钢结构技术在建筑工程中的应用探析

2021-12-05郝华姣山西省工业设备安装集团有限公司

门窗 2021年1期

郝华姣山西省工业设备安装集团有限公司

1 前言

近年来，随着社会经济的发展与城市化进程的加快，大量人口涌入城市。为保证人们的日常生活需求能够得到满足，可在城市规划建设过程中积极应用各种新型建筑技术，改变城市建筑的设计形式，以此不断推动城市发展。其中，装配式钢结构施工技术在一定程度上能够实现分段组装，充分保证科学性、稳定性。

2 钢结构在建筑施工中的特性

2.1 施工速度快、成本不高

钢结构成为现代建筑施工中的主要形式之一的原因，主要在于建筑工期短，施工速度快。钢结构在施工过程中大多数都采用的一体化安装，这都大大减少了施工所使用时间，提升了施工的效率，同时还降低了施工所需要的成本，更是为建筑提供了强有力稳定的保障，让建筑变得更加经久牢固。

2.2 属于环保材料

近年来，随着二氧化碳的大量排放和人类对于自然环境的各种破坏污染，现代人对于环境的保护问题尤为重视。我国一直都提倡经济社会可持续发展和环保的理念，这在现代施工建筑中，钢结构的使用就是极好的体现，钢结构是可以用来再次回收利用的原材料，属于环保材料，在建筑施工中钢结构的使用能大大减少施工和时间和成本，对于多余或废弃的边角料也都可以投入到下一次的使用当中来，同时在建筑中对于钢结构的使用也是国家所推崇和鼓励的。

2.3 在实际建筑中的实用性

钢结构因为原材料的缘故，具备抗震、重量轻、强度高等多方面的优势。在实际建筑中，不管从建筑方式、使用方法、实际运用设计等方面来说，都是极好的选择，且还具备灵活使用的特性，可以用在建筑中的各个地方和位置。可以给予建筑物更为广阔的空间，让建筑内部更加的宽敞，集合实用和美观于一体，可以创造无限的可能性。

2.4 钢结构的缺点

钢结构在建筑中的使用，有很多优点，但是也存在部分的缺点的。钢结构建筑本身是具有防火的特性，属于不燃材料，但是却有不耐高温的特性，需要在使用的时候在表层涂抹防火材料。同时由于钢结构还有耐腐蚀性差的缺点，这也需要在使用时注意，同样需要在表面涂抹防腐蚀涂料。此外还需要在实际运用上，根据建筑的使用年限来进行判定，保证建筑的居住和使用的安全性。

3 建筑钢结构工程施工出现的问题

3.1 钢结构的耐火性与耐腐蚀性较差

钢结构具有比较高的导热系数，如果在建筑工程中出现了火灾，就会使钢结构材料的弹性模量发生相应的提升变化。在高温环境中会造成钢结构的强度大幅降低，甚至可能会出现刚度和强度完全丧失的情况。另一方面，钢结构长时间暴露在空气中，本身会出现锈蚀的现象。因此，针对钢结构出现的锈蚀问题，在施工过程中要合理地控制温度和湿度，以有效地保证钢结构发挥出自身良好的性能。

3.2 对建筑钢结构选择方面的不足

我国拥有强大的钢材生产力，在钢材的制造过程中也经过了多个环节的检测。因各厂商检测环节的差异，导致我国钢材在质量上出现比较大的差距。根据现存的情况来看，影响钢材被使用的主要原因就是钢材自身的耐腐蚀以及耐热的能力比较低，因为建筑物是一个长远使用的物体，钢材经过长时间的使用会出现裂痕，从而对建筑钢结构的稳定性产生破坏。因此，如果施工人员在选材时不能对钢结构的性能和材质进行正确的判断，就可能选出质量比较差的材料，对建筑施工造成一定的影响。

3.3 平面布置问题

通常来说，建筑钢结构施工都会建立在工程建筑的平面之上，这就要求平面布置必须紧密。按照现在的工程来说，很多的建筑单位还没有意识到这一点，所以就没有达到施工图纸的标准，在一定程度上也加大了建筑的安全隐患，十分影响建筑使用后的整体寿命。而本文研究的工程是对某高层建筑中钢结构的施工管理与控制要点，因此关于建筑钢结构，在研究的建筑工程方面，表现在平面布置方面的主要问题就是，基于建筑比较高，钢结构的架设就呈现跨度大的问题，大部分钢结构都和建筑中的混凝土混合在一起。

3.4 钢结构制作问题

首先，对钢板进行切割及下料时，翼缘板尺寸宽窄存在差异，使牛腿及H型钢尺寸不一。切割边缘存在显著切割痕迹，制作工艺较为粗糙，使拼板边缘切割垂直度难以保障。其次，组装进程中，焊接H型钢时没有组装胎架，使H型钢高度尺寸存在较大偏差；腹板完成对接后，施工人员对焊缝未加以重视，存在显著凹凸现象。再次，焊接轻钢H 型钢翼板开料后，再实施拼接，焊缝未装设引熄弧板，使焊缝缺乏饱满，边缘存在凹坑。柱脚、牛腿焊脚未严格依照相关图纸实施，造成焊缝产生严重塌边。最后，未做好除锈及构件运输堆放。除锈指钢结构施工前，除锈工作未落于实处，使构件表面涂抹厚度不均，且出现落锈状况。使用油漆涂抹防锈前，没有清除构件表面杂质，使表面凹凸不平，流挂现象时有发生。构件运输堆放指构件运输及堆放进程中，未及时给予针对性保护层，使构件直接暴露在空气中，一旦被雨水浸透，会增加构件腐蚀风险。

