大体量建筑工程钢结构设计与施工技术实践

2019-01-22王京蕾罗庆芳刘英杰

智能城市 2019年7期

王京蕾罗庆芳刘英杰

（1．青岛捷能汽轮机集团股份有限公司，山东青岛 266000；2．杭萧钢构（山东）有限公司，山东青岛 266000；3．大连建源设计研究院，辽宁大连 116400）

1 建筑工程钢结构行业分析

1.1 钢结构行业领域增长

在20世纪60年代晚期，我国建筑结构大多以土建为主，楼房也大多很低，质量和安全性不高。在进入新时期以来，我国政府出台的一系列政策加快了我国钢结构行业建筑领域的进程和发展。另一方面，钢结构建筑的优点得到社会认可，包括城市地铁、高速公路、高架、大型桥梁等基础设施广泛使用钢结构建筑，钢结构建筑相关的钢质量标准、设计建设标准、配套技术规范的不断完善，为我国基础建设做出了巨大的贡献。

1.2 钢结构行业存在的问题

钢结构受自然条件的影响较为严重，如腐蚀等。长时间暴露在潮湿的环境中，钢结构材料容易被腐蚀，被腐蚀后钢结构材料的质量就大大降低，并且影响美观。因此钢结构材料的防腐也是我们需要重视的问题。目前，钢结构材料的防腐措施并不理想，一般是通过在外层涂抹防腐材料来解决这一问题，但这只是从最基础的层面来做到防腐，效果并没有预期得好。如果要保证它在外部不受到空气等因素的侵害，必须要采用新型高效的方法，目前最为有效的防腐措施就是在钢结构材料表层热镀锌，通过表层的锌来实现防腐功能。其次，钢结构的品种和产量不足，当前发展情况下，使用钢结构的建筑非常多，对我国的钢产量提出了很大要求，现在的钢开采提炼产量远远达不到市场需求。同时也说明了市场的广阔，使用范围大，就引出了一个重要问题，普通的标准钢材，并不能适用于各个行业，要想扩展领域，必须根据不同行业工程来研发突出特点的钢结构材料。

2 大体量建筑工程钢结构发展和技术特点

2.1 高层重型钢结构

一个城市的发展思路和发展面貌，在一定程度上和这个城市的地标性建筑都相关。例如：国家体育场（用钢量11 万t）、佛山岭南明珠体育馆（占地22公顷，用钢量6 838 t）、上海浦东国际机场（占地40 km2，用钢量3.3 万t）、沪宁高速公路大桥、北京中关村金融中心（占地6.69公顷，用钢量15 万t）、北京电视中心、清华大学环境能源楼等。这些国家的大型重要工程都批准用钢结构建设，标志着对钢结构建筑的认可，也是对它的重视，对于高层重型结构建筑的发展，有着里程碑式的意义。

2.2 建筑钢结构的特点

新型材料下的建筑结构技术，具有其他材料所不具有的力学逻辑和造型艺术，并得到了广泛应用。不论是高层的重型钢结构，还是大跨度、空间钢技术，或是钢、混凝土混合结构，工程钢都具有传统技术没有的优势之处。

减少占地面积，减少废料的使用和浪费，在建设计划内有对于逾期的消费和支出也是积极有益的。在人员方面，能够较少的使用人员，节省一定数量上人为造成的损失，保证施工精确性和灵活性。

方便性高，能够最大限度地提升室内的一个空间效果，在一定程度上减少混凝土等硬件的立方体积，提现升空间利用度，可以很便捷的分割室内面积较为灵活。而且，钢结构能极大地提高效率，省掉了绑钢筋、模板等环节之后，工程的固定性既有保证，施工又更方便，有利之处非常明显。

节能环保，钢铁建材的发展，能够有着许多建材的优点。抗风，抗震，有着很好的延展性和塑变性的特点，在建筑中极大程度保证了建筑质量和建筑美观，对于它的负重和使用寿命说，是极为便利的。所用的不可再生资源如水泥，砂石等，就不需要那么多，所以是十分理想的节能环保型建筑材料。

3 大体量建筑钢结构的稳定性设计与施工技术

3.1 钢结构的稳定性设计

对于建筑，最重要的就是质量和稳定性，新型钢结构建筑要做到足够的牢固性，不能因为外力等因素而改变它固有的状态和数据结构。例如它抗风性能等结构设计。如果一旦发生结构问题，所造成的后果是难以估量的。所以为保证在施工建设中钢结构的构件不会丧失稳定，在设计过程中遵守以下原则：必须计算好所有的数据信息，设计结构的细部构造，注意减少杆件的偏心，赋予足够的刚度和柔度，在弯曲度的状态下要注意其结构的稳定性能。

拱桥形状的一些结构实际设计，是种靠谱性较大的一种状态。这种拱状的结构，对于几千年以来中国古人的应用以发挥到了极致，例如，在古代建筑中的结构设计，拱廊的建造，能够使得这些建筑历经千年而不修，历经千年而不腐朽，所以我们在现代的钢结构建筑设计中，可以借鉴学习传统技艺中的优点，取其精华。

建筑施工图纸是必备的建造方式用具，要依据现代科学更为有效的办法、策略，得到最为便利的方法去建造，并且要时时进行科学计算的分析，做到预测监控为一体，保证施工时的安全和科学，能够给予施工人员最大限度的安全。同时也使建筑能够以一种新生模式的状态完成。

3.2 大体量建筑常用施工技术

（1）模块化施工。模块化施工是指，一般在工厂内钢结构就已经被固定，施工现场对建筑结构能够进行浇筑，这样的建筑拼接后结构和牢固性较强，这是钢结构建筑的优点所在。它能够把一些复杂的建筑结构进行拆分，分块拼接，更能保证每一个板块的质量。便于在任何地点任何距离的装用。并且，它能够重复回收使用，较少人力和施工。最优的施工方法在于对环境的影响程度降到最小，所以，模块化的施工就很好地体现了这一点，在施工过程的大半部分都在工厂内进行，直接在施工地进行拼装，施工人员需要将一块块钢结构根据图纸准确无误的拼接完成，实现整个建筑成为一个整体。在这个过程中，减少了绑钢筋、建设模板、浇筑混凝土等环节，施工更简单，效率得到极大的提高，在一定程度上节省了大量的人力物力财力。

（2）吊装技术。在施工过程中吊装的时候，传统模式下一般为两种吊装模式，但在吊装时要考虑到周围的环境和吊装需要进行的具体操作，避免碰掉了装饰的问题，所以要首先采用一种较为稳妥的安装方式，进而再采用另一种方式，最大限度地不影响施工的后续进行。

（3）焊接技术。焊接技术是钢结构建设中不可或缺的部分，钢结构所需的材料大部分为钢材，所以材料的拼接必须用到焊接技术。由于钢材焊接广泛应用，出现越来越多新的焊接方法，焊接材料，在数量和种类等方面都有所提升。为保证质量必须对施工人员严格要求，必须有专业的水准，持有有效的上岗证，最好是工作经验六年以上，并且能熟练掌握技巧。在焊接完成后必须保证焊接处的质量，否则会影响焊接施工，完成后必须做好焊缝的处理，坚决不能留下安全隐患。