5mm；具備全自動切割的條件時，進一步提高精度，誤差不超過±1.0mm。切割后，主體尺寸需滿足要求，邊緣應具有光滑性與平整性。

3.3 成孔及校正

在鋼構件表面鉆進成孔，此項操作的可選方法較多，包含氧割、鉆孔、沖孔等，具體至鋼結構廠房施工中，鉆孔的方法取得廣泛的應用；鉆孔后，詳細檢查孔位，安排校正，具體可在物理校正、化學校正中靈活選擇。

3.4 總裝

以斷焊的方法完成總裝作業，由具有資質的員工操作，嚴格控制全斷面內的焊縫長度，要求其不大于設計標準的2/3；合理協調，盡可能在全斷面內均勻分布斷焊；針對部分區域結構偏復雜的情況，需要根據實際需求提前搭設作業平臺，于該處開展焊接作業。

3.5 焊接

設備通常選用的是門式埋弧焊機，注重細節，避免虛焊或是其它的焊接質量問題。

3.6 防銹處理

為避免鋼結構銹蝕現象，宜采取自動噴丸除銹工藝，在此基礎上，涂抹底層防護漆，起到全面防護的作用。

3.7 質量驗收

前述提及的各項工作均完成后，對鋼結構整體和局部做詳細的檢查，判斷是否有質量問題，若存在則安排返修，直至滿足要求為止。

4 鋼結構基礎施工

（1）預埋環節，準確把控好地腳螺栓的布設位置，以便上部結構的順利安裝，并保證該部分結構的穩定性。

（2）考慮到螺栓的緊固強度要求，遵循標準化的施工原則，條件允許時盡可能用統一預制的鋼制模輔助定位。

（3）螺栓預位后，先做詳細地檢查，判斷螺栓絲扣的標高是否達標，確認無誤后，將其焊接至鋼筋網上。

（4）在螺栓外表面加裝保護殼，起到防護的作用，以免因磕碰或其它原因而導致螺栓受損。

5 鋼結構安裝

5.1 施工準備

（1）吊裝前，先參照構件明細表，對進場的構件做詳細地檢查，任何不滿足質量要求的構件均不予以入場。

（2）預埋件、廠房基礎等均屬于隱蔽工程，需要加強質量控制。在前期準備階段，則著重校核構件軸線位置、標高偏差等，確定準確的定位線，用墨盒將其彈出，作為正式作業的參照基準。

5.2 鋼結構安裝

（1）在現場配備2臺12t汽車吊，用于高效吊裝鋼構件，對于各類小型構件，可靈活調整為人工吊裝的方法。

（2）主梁的跨徑較大，高空作業的風險較高，出于安全層面的考慮，先在地面組裝成型，確認無誤后再整體吊裝，期間由專員輔助調整，使被吊裝的主梁具有平穩性。

（3）吊裝具有安全、連續的特點，要提前做好吊裝順序的規劃工作，以此為引導，高效吊裝。

（4）承載鋼柱吊裝期間，及時檢測鋼柱的位置并加強校正，確保其有足夠的準確性；此外，還需保證鋼梁有效拼裝到位。

（5）待承重鋼柱和鋼梁校正工作落實到位后，盡快安排兩榀間橫向系桿的安裝作業，以提高主體結構的穩定性。

（6）附屬構件包含檁條、支撐系等，需在主體結構吊裝期間根據工程要求同步安裝至指定位置。

5.3 鋼柱的吊裝與校正

（1）人工輔助提升預位，以便正式吊裝順利進行。構件預位后，采用螺旋法吊裝，具體如圖1所示。

圖1 螺旋法吊裝示意圖

（2）平穩起吊，構件距離地面0.2m時暫時停止吊裝，安排專員全方位檢查吊索和吊鉤，判斷是否有失穩的情況，同時開啟回轉剎車系統，繼續后續的吊裝。隨著承重鋼柱吊裝進程的推進，及時檢查其與安裝作業面的位置關系，相距約40mm～100mm時，注重對被吊構件的調整，需要瞄準基準線，由專員謹慎操作吊裝機械，準確地將承重柱插至錨固螺栓處，確認位置無誤后，采取有效的固定措施。在對承重鋼柱做校正時，及時觀察底部和標高控制塊，目的在于判斷是否存在脫空的情況，若有則需處理。校正后，安排起重機脫鉤。

