土木工程施工中 鋼結構技術的應用

柯錦文

隨著我國經濟的高速發展，土木工程行業在經濟總量所占的比重越來越大，大眾對土木工程產品的要求也越來越高。其中鋼結構技術是土木工程施工中常用的施工技術之一，鋼材也是土木工程建筑中使用的重要材料，采用鋼結構施工的建筑物不僅持久耐用，而且施工方便快捷，能夠充分滿足人們對建筑產品的多方面要求，所以鋼結構是當下建筑工程的主要結構形式之一。加強對鋼結構施工技術的研究，不僅能夠提升土木工程行業的施工水平，而且還有利于促進土木工程行業健康發展，建設更多高品質的土木工程產品。本文以輕型鋼結構廠房的施工為例，結合筆者自身濺射靶材生產基地建設項目的業績，重點對建筑工程中的鋼結構施工技術進行了系統分析，旨在為促進鋼結構施工技術在土木工程領域的應用和發展提供參考。

隨著我國城市化進程的不斷加快，城市中的人口密度越來越大，在這樣的背景下，人們對建筑辦公、娛樂休閑、居住建筑空間的需求增加，這樣同樣刺激土木工程行業的發展，而鋼結構是當下建筑施工中的主要結構模式之一。加強鋼結構施工技術的研究，對于推動土木工程行業高質量發展也有重要作用。此外，從當下的發展趨勢來看，在工民建領域，鋼結構在很長一段時間內都會成為一些公共建筑主要的結構形式，都會被廣泛地應用。因此，加強鋼結構施工技術的研究，是推動建筑行業健康發展的重要措施。尤其是近幾年，隨著科學技術的發展，越來越多的超高層、大型的建筑物出現在我們的生活中，對我們的生活產生了巨大的改變，而這些標志性的大型建筑大部分都采用鋼結構形式。

本文中，筆者結合自身濺射靶材生產基地建設項目的經歷，其中鋼結構部分基本概況：有3 棟全鋼結構框架多層鋼結構廠房，總建筑面積約28000m2，其中1#樓A 廠房為三層全鋼結構框架多層鋼結構，長123.8m、寬38m、最高高度27.2m，單體建筑面積約14100 平方米；1#樓B 廠房為局部二層全鋼結構框架多層鋼結構，長86.8m、寬54.8m 最高高度21.2m，單體建筑面積約7900 平方米；1#樓C 廠房為四層全鋼結構框架多層鋼結構，長53.1m、寬29.2m、最高高度28.4m，單體建筑面積約6200 平方米；在此基礎上，對鋼結構施工技術進行系統分析，詳細介紹了鋼結構施工內容、技術要點以及各種注意事項，還分析了加強監督和管理工作在施工中如何有效開展，以保證鋼結構的施工質量。

一、輕型鋼結構概念和特點

1.輕型鋼結構概念

隨著社會的發展，輕型鋼結構由于施工高效快速，易于安裝和拆卸，在一些工業廠房建設中應用越來越廣泛。一般情況下，輕型鋼結構是由各種型鋼和鋼板經過焊接組合形成梁、柱等的結構，其中常見的型鋼有焊接H 型鋼、熱軋H 型鋼、冷彎薄壁型鋼、高頻焊接型鋼、薄壁鋼管等。在實踐中，經常用于組合柱、大噸位的吊車梁以及鋼屋架等結構，尤其是一些需要承受較大荷載的結構。正因此，在國家工業化過程中，輕型鋼結構被越來越多的靈活運用，在鋼結構建筑產品中占有的份額也越來越大。

