浅谈钢结构施工中的常见问题

2023-01-07张杰

建材与装饰 2022年10期

张杰

（山西建设投资集团有限公司，山西太原 030001）

0 引言

近年来，我国建筑施工水平的提升十分显著，不仅实现了舒适安全居住环境的营造，同时也为社会经济发展提供了巨大推动力。建筑施工环节，广泛应用的一种结构形式就是钢结构，钢结构不仅不会严重污染环境，同时也能够达到高效施工目的，且具备十分良好的抗震性能，能为建筑工程施工质量提供保障，切实减少施工安全隐患。但从当下钢结构施工实际情况来看，质量控制不当问题已然存在，致使在工程施工中埋下严重的安全隐患。面对此种情况，必须要将钢结构施工的质量控制工作做好，使施工安全事故的发生切实规避。对此，相关质量监管人员要将施工队伍建设工作做好，基于钢结构工程施工环节各要点的熟练掌握，进而以工程质量验收标准为依据开展施工操作，如此才能为钢结构施工质量提供保障，切实规避施工中的各种常见问题。

1 钢结构的特点分析

钢结构就是使用钢材制作的结构，是现代建筑中的主要建筑结构类型之一，钢材具有高强度和自重轻、刚度大等特征，在超高及超重型的建筑物施工中十分适用[1]。钢结构优点具体如下：钢材具有良好的均质性，是一种较为理想的弹性体，且材料具有较好的塑性及韧性，变形较大，在动力荷载方面可达到良好承受目的；钢结构施工效率高，也具有较高的工业化程度，且机械化程度较高的专业化生产目标也能顺利达成；钢结构的加工具备较高精度和高效化特征，具备良好密闭性，能在气罐及油管、变压器等建造中应用。对比来看，钢结构的缺点为不具备良好的耐火性及耐腐蚀性。

2 钢结构施工工艺

2.1 钢结构选材

钢结构的优势十分显著，但也有一定不足存在，其不足具体如下：存在较大的导热系统，不具备良好的耐火性[2]。实际选材环节，要明确国内钢结构的常用钢材分类，如以化学成分为依据，钢材一般会分为碳素结构钢、低合金高强度结构钢等；再如，以屈服强度为依据，钢种具体有4 个等级。具体要与钢结构施工的具体要求相结合针对性选择型材及钢板，进而从选材方面为钢结构施工质量奠定基础。

2.2 箱型柱制作组装

（1）放样号料。具体放样的过程中，留出5mm 加工余料的工件为进行铣、刨加工的工件，在进行号料时应注意材料的节约，并为切割、零件质量提供保障，取料过程应以规定方向为依据。

（2）下料切割。采用多头自动切割机的方式进行下料，下料对象为箱体4 块主板，同时打坡口时要以机械形式为主，具体可选用滚剪倒角机，在此基础上针对性矫正所下板件，该环节应选用立式液压调直方式及矫正机等，为板件平整度提供保证。

（3）箱体组装。组装内隔板的过程中，需要先将工艺隔板及加劲板在装配平台上进行装配，具体是装配上一箱体主板上，一般来说，工艺隔板和主板两端头的间距应为200mm，而工艺隔板间距应控制在1000~1500mm 的范围内；进行u 型组装时，先焊工艺隔板和加劲板、主板，之后进行组装；焊接内隔板和主板时，要以焊接工艺要求为参照依据，进而选择针对性焊接方式，即具体选用手工电弧焊或二氧化碳气体保护焊[3]。

（4）焊接箱体4 条主焊缝。该环节的焊接要先进行打底，打底焊接法可选用二氧化碳气体保护焊的方式，之后盖面填充时可选用埋弧自动焊方式。焊缝两端应注意引弧、引出板的设置，并保障其材质及坡口形式等同于焊件；完成焊接操作的后期，需进行打磨平整。

