大体量钢结构工程跨冬季施工技术要点探析

郭思岐　邢刚　杨隆庆　樊锟　陈恩

【摘要】本文主要针对新疆地区温差较大，冬季来临时气候寒冷的施工条件，对进行大体量钢结构工程施工的结构形式、工期流水等问题做分析，同时明确相应的集中施工原则，以便在跨冬季严寒环境下进行跨冬季的顺利施工建设，从而有效地对施工风险以及施工质量进行把控，并为同行提供一定的理论参考。

【关键词】大体量钢结构;跨冬季施工;技术要点

在进行大体量钢结构施工建设的过程中，需要严格依据施工原则来进行施工建设，从而保障整体项目不会由于恶劣的施工条件而影响到整体的质量。同时在施工的过程中，也需要明确具体的施工流程，保障其施工方案具有合理性和科学性，最后在安全施工方面，也需要符合施工的相关要求。

1. 工程概况

本文研究的工程项目，地理位置位于新疆维吾尔族自治区乌鲁木齐市，其建设区域在山区当中。当地的气温相比较周边市区有一定的温差，一般来说平均低5摄氏度左右。该工程项目一共有6层，其中分为地上的5层和地下的1层，总建筑面积达61333.36 m2。该建筑的高度在27.23m，并且在建筑的地上部分采用了钢结构，还有部分位置使用了钢框架结构类型。该工程建成后将作为图书馆，为此属于一类高层公共建筑类型，需要保障建筑拥有着诸多的使用功能。例如在建筑建设的地下一层需要拥有人防、档案、库房以及设备电气用房等功能等。而作为图书馆，还需要承担起书籍的存储以及阅览等功能。同时该建筑的结构单向长度为133.34m，其中单根钢梁的实际长度为32.3m，而在钢梁的腹板内部，有着密集的设备空洞。

2. 施工原则

由于该工程项目地处新疆乌鲁木齐，属于内陆深处，在地区四周拥有着诸多的高山，从而形成气流的阻隔，让海洋方向来的气流无法有效地进入其中，进而形成了典型的温带大陆性气候。在项目的建设过程中，当地冬季的时间段，平均的气温仅为零下20摄氏度以下。同时，该项目建设的规模较大，因此需要长时间施工建设，从而计划跨越一年当中的四个不同季节。施工期间的夏季同冬季相比，具有70多摄氏度的温度差。特别是在工程项目的冬季施工过程中，由于采用钢结构建设方式，钢构件都会直接暴露在寒冷的空气当中。外部的温度能够使得钢结构的构件发生一定程度的收缩以及膨胀，进而会让焊接的应力产生，让结构出现变形的现象，这种情况的发生都是施工建设团队需要应对的重要问题，因此需要在施工建设的过程中严格依据以下的施工原则，从而保障施工的顺利进行。

2.1 变形协调

在施工建设过程中经常会发生钢结构的变形问题，对于这种无法完全避免的问题就需要采取有效的应对措施，进行变形情况的合理规划，使得尽可能地让结构拥有着合理的受力情况，建筑的整体结构能够处于平衡的状态，因此需要施工建设团队使用科学合理的技术措施，从而满足各种各样的工况需求。

2.2 分区、分阶段控制

在建设的过程中，需要保障避免在一定的区域内或者特定的节点上产生应力的集中，同时还需要保障建设的过程中结合其结构的实际特点，从而对建筑的施工过程进行合理性的分区和规划。对于划分阶段之后的机构来说，还需要进行及时的连接，从而保障施工建设的全过程不会出现断档或者割裂，进而让施工建设具有良好的稳定性，能够在设定的施工周期内完成施工建设。

2.3 對称释放焊接应力

在施工建设的过程中，需要坚持对称释放原则，以此保障施工建设的方案能够按照合理的焊接顺序进行钢结构的焊接，进而拥有着足够的预留空间以及施工的时间，从而对工程项目的整体结构有着较高的精度把控，提升工程项目的整体质量性。

2.4 严控焊接质量

由于该工程项目的地上部分，进行钢结构施工建设的时候，施工期处于冬季严寒环境下，因此外界气温远远低于适宜钢结构施工的最低5摄氏度条件。需要遵从强节点、弱主体的原则，其节点的实际强度能够直接影响整体的结构强度。为此，需要在冬季施工建设过程中对其进行焊接质量的严格控制，从而保障节电连接过程中的稳定性和合理性。

2.5 严格监控

在该工程项目的建设过程中，其结构在空间上具有连续性，同时单向长度值较大，因此需要依据严格监控的原则，从时间、空间等各种角度进行实时严格的监控管理，从而保障结构在施工建设过程中发生的形变程度在合理的范围之内。

3. 施工方案

3.1 钢结构制作以及涂装控制

在进行项目工程的钢结构施工过程中，需要在低温的施工现场当中进行放样，因此会造成铣刨的实际尺寸以及需要切割的尺寸，都需要在设计的过程中考虑到其温度的影响而造成的收缩，因此在进行钢结构焊接的过程中，其焊接的结构需要在构件下料的过程中预先留出焊缝。

3.1.1设备准备

由于进行项目工程施工建设过程中，在冬季的时候施工现场以及制作厂当中的气温较低，因此需要在进行加工制作之前准备取暖以及保温的材料，从而保障该项目能够在极寒的条件下顺利地进行施工建设，保障需要使用的构件质量不会受到严重的影响。一般来说，需要准备的保暖材料主要有毛毡被、保温棉、暖气片以及焊接电加热设备等，以此来应对极寒的天气。

