钢结构技术在建筑工程中的应用探析

2021-11-24张刚

商品与质量 2021年24期

张刚

泰安市圣园园林市政工程有限公司山东泰安 271000

1 钢结构及其特点

钢结构是将钢材作为建筑材料的结构形式，主要构件涵盖了由型钢、钢板所制成的钢柱、钢梁等。不同构件之间通常利用焊缝、螺栓等施工进行连接。钢结构是当前常见的建筑结构类型之一。钢材作为一种燃点较高的建筑材料，其抗震、抗弯性能良好，在建筑工程应用中不仅能够有效强化建筑物的荷载能力，还能够满足建筑工程设计中的造型需要。弥补了混凝土等建筑材料无法弯曲、拉伸的缺陷。钢结构是由不同型材构成，施工工艺难度不大，构件运输至施工现场拼装，施工周期短，且后期拆卸、加固也较为便捷。钢材料的强度与韧性都较为理想，尤其适用于跨度较大的构件中，通常情况不会由于超载导致突然断裂，且韧性较好，能够容纳不同程度的动力荷载。且钢材优越的吸能性与延展性使得其抗震性能十分良好。相对来说，钢材的耐腐蚀性能较差，应用在建筑工程中需要注意防腐防护，特别是暴露在大气环境中的结构需要高度重视。钢结构建筑材料的特点与性能使得其后期维护费用高于钢筋混凝土结构，但近几年出现了新型钢材具有较高的抗腐蚀性能，已经逐渐普及[1]。

2 钢结构技术在建筑工程中的应用

2.1 选择设备和材料

吊装设备是超高层钢结构施工阶段的常用设备类型，也是施工阶段的核心设备，应结合工程施工场区实际状况，选定适宜位置搭设吊装设备。内爬式塔吊是当下国内建筑领域中常用吊装装备，安装设备时也需考虑到需被塔吊的钢材料的重量，确保吊装设备安置部位的合理性与便捷性。在施工结束后，选定合适时机拆除吊装设备，这就预示着假设吊装设备环节也要考虑到拆除问题，确保设备顺利、安全拆除。

钢结构材料作为超高层建筑主体材料时，在等同的条件下其抗压强度与承载性能节能用于砼材料，但钢质材料存在着导热性、耐火性方面均存在着一定不足。近些年，我国建筑材料学有很大发展进步，研发出耐火钢，将其用于建筑施工领域中有效弥补了传统钢材料的缺陷，其理化、抗冲击性及焊接指标均符合现代超高层建筑对结构建设提出的现实要求。故而，为使超高层建筑安全性得到更好的保障，施工方应严格依照国家现行标准选用耐火钢材料。

2.2 吊装施工技术

在钢结构施工阶段，吊装施工时首个工序，吊装速度与质量关系着钢结构整体施工效果。在正式吊装钢结构前，要求工人依照结构平面与立面形状、结构样式、塔吊数目与方位、当下现场施工条件等，科学设定吊装分区和次序。可以依照施工区域部署情况规划吊装区，可将其分为两个或者四个区域等，确保各个吊装设备使用效率的最大化。针对吊装顺序的问题，多遵照从内到外、从低至高、底层吊装在前的原则，在同个平面中，先吊装中心，而后经由中心缓缓向外部拓展，在一个平面吊装任务完成后，方可吊装较高的平面，以此类推进行吊装施工。在一个平面吊装结束后，需全面检查该平面的吊装状况，确保各平面吊装技术功能均能充分发挥出来。

2.3 螺栓连接

钢结构中的螺栓连接包括普通螺栓与高强度螺栓。普通螺栓施工中常用的普通螺栓均为永久性连接螺栓，在使用前需要对其进行全面检查，检查内容包括螺栓头、螺母要与结构件表面与垫圈紧密贴合；螺栓一段严禁垫两个或以上垫圈，且严禁使用大螺母替代垫圈；动荷载区域与重要部位的螺栓需要使用弹簧垫圈；螺栓的规格、材质需要符合施工设计规范。在螺栓施工中需要根据实际情况选择平接连接、搭接连接以及T形连接等方式。紧固螺栓的过程中需要从中间开始，对称两侧按顺序进行。螺栓紧固标准以连接接头外形控制为准。另外，可采用锤击法对螺栓紧固情况进行检查。高强度螺栓施工中常见的连接形式包括摩擦连接、张拉连接与承压连接，其中摩擦连接最为常用。在高强度螺栓施工前需要对接触面进行清理，保证接触摩擦面的整洁。施工前需要对摩擦面抗滑移系数等数据进行再次核对，校准扭矩扳手等，在验证完成后方可开始施工。在校正结合件、消除结合件变形等情况后进行高强度螺栓安全装。连接中要先用临时螺栓进行定位。高强度螺栓的穿入需要在校正位置后进行，每个节点要保持一致。紧固过程中可以根据实际情况选择扭矩法与转角法。另外，在施工过程中要注意废弃螺栓不得重复使用，露天使用的钢结构在完成高强度螺栓施工验收后需要使用防水或防腐蚀腻子进行封闭处理。

2.4 焊接施工工艺

①焊前检查、清理。采用的焊接材料、设备应与母材相符，保证焊接位置组装精度等均可满足施工要求，若不满足规定要求，需再次进行打磨处理，并将坡口内杂物清理干净。②垫板装配。根据设计要求，合理装配垫板，待焊接施工后，便可按照尺寸切割引弧板、引出板，并进行打磨处理。③焊接环境。为保证焊接质量，须设作业平台，并将防火布铺设到底部，采取一定防风方案。同时将接火斗设于挂篮作业的钢梁接头下方。根据施工规定，在焊接前做好预热处理，保证各项条件均可满足焊接要求。④定位焊。组装完构件，便可通过定位焊进行临时固定，满足施工要求。相比设计值，其尺寸不得大于2/3，长度控制在40mm以内，间隔不超过600mm。同时，通过小直径焊条打底焊。根据既定焊接顺序进行焊接处理。比如H型钢需先进行下翼缘焊接，再进行上翼缘焊接，两端焊接时间不得重叠，要错开一定时间，尽可能降低焊接收缩应力[2]。