2.3 钢柱制作安装

超高层建筑中，竖向构件钢柱在一定程度上决定着对层高及建筑总高度，具体加工和制造钢柱的环节，需符合现行规范验收标准。钢柱为100m 时，构件一般分为8~12 节，钢柱翻样下料制作中，要注意焊缝收缩变形、压缩变形等情况。控制钢柱标高时，方式一般有两种：①以相对标高为依据，钢柱制作安装长度误差为3mm 内，无须考虑焊缝收缩变形、竖向荷载所引发压缩变形等问题，该环节仅保障建筑物总高度满足各节柱子制作允许偏差总和等即可[4]。②12 层以上且精度要求较高的层高中，应根据土建标高进行安装，这一过程要统一每节钢柱累加尺寸和设计要求总尺寸。针对每节柱接的收缩变形、压缩变形等来说，需在每节钢柱加工长度中计入，不论选择的安装方式为哪一种，都需要在翻样下料制作环节进行充分表达，同时需要与设计要求总高度相符。

2.4 框架梁制作安装

H 型钢主要是应用在高层及超高层框架梁中，而连接框架梁和钢柱时，最好是选用刚性连接方法，钢柱以贯通型为主，将横向加劲肋设置在框架梁上下翼缘处。连接框架梁和钢柱时，为确保连接处节点具备良好延性且能够可靠连接等，工厂制造环节，就应在悬臂梁的设置方面提高注重程度，如将其设置在框架梁处，与此同时，悬臂梁上下翼缘和钢柱具体连接操作环节，也应注意环节方式的可续选择，该环节一般为剖口熔透焊缝法，并配合贴角焊缝科学开展腹板的处理。连接框架梁和钢柱悬臂梁短牛腿时，要在上下翼缘连接方面予以重点关注，该环节的连接最好选用衬板全熔透焊缝法，副板则借助高强螺栓进行连接。借助高强螺栓群进行连接时，需注意孔位精度，只有为孔位精度提供保障，才能实现可靠、预期的连接目标。目前，制孔形式一般为模板制孔、多轴数控钻孔等，二者相比后者具备较高精度，所以应对后者进行优先考虑[5]。选择模板制孔方式应用的过程中，要保障模板精度，切实满足高强螺栓组装孔等对精度的实际需求；在孔位存在局部偏差现象的情况下，闸刀扩孔是仅允许使用的方法，该环节气割扩孔的方式应严禁使用。

2.5 梁及连接板的加工与组焊

①下料。型钢下料时，要选用型钢切割机，且钢板下料时，要选用半自动切割机，在进行下料的后期，清渣修磨应积极开展，且在归类放置的过程中要进行编号。②钻孔。钻孔环节要先在构件上使用划针、钢尺等工具，将孔中心、直径划出，并将4 只冲孔打在孔的四周，在钻孔后要及时开展相应的检查工作。③处理高强度螺栓摩擦面。该环节要借助喷砂处理方法，具体可利用电动砂轮机在钢板表面开展打磨操作，这一过程要确保砂轮打磨方向和受力方向呈现出垂直状态。

3 钢结构施工中的常见问题与解决对策

3.1 构件生产制作问题与解决对策

门式钢架往往是以薄板件为主，且最薄可达到4mm，薄板下料环节，剪切方式为首选，火焰切割方式应积极避免，原因在于火焰切割会导致板边有较大的波浪变形产生。目前，H 型钢焊接多以埋弧自动焊或者半自动焊的形式为主，但在控制不当的情况下焊接变形极易发生，最终导致构件出现弯曲或者扭曲问题。

该方面钢结构施工常见问题的应对措施具体如下：严格把控整个过程施工质量。首先，下料前要开展针对性的检验工作，具体是围绕钢板尺寸及材质是否与设计要求相符等进行检查，同时要观察外观是否存在缺陷，是否具备齐全的质保单，也要检查焊剂是否匹配所焊钢板等[6]。具体下料环节，要清除切割表面铁锈及污染物，为切割件干净、平整提供保障，而在切割后，要将熔渣、飞溅物及时清除。

3.2 柱脚安装问题和解决对策

（1）预埋件问题。该方面问题具体有如下表现：预埋件的整体或局部存在偏移现象，标高不当，未采取保护措施处理丝扣等。问题处理过程，需要钢结构施工单位和土建施工单位协同配合，将预埋件工作完成；浇捣混凝土前，应注意相关尺寸的积极复核。