3.1.2负温加工过程

在该过程中，钢结构需要在零下的环境中进行放样，需要相关设计人员结合其温度对于切割以及铣刨的尺寸影响。同时，对于一些拥有着较为复杂的内部结构或者建设要求的钢结构部件，进行零下温度的弯曲加工过程中，需要严格依据制作工艺的规定方向来进行取料。而对于弯曲构件来说，其外侧避免出现高于1mm的缺口，或者出现伤痕。在焊接接头进行构件下料的过程中，首先需要保障符合施工建设的实际工艺，以此来预先留出焊缝可能产生的收缩量。

3.2 现场安装的具体控制

由于受到温度的影响，使得建筑的钢结构构件会有着长度的伸缩，并且，在零下温度的环境下，其构件的尺寸务必会出现较为明显的收缩变化。因此，在项目工程进行实际的构件验收、安装以及校正的过程中，需要结合其温度能够带来的影响，避免对其安装造成严重的不良影响。在零下的环境当中，对于构件的吊装需要严格依据设定的顺序以及方向进行，而在钢结构的安装过程中，都需要保障柱子以及梁等支撑构件都安装完毕之后，才能够进行合理的校正工作。在完成了校正处理之后，需要及时进行永久性的固定处理。在每一天构件的安装过程中，需要形成一个具有良好稳定性的空间体系，从而保障工程项目在安装以及日后使用过程中具有良好的质量性。

在本工程的施工建设过程中，由于建筑的地上钢结构需要在冬季进行使用建设，而外界的温度平均在零下20摄氏度左右，而当整体结构都施工完毕之后已经进入到了夏季，冬季同夏季的温差至少在50摄氏度以上。为此，为了避免不会由于较大的温度差而产生强大的应力，进而导致建筑的结构出现一定程度的变形问题，甚至一些特殊的节点或遭受破坏，从而影响到整体建筑结构的稳定性和质量性，需要在一部分的钢梁焊接位置进行焊缝的预留处理，这样就可以保障在夏季来临的时候，在气温上升到5摄氏度之后再进行焊接处理。

3.3 现场焊接温度的控制

3.3.1 焊前的防护处理

（1）首先需要进行施工现场防风围护棚的设置，其在上部需要保持一定的空气进入量，但是需要避免在雨天有雨水的进入，同时还需要预防小物体的打击的作用。

（2）在中部位置，需要具有较强的抗风性能，避免有大量的冷空气进入其中。

（3）对于缝防风保温棚的搭设来说，最重要的便是需要对其进行稳定性的考量，对于焊接过程中必要的设备或者材料而言，可以进行临时的堆放，同时在保温棚的搭设材料而言，需要进行严密的包裹，以免有强风从底部进入。

（4）最后在预热、焊接以及焊接之后的预处理过程中，都需要采用高温的方式进行处理，具体方式是采用内置的加热煤炉，这样便可以在设置出的围护棚当中形成温暖的环境。

3.3.2 焊钳预热

当外界的温度在5摄氏度以下的时候，在焊接工作的前期就需要利用火焰以及电加热的形式进行处理，同时也可以采用大功率的烤枪，对其100mm之内加热到76～87摄氏度。其中电加热的方式是现阶段对金属材料加热速率最快的方式，同时也是一种绿色环保式的加热方式，能有效地将电能转变为热能，起到加热的功效。因此，本工程当中的加热方式采用电加热的方式进行施工。在进行实际的加热过程中，会有一定量的廢气和废弃物的产生，为了保障施工现场的干净整洁，需要工作人员做好清洁工作。

3.3.3 层温的控制

由于低温环境下的焊接工作，温度流失的速度较快，为此很容易产生脆硬的组织，焊缝的质量受到严重影响。为此需要保障每一个焊接的接头能够在短时间内完整地焊接完毕，并且在工作过程中有专门的技术人员结合其当地的气候情况，进行焊接工作的安排，充分地保障热处理的效果以及防护的具体措施。

特别需要注意的是，焊接过程中，其无法避免产生的裂纹等质量问题需要进行有针对的研究和分析，找出相应问题的规律，从而明确指出温度对于施工建设的具体影响。在施工过程中的材料性质、设备仪器方面，也需要结合其当地的温度变化对其产生的影响，并从施工人员的安全角度出发，进行焊接工作的合理性安排，尽可能地降低非必要的焊接时间，从而提升施工建设过程中的质量性和安全性。并且在进行施工过程中，需要随时随地利用红外测温仪对层间的温度进行监控，从而保障能够依据变化的温度进行合理的施工建设。

4.总结

综上所述，对大体量钢结构工程跨冬季施工技术要点进行探析，首先需要明确在整个施工项目的建设过程中，温度对于钢结构各类部件的实际影响，从而合理进行焊接工作，确保项目工程的质量。

参考文献

[1]杨彦文.钢结构在土木工程施工技术中的应用分析[J].科技风，2020（16）：128.

[2]佟小春.钢结构桥梁工程监理质量控制要点探究[J].建材与装饰，2020（15）：270+273.

（作者单位：中建科工集团有限公司）

【中图分类号】TU391

【文献标识码】B

【文章编号】1671-3362（2020）07-0072-02