钢结构建筑施工技术分析

2022-12-30刘晓玲甘肃第四建设集团有限责任公司工程师

中国建筑装饰装修 2022年4期

刘晓玲甘肃第四建设集团有限责任公司工程师

我国建筑工程结构越来越复杂，传统施工技术存在较大的安全隐患，已无法满足实际需求。钢结构安装时间比较短，可以在施工现场直接安装，整体施工周期较短。与混凝土施工相比，钢结构施工具有更高的抗侧弯强度和抗压强度，因此在关键部位利用钢结构有利于优化建筑性能。此外，钢结构施工材料可以循环再利用，利用钢结构建筑施工技术有利于保护环境。

1 钢结构建筑的优势

1.1 材质具有均匀性

建筑施工质量关系到人们的生命财产安全，因此施工单位需要合理选择建筑材料。而钢结构材质具有均匀性，并具有较高的弹性和耐受力，在外力的冲击下不易变形。在建筑工程施工中，不同的建筑结构需要利用不同的建筑材料，而利用不同类型的钢结构可以优化整体建筑施工效果[1]。

1.2 塑性和韧性较好

自然灾害会影响建筑工程，例如发生地震灾害，要求建筑材料的变形和波动较小，而钢结构在这一方面存在优势，与其他建筑材料相比，在相同压力的影响下，钢结构建筑具有较好的塑性和韧性，可以保障建筑结构不发生变形问题。钢结构在受到压力时可以向整个建筑的其他部分传送压力，保障整体受力平衡，提高建筑结构的安全性。

1.3 钢材重量较轻

钢结构具有较高的密度，整体重量较轻，因此钢结构符合建筑工程施工要求，尤其适合应用在高层建筑中[2]。

1.4 稳定性较高

钢结构建筑的荷载性和强度比较高，不仅可以承担建筑水泥混凝土的重量，而且可以节省材料用量和建筑空间。此外，利用钢结构可以减少构件横截面积，同时可以有效扩大建筑空间。因为钢结构较轻，可以降低整体建筑的重量，如果发生地震等自然灾害，可以控制建筑材料之间的相互作用力，提高整体建筑的稳定性。

2 钢结构建筑施工中的问题

2.1 钢结构安装中的安全问题

（1）高空作业安全问题。在钢结构安装过程中涉及高空作业，因此需要保障施工人员的安全。近年来，高空坠落引发的安全事故比较多，主要是因为施工人员没有按照要求佩戴安全帽、安全带以及安全绳索等[3]。

（2）构件起吊安全问题。在安装钢结构的过程中，安装构件需要利用起重机起吊，而在起吊过程中存在安全隐患，例如可能会产生翻车问题，起吊钢丝和钢绳可能会断裂。这些问题会影响吊装过程的安全，因此在起吊过程中需要采取安全措施。

（3）支撑体系的安全问题。在安装大跨度钢结构的过程中，需要设置支撑系统，如果在施工过程中不能保证支撑系统的稳定性，将会影响施工安全。如果在安装钢结构的过程中，支撑系统发生倒塌问题，就会引发安全事故[4]。

2.2 钢结构安装中的质量问题

（1）轴线精确度问题。在安装钢结构之前，需要准确设置轴线，否则将会出现施工误差。因此在安装钢结构柱之前，需要复核施工轴线绘制结果，严格控制轴线误差。如果轴线误差较大，需要重新开展测量工作，并且再次复核。如果因为轴线测量问题引发较大的结构误差，导致不符合整体安装规范，不仅会耗费较多的时间和人力资源，还会增加预算负担。

（2）构件连接施工问题。在安装钢结构的过程中，构件连接方式主要有焊接连接、螺栓连接以及铆钉连接。其中，铆钉连接方式非常复杂，因此在钢结构中很少利用。在焊接过程中，因为焊缝温度比较高，会损害钢材的机械性能，引发脆性问题。此外，在焊接部位可能会产生缺焊、漏焊以及焊接不均匀等问题，这些问题会降低结构整体性。而螺栓连接方式缺乏整体性和刚性，如果构件对于整体性要求比较高，不适合选择螺栓连接方式[5]。