（2）锚栓不垂直问题。该方面问题具体表现为框架柱柱脚底板不具备良好的水平度，锚栓并未呈现出垂直状态，在基础施工后预埋锚栓水平存在较大的偏差；安装柱子后并未在一条直线上，有东倒西歪的现象，导致房屋外观不具备美观性，也会致使钢柱安装存在误差现象，影响结构受力的同时，也与施工验收规范要求不符[7]。应对处理过程，措施具体如下：安装锚栓的过程中，坚持使用下部调整螺栓来调平底板，之后使用无收缩砂浆开展二次的灌浆填实操作（国外施工方法）。对此，锚栓施工环节，要固定锚栓，固定过程要选用钢筋或角钢，之后焊接成笼状，并在支撑方面进行完善，或者是基于其他有效措施应用，使浇灌基础混凝土时可能会出现的锚栓移位现象有效规避。

（3）锚栓连接问题。问题有如下表现：柱脚螺栓的拧紧度不够，垫板和底板之间并未开展焊接操作；部分锚栓未露2~3 个丝扣。问题的对应处理方式为将锚杆和螺帽进行焊接处理；化学锚栓外部应进行防火隔热处理，有效避免发生火灾时对锚固性能的影响；注意基础沉降观测资料的积极补测。

3.3 连接问题和解决对策

（1）高强螺栓连接问题。螺栓装配面与要求不符，导致螺栓安装难度增加，或螺栓紧固度与设计要求不符。此种问题产生的原因为螺栓表面存在杂质，如浮锈及油污等，加之螺栓孔壁存在毛刺及焊瘤等杂物时也会出现该方面问题；此外，经过处理的螺栓安装面仍有不足、缺陷的情况下也会出现连接问题[8]。处理措施如下：逐个清理高强螺栓表面浮锈及油污、螺栓孔壁不足等，具体使用前，要开展防锈处理操作，且对于拼装所用螺栓来说，正式拼装时要严禁使用不符合要求的螺栓。安排专人保管、发放螺栓；装配面处理的过程中，要注意施工安装顺序的考虑，使重复现象有效避免，同时要尽可能在吊装前开展针对性处理操作。

（2）螺栓丝扣损伤问题。该方面问题会导致螺杆向螺母中的自由旋入受到影响，给螺栓装配带来阻碍，此类问题产生的主要原因为丝扣严重锈蚀所致。问题处理过程，在螺栓使用前要注意仔细挑选，并进行清洗除锈操作；螺栓存在丝扣损伤问题时，不可当作临时螺栓进行应用，且强行打进螺孔的行为应严格禁止；要按套存放预先选配的螺栓组件，且在具体使用过程随意互换现象应避免。

3.4 构件变形问题和解决对策

（1）运输过程构件有变形现象发生，导致构件死弯或缓弯问题由此产生，最终难以安装构件。该方面问题产生的原因为制作构件过程，受焊接影响导致变形出现，一般该方面变形是以缓弯为主；在构件处在待运状态时，并未设置合理的支垫点，如在上下垫木并未呈现垂直状态、堆放场地有沉陷发生时，构件死弯或缓变形问题就会随之产生；运输构件时，受碰撞因素影响导致变形问题产生，该方面变形通常为死弯[9]。问题处理对策如下：前期要选择减小焊接变形的措施进行应用；组装焊接环节，采用的措施为反方向变形等，并服从焊接顺序规划组装顺序，具体组装过程要使用组装胎具，并注意足够多支架的设置，使变形得到切实防止；构件待运和具体运输环节，在垫点的合理配置方面提高注意程度。后期处理环节，在面对出现死弯变形的构件时，治理方法一般为机械矫正。

（2）在拼装完钢梁构件后，全长扭曲比允许值大，难以保障钢梁安装质量。该方面问题产生的原因如下：使用了不合理的拼接工艺；拼装节点尺寸与设计要求不符。问题处理对策为构件拼装环节，注意拼装工作台的设置，定位焊的工程中，要找平构件底面，使翘曲现象有效避免[10]。梁端或梯道最后组装时，需在定位焊后开展变形调整处理，并为节点尺寸与设计要求相符提供保障，避免构件扭曲现象产生；在构件自身不具备良好刚性时，进行翻身施焊之前，要注意开展加固处理，且在构件翻身后找平应立即开展，使构件焊后无法矫正的现象切实规避。