混凝土与钢结构工程中的建筑工程施工技术研究

曾小军

（湖南省怀化市建设工程监理有限公司，湖南 怀化 418000）

混凝土结构具有较好的整体性与可模性，钢结构是使用钢材作为主原料的建筑结构，这两种技术在同一个建筑工程中都会被大量使用，对建筑工程的整体质量和施工效率会产生直接的影响。对施工中每个关键环节进行深入研究能够为施工提供更加切实的技术支持，混凝土与钢结构具有的强支撑力与承重性能为建筑工程的安全性带来更有力的保障，因此提升混凝土与钢结构的建筑技术能够切实提高建筑工程质量。

1 混凝土工程建筑施工技术

1.1 混凝土配比搅拌技术

混凝土结构的完成质量直接受到混凝土原材料配比的影响，混凝土配比可以在配合试验后应用到实际工程中，也可以根据施工现场情况在实验室中对骨料进行检验与配合比计算。无论采取哪种方式都应保证使用的原料处于饱和且干燥的状态，确保试验结果准确无误，且不受杂质的影响，但在实际施工中不可避免存在其他颗粒物或受天气影响而导致材料物理状态变化，所以在配置试验过程中应当综合考虑施工现场的实际情况，进行相应的换算。配比完成的混凝土在搅拌过程中所受到的影响因素更加复杂，施工选址的自然环境、原料的自然含水率、搅拌车运行路线上的交通状况等都会影响搅拌的效果。因此在搅拌过程中应对搅拌时间、原料投放顺序、原料质量等进行综合分析，确保混凝土在实际施工时能够顺利使用。运抵施工现场的混凝土应再搅拌一次，确保没有沉淀和结块，保证其搅拌均匀才能进行后续施工。

1.2 混凝土原料振捣技术

混凝土搅拌后要进行充分振捣，振捣必须在浇筑前完成，其主要目的是将搅拌完成的混凝土中多余的空气排出，使原料分布更加均匀，以保证下一环节中使用的混凝土具有足够的密实度。根据混凝土振捣工具选择的不同可分为机械振捣和人工振捣，两种振捣方式都要做好振捣插入点的设置，确保振捣施工的有效性，从而防止混凝土结构完成后产生裂缝。捣实器的选择要以实际施工的混凝土结构参数作为指标[1]。例如，当混凝土的厚度〉30 cm时，需要使用表面振捣器；对于面积较小的浇筑结构，必须使用插入式振捣器，其使用方法分为斜向振捣和垂直振捣。振捣过程中不应有间歇，最好连续进行，单次振捣时间控制在25 s左右，以混凝土不再冒气泡并开始泛浆为准。振捣时间过久会导致砂浆分离、石子过度下沉，所以应在混凝土开始初凝之前全部振捣完毕。

1.3 混凝土结构浇筑技术

混凝土浇筑施工是混凝土施工的关键点，对于整体结构体积较小或是结构较为复杂的部分可以执行分层浇筑，应当按照自下而上的顺序进行浇筑，遵循分层浇筑的基本原理，如图1所示，浇筑过程中其浇筑方向呈现为斜面，浇筑高度要低于3 m，尤其是针对楼板两侧混凝土浇筑，要注重先从底部展开浇筑。分层浇筑可分为全面分层、分段分层、斜面分层3种，在具体施工中依据混凝土结构的特点等综合进行选择。在实际浇筑施工中要对混凝土的施工材料合理利用，供应的混凝土量较少及建筑结构厚度相对较小且面积或结构长度较大时可选用分段分层浇筑的方法。混凝土浇筑施工的关键在于对混凝土基本性质的判定，避免混凝土在存储于浇筑过程中质量与性能发生改变，此过程中任何质量问题都将直接影响到混凝土浇筑的质量，甚至影响建筑结构的承载力。此外，在浇筑过程中应当根据工程建设对结构稳定性、承重能力的实际要求确定是否需要补充额外的添加剂。