3 钢结构建筑施工前的准备工作

在钢结构建筑施工前，施工单位需要做好准备工作。在施工安装前需要根据工程实际情况，保障设计工作的科学性，同时需要根据安全规定和建设标准等选择施工技术和施工方法等。

3.1 做好物资准备工作

完成钢结构建筑安装工程组织设计工作后，在钢结构建筑施工前，需要全面检验安装工程的材料、人员以及施工进度计划等[6]。

3.2 合理配置人力资源

施工团队的整体素质会影响钢结构建筑工程的质量，因此在钢结构建筑施工阶段，需要坚持科学的施工理念，根据施工规划配置不同的工种。在入场前，需要对整个施工团队进行培训。此外，在实际施工中需要制定完善的规章制度，严格考核每一名安装人员。

3.3 做好现场准备工作

配备施工材料和人力资源后，施工方需要有效测量施工现场，保障测量内容符合施工图纸。在测量阶段如果发现二者不同，需要多次组织测量工作，计算测量平均值。如果发现施工图纸存在问题，需要及时向设计人员汇报实际情况，组织施工单位和设计人员共同修改图纸。在施工前需要规划机械运输道路，配置水利设备和电力设施等，根据现场的实际情况调试相关设备，保证在施工阶段能够快速投入使用[7]。

4 钢结构建筑施工技术要点

4.1 预埋件施工技术

一些预埋件具有较大的重量，会直接影响钢柱安装质量，因此需要开展全面检查。在安装预埋件的过程中，需要精确埋设钢结构基础地脚螺栓，校正产生弯曲或者变形问题的地脚螺栓，及时修理出现损伤的螺牙。同时，将标高垫块布设在柱底板加劲肋下方，焊接固定垫块，然后再有序浇筑混凝土。在混凝土浇筑过程中，采用分层浇筑方式，避免因为混凝土流动偏移锚栓。在混凝土移捣阶段，在钢筋上卡住振捣器，避免锚柱发生跑位问题。

4.2 钢柱施工技术

在安装前需要检查钢构件的设计文件和合格证，并提前取样，根据实际情况确定长度和尺寸等。同时，要严格检查钢柱的标高和轴线，及时修正发现的偏差。此外，在安装钢梁的过程中，要注意预检钢柱结构连接件和混凝土核心筒上的预埋件[8]。

4.3 吊装施工技术

钢结构吊装工作主要包括平面吊装和竖向立体吊装，不同的吊装方法其吊装顺序也存在差异。在吊装过程中，需要确定钢结构的吊装重心，保障吊装过程的平衡性。工作人员需要结合绳索受力情况确定平衡点，要提前确定吊装结构的刚度和强度等。在平面吊装过程中，首先需要确定安装中心核心筒的位置，随后再吊装和固定周围结构。在竖向立体吊装阶段，首先需要吊装下层框架梁，然后再有序吊装中层和上层。在吊装过程中，要同时开展固定和测量工作。针对特殊钢结构需要利用多样化的组合方式，同时需要提高连接要求。工作人员根据要求进行拼装，再根据建筑实际情况制定科学的安装方案，最后有序开展吊装工作。

4.4 焊接技术

加固钢结构的过程中要利用焊接方式，焊接前首先需要清理钢结构材料表面的锈斑和油污等，以保障焊接质量。其次要根据规定检查焊条和焊剂等材料，提前处理发生变形的钢构件，同时需要利用加热方法矫正钢结构。在焊接厚钢板前，首先需要做好预热工作，避免在焊接过程中钢材产生裂纹，降低焊接应力。在完成焊接工作后要开展后热工作，全面消除残余的应力[9]。以下是具体的焊接施工技术。