3.5 钢结构安装中问题

钢结构安装进程中，受各类因素影响，安装质量难以保障，存在问题主要为以下方面：其一，实际安装前，未制定完善的施工安装流程，未严格依照相关安装标准实施，无法形成稳固框架，受外界强烈冲击影响，会出现倒坍事故。其二，锚固螺栓高度不一。针对柱脚平面未能初期测量，预埋时发生位移，使柱子位置偏移，无法保证钢结构安装质量。其三，高强度螺栓连接。钢结构施工进程中，高强度螺栓的拧紧需涉及初拧、复拧、终拧，方可确保稳定性。在实际施工中，施工人员出于施工进度考量，未严格依照要求将高强度螺栓拧紧，难以保证钢结构稳定性。其四，端接板摩擦面间隙与规范标准不符。高强螺栓连接板发生形变，接触面无法紧密贴合，主要由于高强度螺栓连接，依靠构件连接处通过摩擦对构件滑动进行约束。

4 钢结构技术在建筑工程中的应用

4.1 构件分段技术

在实际应用过程中必须将构件与现场情况相结合，对分段技术构件进行深入的研究，实现技术的创新与应用，科学、合理地组装各个部分。对于现场塔式起重机的调配，需要引起相关技术人员的高度重视，科学、合理地开展设计工作，获得最佳的起重范围，确保安全、可靠地开展施工作业。与此同时，保证环形部件的运输合理性，确保运输条件良好，在此基础上科学地规划与设计路线，营造良好的运输效果，合理地分解不同部件，在加工制作与吊装过程中选择最优的分段方案。

4.2 螺栓预埋技术

钢结构建筑在施工进度上有着极高的要求。其主要原因在于施工的同时如果在精度上出现一定的偏差，将对整个钢结构建筑有着较为严重影响，一旦出现偏差有可能让建筑的整体都出现一定的问题，在一定的偏差的情况下，还有可能出现建筑倒塌的事故出现。而在建筑施工中，常常会出现钢材位移的现象，这样对建筑施工中造成不小的阻碍。螺栓预埋技术就是在一定程度上针对这样的情况下出现的，螺栓预埋技术可以有效消除钢材位移的问题，而在实际的施工中，需要施工人员在施工前预先对螺栓的位置进行精确的计算，提前把螺栓预埋在地下，然后在实际的施工过程直接将钢材放在合适的位置，将钢材和螺栓直接连接在一起。通过这样的技术达到施工的精确性，来保证建筑的牢固，同时也避免了因为建筑钢材偏移产生倒塌的严重问题。

4.3 提升吊装施工技术管理

在钢结构吊装施工时，要对其进行清洁，除去表面存在的一些污物。还要严格地对标高和钢梁轴线进行校正，加强对钢梁吊装的精准程度。钢梁以及连接板贴合方向也要严格检查，为了让钢梁可以更好地安装，首先就要根据合理的顺序去对框架垂直度进行适当的调整。

在吊装的时候，要注意对钢梁上下和水平方向严格控制，并仔细地包装螺栓，防止在安装的时候出现过大的偏差。在起吊钢结构的时候，有关人员要对进行吊装的吊索和吊钩进行检查，并且要保证吊起的钢结构要距离安装平面有大约40cm～100cm 的距离，有效地对基准线也要进行瞄准，而且安装时有效地对临时性的螺栓进行有效的加固，用最大的保障措施减少安全隐患的发生。

但是关于钢结构的承重方面，也要合理地应用承重柱进行相应的校准，对钢结构安装的位置，应合理地应用经纬仪进行现场校准，确保钢结构承重柱的中线不超过3cm的距离。

4.4 焊接钢结构

高层建筑结构中选取钢材厚度较厚，在设计中使用大量斜柱，此类设计增加了焊接工作量，需实施大量斜焊作业，增加了施工安全风险，且难以确保施工质量。因此，为解决上述问题，焊接中使用二氧化碳气体保护半自动化焊接，根据项目实际情况进行斜焊，确保焊接质量，且提升焊接速率。确定焊接技术后，需抽调专业人员组成焊接工艺评定小组，将焊接参数进行编制。在焊接过程中，焊接节点繁多，加之钢结构安全性较低、结构高，给钢结构焊接工作提出新的挑战，为提升焊接技术质量，明确焊接顺序，根据钢材类别选取合适的焊接技术。加强培训焊接专业人员，确保人员持证上岗，对焊接后产品审核，特别为缺陷及内部损伤检测，进而控制焊接质量。

4.5 外围集成与绿色建筑技术

装配式钢结构施工在高层建筑中的应用十分复杂，且受建筑高度的影响，为顺利开展安装工作和保证施工安全，就需要认真做好相关工作。外围集成技术是一种重要技术，为更好地融入技术，需要科学、安全地处理墙体连接点。同时，低碳经济时代的到来为绿色建筑建设与发展中的技术应用创造了有利的条件，加上人们对居住环境质量状况改善也提出了更高的要求，而装配式建筑能够避免对生态环境产生不利影响，拓宽建筑领域的发展思路，可实现建设事业的可持续发展。

4.6 地基施工

对于钢结构建筑来说，同样也需要合理地进行地基的施工。地基施工对于建筑的整体质量来说也有着不小的影响。钢结构的基地的施工同样也需要结合多方面因素来计算考虑。其中在施工的最开始需要对与建筑整体的应用力和强度来进行计算，同时就计算出所需要的基础坑洞的布局位置和具体深度，在挖基坑之后，运用合理的打桩技术来对坑洞的地基进行打入，在施工的同时，同样也需要对地基的质量进行合理地检测准备，可以通过实验的形式来对打入地基进行测试。为了避免建筑不利的不良影响，建筑地基的打入深度是需要重点考虑的因素。