图1 混凝土分层浇筑示意图

1.4 混凝土结构裂缝施工

在混凝土结构施工中最易影响建筑结构完成效果的是受各种因素影响导致的裂缝，其中最为显著的是天气的影响。在南方地区的施工现场，梅雨季节的高湿度环境对混凝土结构建筑的全过程持续产生影响；北方地区昼夜温差与较为剧烈的升降温对混凝土浇筑完成后的结构通常会产生影响。总的来说，混凝土结构的脆性度极难控制，而自然环境又是不可抗力因素，综合导致了混凝土结构产生裂缝的概率非常大。因此，在混凝土施工中要重点关注可控制因素，将裂缝产生的概率尽可能降至最低，对可控因素要制定完善的管理办法，例如原材料的保存、混凝土结构的及时养护等[2]。应对完成的混凝土结构进行检测，根据其干燥情况进行洒水覆盖处理，北方冬季施工中应对刚完成的混凝土结构进行保温。也可以通过加强对材料质量的检验、严格按照施工规范施工、制定现场监督管理机制、组织施工人员技术培训等方式保证混凝土工程施工质量和技术水平的不断提高。

1.5 高层混凝土装配施工

装配式建筑是实现建筑产业化和现代化的重要建筑策略，其主旨在于将建筑所需的不同结构单元在施工场地之外制造完成后，运输至施工处完成最后的安装，建筑过程类似组装零件。这种技术的优点在于建筑施工效率明显提升，劳动力成本降低，且更加绿色环保。在高层建筑工程中采用装配式混凝土施工包括内装系统、施工设备、施工管线、混凝土预制件、混凝土柱等要素，得益于装配式施工的空间自由性，在装配施工中可以根据高层建筑场地实际需要和不同功能区的需要进行布置，并结合BIM技术对设计方案进行模拟分析。

2 大体积建筑混凝土承台施工案例

对桥梁等大体积建筑多使用混凝土承台施工，以河南省漯驻特大桥的施工为例，在施工前，施工单位向有关部门提交了施工技术交底书，对承台的总数量、体积数据、使用的混凝土体积及钢筋重量进行了明确交底，其中承台施工的设计如图2所示。由于承台混凝土施工比常见的混凝土结构更加复杂，且工期更长，应当对人员组织和设备性能等进行更严格的管理，准备一定量的备用材料与设备，确保施工风险事件的紧急预案准备完善后才可以开始施工。该工程对垫层混凝土采用了集中拌和的搅拌方式，在振捣中选用了插入式振捣器，并对局部采用人工振捣进行找平，浇筑完成后采用二次压光收面的方式规避混凝土结构表面裂缝的产生，取得了较好的效果。在养护方面，因施工时间定在早春时节，河南地区天气干燥，温度逐渐回升，施工单位选择≥28 d的覆盖洒水养护方式，并及时根据气温变化在温度较低时进行了保温处理。除此之外，承台施工单位配备对应的测温小组与混凝土养护小组，对混凝土结构实施动态化的实时监测，并记录每个时间段的数据信息。

图2 混凝土承台施工示意图

3 钢结构工程建筑施工技术

3.1 螺栓装配与吊装施工

钢结构施工中最常采用的是螺栓装配和钢结构吊装。螺栓装配用于钢结构建材的组装和固定，纯钢结构和钢筋混凝土结构都可以使用，通过螺栓组装完成的钢结构具有更好的稳定性。但螺栓装配技术在实际应用中经常出现一些误差，需要在施工中尽可能将误差控制在合理范围内，以此规避钢结构在完成后因不稳固而发生的变形、位移。螺栓的质量、规格参数和装配后的检验是控制螺栓装配误差的关键，同时要在螺栓预先埋设时严格计算对轴线。螺栓的拧紧顺序应当根据实际施工情况严格进行，具体如图3所示。

图3 螺栓紧固顺序示意图

在钢结构吊装施工时，对底部螺栓的安装应当仔细把握，确保螺栓的各个部件都牢固连接并安装完成。吊装施工在建筑工程中是危险系数较高的施工技术之一，施工前应当向有关监理部门递交本次工程的安全施工预案，经过审批核查后再开始施工，在施工中应当为施工技术人员配备足够的安全防护措施，并拟定完善的紧急安全事故处理措施，使吊装施工能够安全顺利进行。吊装施工需要使用的塔吊设备应当尽可能选择安全的内爬式塔吊，若实际施工条件允许也可以选择性能系数更高的附着式塔吊。相较而言，内爬式塔吊使用的成本更低，但高层建筑的施工更适宜使用附着式塔吊。吊装施工前要检查塔吊设备，确保其伸缩幅度及起重量能够满足施工材料与工程设计的实际要求[3]。