4.4.1 高强钢焊接技术

高强钢是一种合金钢，屈服强度通常在460 MPa 以上，同时还具有较强的韧性和焊接性。以合金化程度和纤维组织作为划分基础，高强钢可以划分为低合金、中合金以及高合金3 种类型。与普通钢材相比，高强钢焊接技术要求更高，同时具有较大的焊接难度，在实际工作中要求工作人员严格遵守工作规范。首先，在选择焊材的过程中，需要检测焊材性能是否满足母材标准，同时要确保焊材韧性强度符合冲击韧性要求。其次，在焊接高强钢结构之前，需要做好准备工作，全面清除待焊部位和焊缝表面的杂质，避免焊接表面出现扭曲和毛刺等，同时需要保证镀锌层的完好性。

施工单位在焊接前需要检查焊缝长度和宽度等，确定没有任何偏差后即可开展焊接工作。工作人员要注意焊接方向，注意不能在拐角部位设置焊接起点，并且需要严格遵守焊接顺序。针对长焊缝，可以采用分段退焊、跳焊以及交替焊等方式。针对双面非对称坡口，工作人员应首先焊接深坡口侧的焊缝，然后焊接浅坡口侧的焊缝。如果高强钢焊接板的厚度在8 mm 以上，应采用多层多道焊接方式。在第一层打底焊的过程中焊接低强度焊材，利用小电流和高焊接速度完成焊接工作，以减少焊缝厚度。在第二层之后，需要焊接规定的焊丝，注意错开每一道焊缝的接口，同时不能处于同一垂直线上。在连续施焊过程中，完成第一道焊接工作后需要及时清理焊渣，如果发现焊接问题需要立即处理，确定符合质量要求之后再继续焊接。

4.4.2 低温焊接技术

在低温焊接过程中需要采取烘焙和保温措施，一般选择低氢焊材。在焊接过程中要注意控制热量损失，可以搭设防护棚，也可以利用气体保护焊措施。在预热过程中，要保证预热温度高于常温环境的焊接预热温度，同时要确保木材厚度超过钢板厚度的2 倍。完成低温焊接工作后，要避免因为快速降低温度在焊接部位产生裂纹问题。

4.5 钢梁的安装技术

在钢结构建筑中需要安装较多的钢梁，与钢柱相比，钢梁的吊装重量更轻，因此可以采用高强螺栓连接和栓焊连接方式，以提高整体施工效率。钢梁就位后，需要利用普通螺栓临时固定钢梁，校正合格后再连接高强螺栓。在安装钢梁的过程中，按照由外向内的顺序对称性吊装平面钢构件，并且按照自下而上的顺序安装立面钢构件，有序吊装柱、主梁、次梁等构件。

在实际吊装阶段，在安装相邻钢柱之后再安装钢梁，连接钢柱的钢梁之后，可以提高整体框架的稳定性。在钢梁吊装之前要合理选择吊点，利用橡胶片保护吊点。首先在安装部位水平吊装钢梁，对准缆绳和安装轴线后缓慢落钩，将临时螺栓安装梁两端，完成校正工作后再固定高强螺栓。建筑工程的核心筒结构主要包括焊机矩形钢柱、柱间平面桁架支撑以及内外框水平支撑等，可采用分段吊装施工方案。在安装完钢构件之后需要立即安装外框钢结构，吊装工艺和上述操作基本一致。

5 钢结构建筑施工的注意事项

5.1 保障钢材质量

钢材质量不仅关系钢结构建筑的质量，还关系整体施工的安全性，因此施工单位应确保钢材质量和钢结构制作质量等。施工单位需要合理选择高质量的钢材，保障选择的钢材符合质量要求。在制作钢结构的过程中，需要合理选择加工技术，以全面满足施工要求。在焊接各个构件的过程中，需要根据焊接要求合理选择焊接工艺。由于一些部位无法利用机器焊机方式，因此需要安排专业焊接人员焊接关键部位。在安装钢结构的过程中需要开展全面检查工作，要求施工方及时解决发现的质量问题。