2.輕型鋼結構的特點

自從輕型鋼結構使用以來，符合了社會生產發展需要，無論是工業廠房，或者是規模畜牧業的養殖基地，還是其他工業企業場地，都能見到輕型鋼結構產品的靈活運用。輕型剛結構的優勢和特點較多：首先輕型鋼結構具有較高的經濟性，使用中用鋼量較少、投資比較經濟，一般單層輕型鋼倉庫使用的鋼材量僅為16 ～30k/m3，這與同等條件鋼筋混凝土的用鋼量相比少很多，同時還可以節省水泥、木材等其他材料的投入。其次，施工方便簡易，采用輕型鋼結構廠房的施工一般短期內就可以完成，不需要在工地進行，前期即可在鋼構廠進行預制，進行模塊化生產，現場僅需要進行組裝固定，這樣就可以大幅度縮短施工的周期。最后，輕鋼結構的抗震性能較好，鋼材是具有優良延展性能的材料，當遇到地震時，相比一般的建筑材料能夠更好地承受地震帶來的影響。

二、輕型鋼結構廠房施工技術要點

輕型鋼結構是在普通鋼結構施工過程中逐漸發展起來新的建筑結構形式，輕型鋼結構主要是由基礎梁、柱、檁條、層面和墻體組成，輕型鋼結構施工時需要注意多方面的技術要點。

1.材料連接技術

在輕型鋼結構施工中，鋼梁、鋼柱等構件的連接問題是關系輕型鋼結構施工的關鍵技術。實踐中，要根據鋼構件的材料等多種因素來確定連接方式。目前鋼結構使用的材料有優質碳素鋼、低碳鋼以及低合金鋼等，此外，設計師等技術人員還會根據輕型鋼結構構件的形狀、位置等情況來選擇最適宜的連接方式。對于輕型鋼結構廠房的立柱，在連接橫梁、牛腿等構件時，施工人員往往會使用工字或十字方式進行焊接的。如果梁是需要承擔較大荷載的吊車梁時，在連接時就需要采取特殊的方式進行焊接和加固工作，以便于連接處能滿足實際生產的需要。其他連接方式還有很多，如螺栓連接，此時技術人員就需要科學確定螺栓孔的位置，合理的位置能夠最大限度地提高鋼構件的連接強度。

2.涂裝技術

輕型鋼結構廠房的施工過程中，使用的材料主要是鋼材，而銹蝕問題是鋼材使用過程中面臨的主要問題之一，故嚴格保障防銹漆的施工質量是保證鋼結構安全可靠，保障使用壽命的重要手段之一。在具體實施時需要從多方面工作上嚴格控制。首選鋼結構上的防銹漆必須噴涂均勻，但是也要注意防銹漆不能污染錨孔，否則會對鋼結構的連接造成影響。其次，在防銹漆施工作業前必須對鋼結構的所有構件提前進行表面處理，尤其是要對鋼結構表面的異物進行全面清除，確保現場鋼構件表面的銹蝕除掉后才能噴漆，從而保證粘結性。對于鋼構件表面不平整的地方，要讓專業人員按照方案要求進行處理，確保所有鋼構件表面能夠達到要求。最后，防銹漆噴涂完后要進行全面的質量檢查，有缺陷處按照方案要求重新進行噴涂。

3.鋼結構堆放技術

鋼結構施工前，材料進入施工現場要進行合理化的堆放，避免鋼構件被污染損壞，這是保證鋼結構材料質量和性能的有效措施之一。具體來說，第一、要科學設計鋼結構材料堆放的位置和方向，并且要保證材料堆放的面積小于鋼結構現場的施工面；第二、在施工過程中轉運鋼材時，要嚴格按照順序進行，確保轉運堆放區域在機械轉運鋼材的范圍內；第三，如果轉運過程中鋼構件受到外力碰撞變形后，要及時返廠糾正，切勿“帶病上崗”，否則在日后的使用過程中會出現質量或安全等問題。