3.2 平面布置与结构选型

钢结构类型工程，以钢桁架、钢梁、钢柱结构形式为主，借助焊接、螺栓各项施工技术进行构建与组装，对建筑平面有着严格要求，对平面布置的严格把控是确保钢结构建筑施工顺利完成的第一步。钢结构本身属于一种较为特殊的建筑结构，在实际施工中要对风力、地形等因素进行调查与评测，避免在施工中钢结构出现严重倾斜、变形甚至是倒塌。建筑平面应当尽可能保持平整，可以有较小的凹凸变化。在施工中通常要进行抗侧力结构的测算与设计，以此来达到更稳定的设计效果。工程方确定完成的钢结构的施工设计方案应当交由有关部门做好技术交底，对钢结构的设计进行科学的评定，起重机、吊装设备的选择及钢结构的型号、参数等都要留底备案，避免出现风险问题。

3.3 钢结构焊接技术分析

在实际施工中可选择的钢结构焊接工艺种类非常多，具体施工过程中应当综合考虑性价比与焊接质量。焊接之前应当将需要焊接的钢材表面处理干净，杂质、油污、锈蚀痕迹等都应清除干净，并按照国家标准选择焊条。对确认焊接的位置要进行预热操作，以保证钢材不会因骤遇高温而发生严重的形变，同时也能保证焊接位置的温度更加合理[4]。在焊接过程中一旦钢结构发生形变或是焊条与燃料的使用出现任何问题应立即停止焊接，并检查问题的来源，采取相应的解决办法。若焊接后钢结构表面出现裂纹可能是燃料离开钢材，钢材附近的环境温度与钢材表面温度差异骤然增大所致，这时可以对刚刚焊接的钢材采取适当的保温措施，在焊接完成的基础上适当作热处理。

3.4 钢结构油漆涂刷要点

对于需要做油漆涂刷处理的钢结构，需要先对钢材表面进行清洗，清除杂质与油污痕迹，对存在焊接时溅落火星等原因导致的表面点状凸起应做打磨处理，清洗与打磨完成后要使钢结构表面完全干燥，确保其表面没有留下任何污染与水迹。通常要进行2次完整的油漆涂刷，根据实际涂刷的均匀程度和覆盖情况判断是否需要进行第3次涂刷，在涂刷过程中应避开柳钉的孔位，避免影响柳钉的安装。应尽量选择环保耐用的涂刷油漆，避免产生大量化学气体，必要时应做废气回收处理，降低油漆涂刷对工人身体健康的不良影响。

3.5 大跨空间钢结构

大跨空间结构建筑是指横向跨度超过30 m的空间建筑，具体可以分为实体结构、网格结构、张拉结构、其他新型大跨空间结构。在实际施工中，大跨空间结构施工难度较高且施工技术较为复杂，通常与工程预拼装施工结合。施工中常用的关键技术有高空滑移法、高空散装法、分条分块安装法、整体顶升法、整体吊装法、移动支架安装法等。

3.6 高层钢结构施工要点

高层钢结构施工中通常会遇到锚栓连接不稳固、预埋件处理不当、锚栓未垂直等问题，在实际施工中应从多个角度综合控制高层钢结构施工的质量。高层钢结构施工比普通钢结构更重视对各项数据的测量，根据实际施工项目选择合理的测量技术是提升测量精确度的重点，通常采用双重控制网配合GPS定位系统确定基网线。高层钢结构施工中吊装环节是施工难点，安装全过程应确保顺序无误，确保高强度螺栓安装紧固。

4 钢结构施工案例分析

以上海市浦东某足球场的钢结构设计为例，该体育场在工程设计中针对屋顶的受力体系结构选择了环索、径向索、受压杆件V撑外肢、径向梁、中置压环梁共同组成的平衡结构，如图4所示。该结构使钢材之间形成了完整的互锁状态，并不断对预应力和钢结构的张拉流程进行分析，从而不断对屋顶结构的设计进行调整。在此基础上，该工程选用了M440D型塔式起重机，150 t与600 t两种型号的履带式起重机进行框架结构施工，实现了在施工机械选择上对钢结构施工方案进行优化。

图4 屋顶钢结构示意图

5 结语

混凝土结构与钢结构的施工技术在我国的建筑行业中是至关重要的施工技术，其施工质量与安全性直接影响到整体建设的效果，在实际施工中应综合采取多种方式对施工中可人为操作的环节进行施工质量管理，以此确保建筑工程在完成后能够切实取得社会效益和经济效益。施工单位应不断提高混凝土与钢结构施工的技术水平，从而提高建筑工程的总体质量。