（3）在現場配套經緯儀，用該裝置完成承重柱的豎向校準，具體如圖2所示。

圖2 鋼柱垂直校正測量示意圖

5.4 鋼梁的吊裝與校正

（1）鋼構件到場后，先根據要求拼裝成型，再組織吊裝作業，使鋼構件準確到位。承重鋼梁翻身起板時，采取兩點平衡法，以維持結構的平穩性，期間可由人工輔助操作。

（2）承載鋼梁翻身后，先安排試吊，檢查各吊點的受力情況，合理狀態是吊點受力具有均勻性；此后，人工輔助拉動調控繩索，使承載鋼梁轉動預位，再對承載梁孔道做有效的固定處理；而考慮到孔道的穩定性要求，可用高強螺栓予以固定。起吊示意圖如圖3所示。

圖3 鋼梁的起吊示意圖

（3）在吊裝首榀承載鋼梁時，為了保證吊裝的穩定性，增設四道臨時支撐攬風繩；對于后續的各榀承載梁，采取屋面檁條和橫向連系梁補強的處理方法。而具體至本工程中，橫向跨徑達到24m，為此臨時加固構件的數量需達到5道或適當增加。以吊線法檢測垂直度，確保無誤。

（4）鋼梁吊裝期間協同開展校核工作，保證承重鋼柱所處位置的準確性，主梁設置到位后，在確認無異常狀況的前提下，方可松開纜索。

5.5 柱底板墊塊安裝及二次灌漿

（1）承重鋼柱安裝時，在底部端頭設墊板，以便更為靈活地調整承重柱的高程。

（2）測定基礎結構表面高程、承重柱底板高程，求得兩項數值的差值，由于該結果與墊板厚度一致，因此可以根據差值確定墊板的合適數量。材料方面，以鍥鐵和墊鐵為主，共同組成墊板。

（3）鋼結構主體吊裝到位后，對其位置、穩定性做詳細地檢查，若無誤則安排注漿，此處施工所用的砼比柱結構砼標號高一級。

5.6 高強度螺栓施工

連接采用到高強度螺栓，先清理接觸面的雜物，再將該螺栓安裝到位。從中間開始緊固，逐步向邊緣推進，并優先完成主體結構的緊固作業，在此前提下方可緊固次要構件。梁柱連接點緊固時，按照上、中、下節點的順序依次進行。

5.7 檁條及支撐系統的安裝

（1）主體鋼結構吊裝期間，同步組織檁條、橫向支撐系統的吊裝作業。

（2）承重柱間距為6m，配套滑輪裝置，以便更為輕松地完成檁條的安裝；檢測螺栓孔的位置并予以校正，合理控制好緊固力，避免過大或過小。

（3）吊裝作業落實到位后，檢測構件在水平度、垂直度方面的實際情況，根據實測結果予以靈活調整；向承載柱間配套水平支撐系。以微調的方式對橫向連接系做靈活的調整，在不影響結構位置和穩定性的前提下，適當放松一側連接強度，經過對豎向柱的有效調整后，使其達到垂直狀態，此時可以對連接系做緊固處理，但依然需要加強對緊固力的有效控制，既要保證穩定性，又要避免局部應力過于集中。

（4）梁隅撐由地面連至頂梁，先組織吊裝作業，到位后再與屋面的檁條連接。

（5）在屋墻面系桿和拉桿安裝期間，根據實際情況靈活地對檁條的水平度做合理的調整，對彎曲變形的檁條，要及時糾正，使其恢復正常形態。

6 施工技術控制要點

6.1 吊裝技術控制要點

（1）吊裝前，加強對設備、材料的全方位檢查，排除安全隱患。操作掛籃、爬梯所處位置應準確，吊裝條件良好，不可出現安全事故。鋼柱吊裝時可能與地腳螺絲碰撞，為此需采取有效的防護措施，以免構件因碰撞而受損。安排專員檢測吊裝高度和垂直度，予以有效的控制，最大限度減小偏差。在埋件安裝前，測設中心線，于指定位置將埋件安裝到位，必須確保構件對準中心線與埋件，此時有利于后續測量、校正工作的高效開展。在對埋件做固定處理前，先予以校正，盡可能提高精度，而后再采取固定措施，以免埋件在混凝土振搗作用下發生移位現象。

（2）埋件精度會直接影響到鋼結構的安裝和定位效果，因此有必要加強控制。在基礎面中投放軸線并閉合，最大限度減小對埋件安裝精度的影響。準確確定具體的型號，將埋件放置在指定位置，經過對軸線的檢查后，若無誤，則對埋件采取固定措施；若偏移量較大，需要先糾正至許可偏差以內，再予以固定。柱底面可能存在渣土、浮銹，為此需將該部分清理干凈，更有利于下節鋼柱與上節的重合。

