钢结构建筑施工工艺初探

刘友庭

（江苏亘盛建设工程有限公司，江苏 淮安 223300）

随着国民经济的发展和人口城市化进程的加快，我国住宅建设持续空前发展，人们的居住条件逐步提高，并对居住质量的要求也越来越高。同时，随着对高层及超高层建筑的结构体系的研究日趋完善、计算技术的发展和施工技术水平的不断提高，使高层和超高层建筑迅猛发展，与此同时，高强度钢结构的建筑也随之应运而生。

1 钢结构的选材

钢结构有很多优点，但其缺点是导热系数大，耐火性差。随着冶金技术的提高，耐火钢的研究成功并投入生产，为钢结构的进一步发展创造了条件。一般高层和超高层建筑当采用框-剪、框-筒结构体系时的经济性统计为：钢结构造价=钢材费用（约占40%）+制作安装费用（约占30%）+防火涂料费用（约占30%），防火涂料所占总造价的比重较大。如果使用高强度耐火钢虽价格略有上升，但防火涂料价格有较大幅度下降，可望部分抵消由此带来的成本上升，而且可靠度及安全性有了一定的保障。

2 钢结构的施工工艺

2.1 箱型柱制作工艺

钢板拼接：由于每段柱高在12米以下，为保证下料后钢板的直线度，首先将两块钢板拼接。钢板两端开坡口。

划线下料：按排料图划线，划线宽度方向留余量3mm，长度方向留余量50mm。中间隔板划线不留余量。

长度方向沿划线每隔5m 钻Φ8mm 孔。

用两台半自动切割机（或双头）沿划线中心同时切割，每隔5米留100mm 不切割，待冷却后再切割。

组装焊接：用H 型钢作临时组装平台，组装前用水准仪将平台找平并将H 型垫实固定。在两腹板上划组装线，组装焊接衬板。

定位焊。在衬板内侧每隔300mm 焊10-20mm 焊缝。

将一腹板与隔板组对，定位焊。

用三根同尺寸的箱体并排，并两点焊。用两边箱体作自动焊机轨道用。

焊接：用两台埋弧自动焊沿同一方向焊接两条焊缝。焊缝两端加100mm 引弧板和熄弧焊。

焊完一层后将箱体翻身，焊接另一面两条焊缝。焊接方法同上。待焊接完毕后再翻身施焊另一面两条焊缝。

焊接完毕，即将引熄弧板在离母材5mm 处切断，并用砂轮机修磨平整，切不可用锤击落；并修磨后的切割面进行检查。

2.2 梁及连接板加工及组焊

下料：型钢采用型钢切割机下料，钢板采用半自动切割机下料,下料后应进行清渣修磨，编号归类放置。

钻孔：先在构件上用划针和钢尺划出孔的中心和直径，在孔的四周（90 °位置）打四只冲孔，钻孔后检查。

高强度螺栓摩擦面处理：喷砂处理高强度螺栓摩擦面的表面粗糙度：喷砂压力约6Kg/cm2，石英砂的粒度1.5～4mm，加工后的钢材表面呈现灰白色。

用电动砂轮机打磨钢板的表面，砂轮打磨的方向与受力方向垂直，打磨范围不应小于4倍螺栓直径，打磨时不应在钢材表面磨出明显的凹坑

3 钢柱的制作与安装

钢柱是高层、超高层建筑决定层高和建筑总高度的主要竖向构件，在加工制造中必须满足现行规范的验收标准。

100 m 高的超高层钢柱一般分为8～12 节构件，钢柱在翻样下料制作过程中应考虑焊缝的收缩变形和竖向荷载作用下引起的压缩变形，所以钢柱的翻样下料长度不等于设计长度，即使只有几毫米也不能忽略不计。而且上下两节钢柱截面完全相等时也不允许互换，要求对每节钢柱应编号予以区别，正确安装就位。

钢柱标高的控制一般有二种方式：

3.1 按相对标高制作安装。钢柱的长度误差不得超过3mm，不考虑焊缝收缩变形和竖向荷载引起的压缩变形，建筑物的总高度只要达到各节柱子制作允许偏差总和及钢柱压缩变形总和就算合格，这种制作安装一般在12 层以下，层高控制不十分严格的建筑物。

3.2 按设计标高制作安装。一般在12 层以上，精度要求较高的层高，应按土建的标高安装第一节钢柱底面标高，每节钢柱的累加尺寸总和应符合设计要求的总尺寸。每一节柱子的接头产生的收缩变形和竖向荷载作用下引起的压缩变形应加到每节钢柱加工长度中去。

无论采用何种安装方式，都应在翻样下料制作过程中充分表达出来，并应符合设计要求的总高度。

4 框架梁的制作与安装

高层、超高层框架梁一般采用H 型钢，框架梁与钢柱宜采用刚性连接，钢柱为贯通型，在框架梁的上下翼缘处在钢柱内设置横向加劲肋。

框架梁应按设计编号正确就位。

为保证框架梁与钢柱连接处的节点域有较好的延性以及连接可靠性和楼层层高的精确性，在工厂制造时，在框架梁所在位置设置悬臂梁(短牛腿)，悬臂梁上下翼缘与钢柱的连接采用剖口熔透焊缝，腹板采用贴角焊缝。框架梁与钢柱的悬臂梁（短牛腿）连接，上下翼缘的连接采用衬板(兼引弧板)全熔透焊缝，腹板采用高强螺栓连接。

由于钢筋混凝土施工允许偏差远远大于钢结构的精度要求，当框架梁与钢筋混凝土剪力墙或钢筋混凝土筒壁连接时，腹板的连接板可开椭圆孔，椭圆孔的长向尺寸不得大于2d0（d0为螺栓孔径），并应保证孔边距的要求。

框架梁的翻样下料长度同样不等于设计长度，需考虑焊接收缩变形。焊接收缩变形可用经验公式计算再按实际加工之后校核，确定其翻样下料的精确长度。

采用高强螺栓群连接时，孔位的精度十分重要。目前制孔一般采用模板制孔和多轴数控钻孔，前者精度低，后者精度高，应优先考虑采用后者。当采用模板制孔时，应保证模板的精度，以确保高强螺栓的组装孔和工地安装孔的精度要求。如果孔位局部偏差，只允许使用铰刀扩孔。严禁使用气割扩孔，若用气割扩孔，则应按重大质量事故处理。

高强螺栓群应同一方向插入螺栓孔内，高强螺栓群的拧紧顺序应由中心按幅射方向逐层向外扩展，初拧和终拧都得按预先设定的鲜明色彩在螺帽头上加以表示。

5 钢结构的防火

要使钢结构材料在实际应用中克服防火方面的不足，必须进行防火处理，其目的就是将钢结构的耐火极限提高到设计规范规定的极限范围。防止钢结构在火灾中迅速升温发生形变塌落，其措施是多种多样的，关键是要根据不同情况采取不同方法，如采用绝热、耐火材料阻隔火焰直接灼烧钢结构，降低热量传递的速度推迟钢结构温升、强度变弱的时间等。

[1]吕烈武.沈世钊.沈祖炎.胡学仁.钢结构构件稳定理论.北京.中国建筑 工业出版社

[2]夏志斌.钢结构设计原理.北京.中国建筑工业出版社

[3]郭耀杰.钢结构稳定设计[J].