浅谈钢结构施工技术

薛威

【摘要】钢结构工程具有跨度大、利用空间大、施工速度快、经济且实用等特点被广泛利用于业厂房、体育场馆、高层住宅、豪华写字楼及跨度较大的建筑。随着建筑行业的不断发展，钢结构的造型及结构形式越来越复杂，钢结构的方案设计及工程质量直接影响着建筑结构及使用安全。本文从钢结构的特点及选材入手，论述了钢结构施工技术。

【关键词】钢结构；施工；技术；质量控制

一、钢结构的特点

1.钢结构的特点

在施工时间方面：用于施工的钢结构构件可以是工厂化生产、工业化程度高，现场安装快捷，大大缩短施工的时间；在施工空间方面：钢材抗压、抗侧弯强度大，一般钢材的性能均为混凝土的1.5 倍，特别是其抗拉、弯性能远优于混凝土结构。因此在等同强度的条件下可以缩小截面从而增大了有效的空间；在利用率方面：钢结构建筑的施工材料可以实现再生利用，这样就减少了大量的建筑垃圾，符合环保建筑施工和可持续发展的要求。

此外钢结构抗震性能优良，又有柔性结构、自重轻，能有效地降低地震及灾害的影响程度，可大大提高住宅的安全性。

2.钢结构的不足

耐火性差：钢材的导热系数远远大于钢筋混凝土的导热系数，其耐火性能也远远差于混凝土结构，当在温度达150℃以上时，钢结构需要加隔热层加以保护当温度达到600℃时，钢结构就会基本丧失其全部的强度和刚度。因此在钢结构建筑中抗火被看成重要一环；耐腐蚀性差：由于钢材表面的铁原子与空气中的氧化合会生成氧化铁锈，锈蚀能够引起应力集中，从而危害钢结构建筑的使用安全，使钢结构建筑寿命减短，因此对钢结构建筑进行有效的防腐措施才能确保其使用时间。

3.钢材选择要点

钢材应有抗拉、屈服强度和S（硫）、P（磷）、C（碳）含量的合格保证。所使用的钢材应具有钢材的质量保证书，其品种、规格、性能要符合国家产品标准要求，化学成分也要符合相关要求。钢材表面质量在符合国家现行有关标准规定的基础上，还应符合以下规定：当钢材表面有锈蚀、麻点等缺陷时，缺陷深度不能大于该钢材厚度负偏差值的1/2。

二、钢结构施工技术

1.钢结构稳定性设计的原则

为了凸显钢结构的优势，必须做好钢结构体系以及组成部分的稳定性工作。现在钢结构的设计大多数是按照平面体系来设计的，如桁架和框架。我们要使得这些平面结构不发生平面外失稳，需要从结构整体布局来解决，可以增加必要的支撑构件等。要求平面结构构件的平面稳定计算需与结构布置相一致。

2.钢结构制造技术

对于高层建筑的柱和梁，由于是主要承力构件，其结构制造的几何精度将直接影响到安装精度和承载状况。特别是柱与柱的连结节点，目前大多设计采用非对称V型坡口全焊结构、接触和摩擦共同传力的栓焊结构形式。柱与梁连结节点采用单面V型坡口加钢衬垫全焊形式和腹板栓接，翼缘焊接的栓焊结构。其中栓接螺栓大多采用高强度螺栓，栓接面需进行喷铝或无机富锌防锈防滑漆进行处理，出厂前抗滑移系数≥0.5。

（1）焊接工艺评定实验

对于不同材质、板厚，特别是屈服强度大于420MPa的高强度钢（如国家体育场“鸟巢”），必须根据不同接头形式，确定坡口尺寸和焊接工艺参数进行实验，并对接头焊接试件进行机械性能、弯曲、夏比冲击等检验，达到设计规范要求后，方可进行工厂批量生产。

