钢结构施工技术

摘要：钢结构是指以钢材为材料做成受力构件的结构，强度高，自重轻、施工速度快、抗震性能好、节能环保及工业化程度高这些特点都是钢结构建筑的优点，因此其成为了我国十五期间重点推广项目之一。因此，如何精确地确定钢结构安装的施工顺序和采用多种措施提高施工安装的质量便是钢结构工程施工的关键。

关键词：钢结构；施工技术

1 工程概况

某项目总建筑面积5489m2，建筑高度95m，大楼主体采用钢结构。工程设计耐久年限50年，结构安全等级为一级，基础采用1.2m厚筏板式钢筋混凝土基础，强度等级C35。内为地下三层，地上十四层。工程施工中遇到了很多困难，钢管柱承插施工关键技术就是其中之一。

1.1 钢管柱承插施工关键技术

1.1.1 技术特点及难点

该建筑主体为钢结构，结构形式采用钢框架一支撑体系。其中钢柱为直径600mm，厚度为30mm、25mm、20mm 的焊接直缝钢管，用钢量2380余吨。材质除钢柱Q345C外，其余均为Q345B。每个楼层在明层外框的角柱上沿着45度角平分线向内收缩，内收200-300mm不等，该承插节点钢柱共计96根。

在施工技术的应用中，结构逐层内收式的钢管柱承插应用率较低。但是在该项工程施工中主体钢结构所采用的便是该技术。该技术又被称作“移位法”，也就是说伴随着每一层高度的不断提升，柱子会向内以一定的比例发生位移，从而导致柱向一侧出现“内收”。

通过分析可以知道，钢管柱承插施工技术在施工过程中其难点主要内容如下：

a.钢管柱节点的组对：该节点处不但是上下钢管互相承插，同时还通过牛腿把上下钢管柱一级周边框架梁连接为整体的结构。也就是说，钢管的承插轴线、多个框架梁连接节点板所具有的标高以及方位控制都对结构标高、安装质量以及安全性有着直接的影响。正因为如此，该节点组对是作为关键控制点存在的，其也是施工过程中最难的技术点。

b.焊接难度大：该节点处的零部件不但多，而且结构复杂，同时由于受空间的限制，在进行多方位焊接是对焊接质量的要求较高。

c.钢管柱的安装：钢柱标高、轴线以及垂直度在方向控制上也是技术难点。

1.1.2 解决方案

在起始阶段先把牛腿分开，在完成鋼管承插连接的基础上，后组对牛腿的上下翼缘与连接腹板，导致钢管柱的收缩量与轴线出现严重的超差，因而对质量造成极大恶劣的影响；后从确保楼层钢管柱所具有的收缩量与轴线的要求出发，将下柱与牛腿部分组对好通过焊接完成成型，上柱是通过高空安装时将其直接插入牛腿上翼缘与下柱的承插口，这种操作方式存在的难度是不易操作，同时还要求搭设高空操作平台，也就是说需要支付较高的成本。经过研究分析，将技术确定为：先对牛腿部分进行提前制作，然后上柱、下柱、牛腿在1：1的胎具上组对成整体，在此基础上进行焊接，经过检测质量指标满足施工的各项要求，可以将其作为施工方案对施工进行指导。

1.1.3 工艺的实施过程

a.工艺流程

工艺流程依次为：准备、承插节点放样、胎具制作、牛腿部分组对、焊接、上下钢管柱下料、焊接内环板、开槽、组装上下钢柱及牛腿、焊接、探伤检验、进行验收、安装钢柱、校正、焊接、探伤检验以及验收。

b.放实样制作钢柱承插收缩胎具

从制作质量的层面来说，应确保牛腿部分零件的放样所具有的准确度。在具体的工艺流程中应用0.5mm的白铁皮作为基础进行样板制作，准确的放出构件大样。牛腿部分应提前进行组装，同时要完成焊接成型，包括穿心腹板也必须提前进行焊接。由于钢柱重达6.5吨，所以在对场地的要求上是应平整坚硬，确定20mm厚的钢板为制作胎具所用的材料。在制作的1：1胎膜上完成上下钢柱和牛腿组对，应先组对下柱和牛腿，接下来组对上柱。

c.钢管柱节点的焊接

当对已经组装好的钢柱焊接时，应在焊接该节点处由两个焊工同时进行对称焊接，通过这种焊接方式来避免由于变形过大而出现很难校正的校正， 焊接中采用的技术是CO2气体保护焊与手工电弧焊，在焊接是应对坡口处进行打磨清理， 焊接完成后应打上焊工钢印号。钢管柱承插节点处焊缝是一级焊缝，牛腿翼缘焊接、腹板焊接以及钢柱焊缝是二级；钢管柱承插节点处焊缝要求100% 探伤检测， 其余的要求是20%探伤检测，对所发现的不合格焊缝处理后重新进行焊接，并重新进行探伤检测，一直到合格为止。

d.吊装准备

钢柱安装顺序为先建筑中部后四周，先下后上进行。钢柱有箱型与H型两种，根据钢构件的重量、长度、吊点选择的情况，准备足够的不同长度、不同规格的钢丝绳以及卡环。钢柱吊装前，必须对钢柱的中心线和标高、轴线等进行检查，并对钢柱的编号、外形尺寸、螺孔位置及直径、承剪板的方位等进行全面复核，确认无误后办理交接验收。起吊前，钢构件应横放在垫木上，钢柱起吊时不得在地面上有拖拉现象，回转时，需有一定的高度。起钩、旋转、移动三个动作交替缓慢进行，就位时缓慢下落，防止擦坏螺栓丝口。

1.2 实施效果

承插的钢管柱制作改为地面进行，牛腿部分提前制作，然后上柱、下柱、牛腿在1：1的胎具上组对成整体，并采用反变形、火焰矫正焊接，整体吊装等措施，减少高空作业工作量，确保钢柱标高、轴线、垂直度、焊接等施工质量，提高施工效率。该整套施工工艺，具有结构受力合理，抗震性能好、高空作业工作量少，施工周期短、工程质量易于保证等特点。

2 小结

钢材虽然是不燃烧体，但就其本身耐火性来讲，远低于砖石和钢筋混凝土，钢结构建筑耐火性能差。因此，针对钢结构建筑消防安全方面存在的耐火等级先天较低的情况，应鼓励摸索研究钢结构防火保护新措施，研究耐火性能好、时效长、粘结力高的钢结构防火材料以及金属、非金属钢结构复合防火材料，积极应用建筑耐火钢，进一步提高钢结构建筑的耐火性能。绿色建筑，是未来世界建筑业的发展方向，中国与世界建筑业的节能减排任务艰巨。钢结构虽有其独特的优势，但节能减排也任重道远。如何评价和考虑钢的可再生、可循环性在节能减排中的作用仍是学术上和政策上的重要课题。

参考文献：

[1]仇保兴.我国绿色建筑发展前景及其对策建议[J].住宅产业，2011，（3）.

[2]陈禄如.我国钢构行业发展现状与前景[N].建筑时报，2010-03-11.

[3]张光灿.绿色建筑与我国建筑企业发展战略[J].建筑经济，2007，（9）.

作者简介：刘钰，身份证号码：411321198901170018endprint