（3）合理選擇吊裝綁扎點，于指定位置準確完成綁扎作業。吊裝時，加強對鋼結構垂直狀態的檢查與控制。為確保在旋轉、交替移動等操作中無明顯的擺動現象，向墊木中放置鋼構件。在鋼柱中綁扎爬梯，確保其有足夠的穩定性，以滿足施工期間臨時垂直交通要求。合理拉設纜風繩，起到輔助調控的作用，避免鋼柱吊裝時出現大幅度晃動乃至安全事故。在鋼梁吊裝環節，要全面清理該處附著的污物、浮銹等雜物。加強對標高與鋼梁軸線的檢測，根據實測結果靈活調控，有效提高鋼梁吊裝精度。為給鋼梁安裝創設便捷的條件，需按照特定的順序依次吊裝，每次吊裝時均要檢測框架的垂直度，采取針對性的控制措施。鋼梁安裝時加強檢測，以免出現較大的偏差，臨邊鋼梁安裝時潛在諸多安全隱患，為此需用安全繩輔助操作，切實保證吊裝安全。在現場配套移動式操作平臺，以滿足鋼梁的吊裝施工要求。局部需焊接，為此加強質量檢驗與控制。所構建的移動式操作平臺要能夠滿足高空作業的要求，例如鋼梁翼緣的焊接則可以在該平臺上完成，一方面給施工創設了便捷的條件，另一方面有效保障作業人員的人身安全。

6.2 焊接技術控制要點

（1）焊接是鋼結構施工中的重點環節，直接影響到鋼結構的穩定性，因此需要加強對焊接技術的控制。在鋼梁焊接時，通常選用的是坡口技術。按特定的流程有序焊接，先將頂梁柱和梁節點的焊接工作落實到位，再轉向梁柱底部，最后將中間區域的梁柱節點焊接好。部分構件存在對接的要求，例如柱與梁、柱與柱的對接，此時較為合適的是對稱焊接的方法，以免出現變形現象。在對鋼墊板、引出板等部位做坡口焊接處理時，需要先預熱，確保焊接質量能夠達到要求。

（2）鋼結構焊接時，挑選合適型號、質量可靠的焊材，要求配套的焊絲、焊條、焊劑均滿足要求。以抽樣檢測的方法判斷焊接材料的質量，確認無誤后方可投入使用。為提高焊縫的強韌性，焊材的合理選擇極為關鍵，需加強對焊材中微合金化程度的有效控制。焊材入場后，妥善保管，以免因受潮或其它原因而出現問題。日常管理工作中，定期檢測庫房的溫度和濕度，確保存放在現場的焊材均能夠滿足質量要求。存放時，配套合適的專用貨架，避免焊材直接放置在地面。根據焊材的規格，分類存放到位。為減小焊接誤差，合理選擇自由端，同時靈活布置桿件，要求其位置具有合理性。按照特定的順序依次完成各部分的焊接作業，加強對各道工序的檢查，若有問題則返工，力爭在源頭上處理好問題。

（3）坡口處的處理可采取窄間隙、小角度的方法，從而減小收縮量。此外，多層多道的方法也有利于實現對收縮量的有效控制。合理預留收縮余量，采取此方法有效避免焊接中拼裝塊變形現象，此外需及時檢查桁架并對其加以矯正。焊縫表面存在缺陷時，用砂輪對其做適當的打磨處理；如有咬邊、焊縫尺寸偏差，則視實際情況補焊。

（4）焊接環境也會對焊接作業造成影響，因此需予以高度的重視，具體考慮到風速、濕度、溫度等。通常，焊接濕度在90%以下為宜，構件的溫度加熱至20℃以上方可組織焊接作業。焊接時，根據工程建設標準，嚴格控制電流值、焊接速度等關鍵的參數。

7 結束語

綜上所述，鋼結構具有輕便化、穩定可靠等特點，將其應用于建筑工程中是發展趨勢。鋼結構技術的應用水平已經有較大提高，應用過程中，尚存在一些問題有待解決。本文圍繞鋼結構的基礎施工到主體安裝施工全過程進行總結分析，并指出各環節的施工要點，為現行的鋼結構施工提供全面的參考。在后續的發展中，相關技術人員仍需加強探索，持續提高鋼結構技術的應用水平，促進建筑事業的良好發展。