（2）钢结构的拼装技术

拼装工序是钢结构制造的主要工序之一，拼装质量的好坏，影响到杆件箱口尺寸、扭曲、旁弯等制造几何精度。对于高层建筑的箱形或工型立柱，就显得尤为重要。为保证立柱端面尺寸精度，常对隔板或腹板进行机加工或采用精密切割技术，保证其几何尺寸误差控制在±0.5mm或±1mm以内。同时为减少变形，采用自约束和外力夹紧的它约束方式，满足拼装间隙控制在0.5mm以内。

（3）钢结构工程的焊接技术

钢结构焊接目前大量采用小线能量的CO2气体保护焊，CO2不能低于99.5%，含水量要小于0.05%，其目的就是减小焊接热量产生结构变形，保证钢结构构件的几何精度。同时为提高焊接效率，对于箱形或工型杆件大量采用埋弧自动焊工艺。同时为确保焊接质量，对施工过程的焊材管理提出以下要求：

（a）焊材要求

焊材（焊条、焊丝、焊剂）必须具有质量合格证明，并且在有效期内方可使用。现场设专用焊材存放室，并保持室内干燥、整洁，存放在室内的焊材，必须按种类、型号、规格严格区分，并做好明显的标记，严禁乱堆乱放。对于受潮、药皮褪色、脱落、焊芯有锈蚀的焊条不准使用。

（b）焊材的烘烤和发放

为避免焊条药皮因温度陡降或剧升而开裂，烘箱的升温与降温应缓慢，不允许往正处于高温的烘箱内放入或取出焊条，应待焊条烘烤符合要求并降至保温温度后方可取出使用；从烘干箱内取出的焊条，应盛装在保温筒内，数量应根据实际施焊需要而定；从烘干箱内取出的焊条应在四小时内用完，剩余焊条需重新烘烤。重新烘烤次数不能超过两次。

（c）对焊材烘烤人员的要求

①焊条烘烤员应能区分不同型号、规格的焊条，熟悉各种焊条烘烤温度和恒温时间，熟练操作焊条烘烤设备。

②每次烘烤焊条前，应在开包后认真检查焊条的型号是否正确，有无质量问题，确认无误后，方可放入焊条烘箱中进行烘烤。

③负责焊条的领取、发放和回收，并做好焊条发放和回收记录、烘烤记录和环境监测记录。

（4）钢结构的精确制孔技术

根据规范要求，任意两孔间距允许偏差为±1.0mm（≤500mm）；相邻两组的端孔间距离允许偏差为±1.5mm（≤500mm），因此，为保证孔群的位置精度，工艺上常采用精确划线，卡钻孔模具进行钻孔工艺。划线时充分考虑工厂制造与现场安装时的温度差异，采用温度补偿技术，满足孔群精度要求，并确保现场安装符合设计的需要。

3.安装质量控制

钢柱垂直度控制：做好各个首吊节间钢柱的垂直度控制；钢柱校正在初拧前用长水平尺粗略控制垂直度，待形成框架后进行精确校正；焊接后进行复测，并与终拧测量结果作比较，以此作为下一步施工的依据。标高控制：高层的竖向传递采用钢尺，通过预留孔向上量测，每层传递的高程要进行联测，相对误差应小于2mm；确定各层柱底标高50cm线及梁标高10cm线，通过控制柱底标高来控制柱顶及梁标高。在每6～9层高度要进行绝对标高的复核，采用全站仪从±0·00向上进行已安装构件标高的复核，有较大误差时应分析原因加以调整。工程按最高建筑物整体垂直偏差不超过25～30mm精度要求进行控制（规范值为H/2500+10，且≤50mm）。

三、结束语

钢结构因具有自重轻、强度高、工业化程度高等优点，在建筑工程中得到了廣泛的应用。相信通过加强对结构的整体稳定、局部稳定以及平面外稳定的设计，克服结构设计缺陷，加强制造过程的有效控制，强化监理监管职能，其工程质量、安全、工期等得以保证。

参考文献：

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