三、加強鋼結構施工過程中的質量監督

在工程施工過程中，加強過程中的質量監督是確保施工質量的最重要措施，在鋼結構施工時同樣要做好質量監督工作。具體來說，一方面，要對現場的施工人員和焊接等技術人員進行嚴格把關，持證上崗，施工人員是否具有相應的施工經驗，焊接人員焊接的焊縫是否滿足要求，這些都需要進行重點巡視檢查。另一方面，要做好鋼構件廠家預制件生產過程中的監督指導工作，嚴格按照圖紙進行下料制作，嚴禁偷工減料，施工單位要安排專門的技術人員駐廠對預制過程進行監督，發現問題及時整改。現場鋼結構構件和材料的規格和尺寸是否滿足要求，是否按照設計圖紙要求進行加工制作，焊縫是否存在咬合等缺陷，是否已進行防銹處理，這些問題都需要進行重點監督。

1.鋼結構構件加工制作階段的質量控制

輕型鋼結構工業廠房的鋼材在經圖紙設計后，各種構件都要經過精密的加工制作，再運輸到施工現場進行安裝施工。因此，加強鋼構件在工廠的制作控制是保證工程施工質量的重要內容之一。制作過程中施工單位要安排專人對鋼構件的原材料、材質以及構件標準尺寸進行重點巡視，對于重要的承重構件甚至要進行化學成分的送檢檢查，確保鋼材的尺寸、材質上都符合要求。構件的加工廠家要安排專業人員熟悉圖紙，嚴格做好構件制作下料尺寸的把控。尤其是在切割鋼材過程中，要確保切口的平整度，出現切割殘渣時要及時進行清理，例如：在構件需要焊接的邊緣，必須保證3～5 ㎝位置無毛刺、鐵銹等情況。

2.施工安裝階段的質量控制

鋼結構廠房在安裝的過程中，其安裝階段的質量控制需要從加強圖紙的會審、對施工吊裝進行精心編制兩個方面進行。一方面，要加強圖紙的會審，圖紙作為工程施工中的重要依據，鋼結構廠房在施工前，一定要組織相關的人員對圖紙進行會審，同時對施工圖紙中所存在的錯漏及時溝通設計師，在鋼結構安裝前將這些圖紙問題解決，減少圖紙問題給鋼結構安裝帶來的不必要麻煩。另一方面，鋼構件在吊裝階段，要對安裝施工中所出現的胡拼亂湊問題進行全面杜絕。

3.施工中的質量控制

鋼結構在施工的過程中，其主要存在著錨栓不垂直、基礎施工后錨栓預埋水平誤差較大、鋼柱安裝中柱腳底采用大量擴孔技術導致安裝誤差較大等方面的問題。基于這些問題的出現，鋼結構施工中的質量控制，在錨栓施工的進行中需要采取角鋼或組鋼筋對錨栓進行固定，并焊成籠狀，以提高支撐作用。同時，在鋼結構安裝前還需要對建筑物的標高、定位軸線、地腳螺栓、基礎軸線等詳細地進行確認檢查，檢查完成后再進行交接驗收。驗收中，保證基礎混凝土的強度達到圖紙要求，基礎軸線和標高基點齊全與準確，周圍填土必須夯實。在鋼柱的安裝過程中，不僅要保證鋼柱的垂直度，還需要在鋼構件的焊接中保證焊縫的合格，針對出現的不合格焊縫需要按照方案要求進行返修。在鋼構件的噴涂上，需要保證構件表面的整潔度，涂刷的厚度達到圖紙要求，以保證鋼結構整體的質量符合要求。

四、鋼結構廠房施工中常見的質量問題及防治措施

1.預埋地腳螺栓偏位

輕型鋼結構廠房施工時，安裝立柱前施工人員要提前預埋地腳螺栓，往往會出現地腳螺栓偏位的情況，導致安裝立柱時無法安裝螺栓。產生這樣的問題主要原因有：一是施工人員沒有精確定位螺栓位置；二是預埋的螺桿沒有進行有效固定，在澆筑混凝土時被擠壓偏位；三是施工過程中機械或者其他設備碰撞造成錯位。為此，施工人員要對地腳螺栓偏位問題予以足夠重視。在預埋螺栓位置時，需要從中心往兩邊丈量，方可精準確定位置。此外，預埋的螺栓必須單獨固定，嚴禁與鋼筋進行綁扎或者焊接。最后要做好成品保護工作，在地腳螺栓預埋完成后，要及時進行保護，確保地腳螺栓不會偏移錯位。

2.構件拼裝偏差

輕型鋼結構廠房安裝過程中，在拼裝構件時，會出現偏差，這些偏差如果不加以控制，也會對整個工程的施工產生不良影響。鋼柱、鋼梁等構件在運輸、堆放過程中，經常會搬運吊裝，也會導致構件變形。每個構件都存在微小的誤差，這些誤差如果不能及時處理抵消，而是逐步累計起來，從而導致構件的拼裝產生偏差。為了有效避免構件拼裝的偏差問題，要從多方面入手，第一做好構件在運輸途中的保護工作，在裝卸過程中鋼構件一定要堆放平整，避免碰撞；第二對于一些大型、異形的構件，需要使用多臺吊裝機械統一作業完成，所以必須對吊裝過程進行科學計劃與精確計算；第三輕型鋼結構廠房在安裝作業時，必須從中間向兩邊進行作業，安裝過程中隨時進行測量，發現誤差后及時糾正，確保安裝的構件垂直度與平整度等均符合要求。

3.鋼柱垂直偏差

輕型鋼結構工業廠房在建設過程中，必須保持施工質量，各個環節的技術都要符合圖紙要求，其中鋼柱垂直度偏差是衡量立柱安裝施工質量的重要指標。造成鋼柱垂直度偏差較大的主要因素是鋼柱在吊裝完成時，立柱柱腳墊塊還未做好鋪墊工作，或墊塊整體失去平衡，從而導致立柱垂直度較差。為了有效解決這一問題，鋼柱在吊裝完成后，一定要在柱腳的四個方向同時加塞鋼墊塊，以防止鋼柱加荷后會失穩變形。測量校正完成后，要及時進行二次灌漿，并要確保灌漿的密實度。

4.屋面及天溝漏水

天溝（檐溝）是輕型鋼結構工業廠房屋頂的排水通道，在使用過程中，一旦發現屋面天溝出現漏水的情況，就會導致整個建筑結構受到破壞。通常導致屋面天溝漏水的主要原因是施工人員在天溝鋼板搭接的位置沒有進行有效固定，打膠不嚴密存在縫隙等，從而導致漏水。為此，施工單位要認真分析屋頂施工的重點環節，進行專項技術交底，尤其是屋面面板與天溝搭接做法，薄弱位置加強處理，從源頭杜絕滲漏問題。

5.焊接變形缺陷

鋼構件焊接工作較多，操作不當極易造成焊接變形，特別是厚板變形無法用矯平機加以糾正，因此，在焊接過程中，必須避免焊接變形。厚板焊接的焊接變形是由于兩側焊縫的填充量不對稱造成的。應對措施有：一是采用不對稱U 型坡口，小坡口一側清根以后，其熔敷金屬填充量與大坡口一側基本一致；二是焊接過程中多次翻身。

6.高強螺栓連接穿孔率偏差

高強螺栓連接中，較高的穿孔率是安裝順利進行的基本保證，也是客戶技術要求中關注的焦點。應對措施有：一是連接板孔采用平面數控鉆床加工；二是采用套鉆來提高鋼柱拼接點的配合精度；三是截面在800mm＊800mm 范圍內的型鋼用三維數控鉆加工孔。

五、結語

總之，輕型鋼結構技術的發展是一個循序漸進的過程，就目前來看，輕型鋼結構具有廣泛的市場前景，我們要不斷加強輕型鋼結構技術的研究，積極學習借鑒先進的鋼結構技術，將新思路、新技術、新工藝推廣應用到實踐中。同時也要嚴控好施工質量工作，嚴格把關鋼結構的設計、構件制作、運輸和現場安裝等環節。只有這樣，才能更好地控制質量，最終才能把工程建設項目按照業主的要求交付使用，實現經濟效益和社會效益的最大化。