建筑钢结构的施工技术及质量控制措施

2023-09-29史利波

建材发展导向 2023年7期

史利波

（山西建投集团装饰有限公司，山西太原 030032）

钢结构是现代建筑中最重要的基础建设，其在城市建设中的应用已经非常广泛，同时，在现代工程实践中，钢结构施工技术应用也非常多。钢结构作为一种新型的施工技术，其具有良好的经济、环保和安全性能，其可以减少材料与能源的消耗，降低建筑施工成本。但是建筑企业在钢结构施工过程中仍然存在很多问题，比如在施工过程中会出现诸多问题，需要相关部门对此进行研究和分析。因此，要想保证钢结构在建筑工程中得到广泛应用，需要对建筑钢构施工技术进行研究与分析，结合相关领域的研究成果，探讨钢结构在建筑工程中的应用要点，尤其对于一些超高层建筑工程项目而言，在实际施工中需要对钢结构的整体构成形式进行科学合理的设计，对项目工程施工所使用的钢材料进行合理选择，有效做好超高层建筑工程项目的整体规划，对超高层钢结构向工程施工流程进行全面了解，有效保证每一个施工环节的工作顺利进行，提高超高层建筑钢结构施工质量和效率，实现项目工程建设单位的良好经济效益和社会效益。

1 钢结构建筑施工的关键流程

1）钢结构施工前，必须进行必要的技术交底工作。由于设计图纸上的一些尺寸、材料的规格等是以技术条件为依据的，因此在施工前必须对施工图纸进行校核，使之符合设计要求。同时，施工中应注意材料的堆放整齐、稳固、防止位移及震动。

2）钢结构施工中，应严格按照钢结构施工程序进行操作。钢结构施工程序一般包括：放线定位→预埋管线→焊接基础→制作屋架及围护构件→吊装屋架→校正屋架及围护构件（包括屋面、天沟）及屋面防水层、墙面防水、墙体防水，以及屋面排水等工程程序。

3）钢柱在加工制作过程中，应注意钢材表面的处理。钢结构加工制作前，应检查钢材表面质量是否符合要求，有无缺陷或者裂纹等缺陷存在。由于加工制作时有可能会造成弯曲变形不均匀，所以在焊接时更要注意焊接质量的控制，同时对于焊接面应进行除锈处理，以保证焊缝面能与钢板很好地结合在一起，焊材和焊件的质量要符合标准要求[1]。

4）钢结构安装前要做好准备工作。钢结构安装人员应熟悉掌握现场条件和施工程序、方法及注意事项等；焊接人员必须经过培训并取得合格证方能上岗操作；对于重要结构和关键构件还要有专门人员进行技术指导；钢结构连接部分要按规范要求采用高强螺栓紧固连接；钢材在存放时要注意防潮、防晒、防雨等措施。钢结构安装时，安装人员必须按照安装要求在钢构件上安装焊缝质量是否合格进行检查评定后才能进行下一道工序作业。

5）钢结构安装完成后，必须对钢构件进行外观检查和检验，包括对各构件的焊口情况、焊件质量、表面涂层质量以及连接部位的变形等方面的观察和检查；必要时还应对各构件之间的连接情况做无损探伤检验；对于焊接部位的焊缝，应按照规范要求进行化学清洗和射线探伤检查（当发现焊缝内部存在未焊透等缺陷时）并作酸洗或磷化处理。

2 建筑钢结构施工技术要点分析

2.1 做好施工前的准备工作

在钢结构建筑正式开始施工前，需要做好充分准备工作，在实际施工过程中要做好技术交底，严格按照设计图纸组织安装，保证安装精度和整体稳定性。在施工过程中严格按照技术标准与要求进行操作，严格按照施工方案与工序进行施工，对每道工序都要进行检查验收，确保建筑工程质量符合相关要求。钢结构工程在建设中会涉及到许多的专业知识与技能以及各种相关专业技术要求等。为了确保建筑工程的质量问题得到有效控制，必须做好钢结构的安装工作，确保工程质量合格、安全稳定运行以及使用功能符合预期效果等。

2.2 钢柱安装施工

钢柱安装施工时，要将安装位置选择好，对柱的安装进行严格控制，保证其受力稳定，对柱上构件和预埋件进行检查，确保符合设计要求，并采用相应的吊装方法进行安装，对预埋螺栓等紧固件进行拆除与安装，采用机械吊装法，使预埋螺栓等紧固件与钢结构构件连接牢固，将钢柱连接起来，在钢柱焊接完成后再焊接角钢，以保证钢结构整体的稳定性。要对螺栓要定期检查并做好记录，以确保其连接质量，使用吊车起吊和就位钢柱时还要做好防护工作。钢柱吊装时在预埋件处应设置“U” 型钢筋，以防止由于重力作用钢柱产生倾斜，在吊运时，要注意保护预埋件，防止由于重力作用使预埋件产生扭曲变形。钢柱吊装完毕后用水平尺、直尺校核各支柱标高是否正确，要检查钢柱与柱子的连接是否牢固，钢立柱之间的连接处是否有焊接痕迹，如果没有就要进行处理，在使用吊车吊装时注意起吊钢丝绳是否有断裂，在钢结构安装过程中要对钢桩进行保护工作，防止钢桩被碰撞。在柱顶面施工期间要及时对柱顶进行维护，防止柱顶混凝土浇筑过程中的损伤，造成结构安全隐患。吊装完成后采用焊接或螺栓连接的方法将预埋件与钢构件连接。

钢柱焊接时采用手工电弧焊、埋弧焊或气保护焊，焊缝应饱满，无夹渣、未熔透及气孔，不得有未熔合的焊丝，焊接时应保持焊接环境温度不低于10℃，并采用有效的保护措施。焊缝接头处应保持清洁并检查是否有气孔、夹渣、未熔合的焊丝及焊条头等缺陷，焊缝接头应采用有效控制工艺参数的方法进行控制，以确保焊接质量不得留有明显的虚焊、未焊透和夹渣，焊缝工作需要保证必次焊成，焊缝表面不得有油污、焊渣及氧化物等杂质，可以采用二氧化碳气体保护焊时需进行切割和机械加工[2]。

2.3 模板安装施工

在模板安装施工之前需要保证钢柱的吊装工作完成，同时在现场进行安装时，要注意钢柱的吊装位置，避免由于吊车不平衡等因素，导致吊点发生变化而产生意外事故。混凝土墙体在安装时必须保证垂直度和垂直度，浇筑混凝土前必须先进行清理然后进行振捣，混凝土浇筑后应对其表面进行清洁，避免影响其使用寿命，造成混凝土表面产生裂缝甚至掉块。

钢结构的模板安装工作当中，采用钢模板对墙体进行安装时，应注意钢模板要与墙体相连接的牢固性，避免在安装过程中出现碰撞而造成模板受损。钢结构的吊装施工中，必须注意防止钢材出现变形现象，尤其是吊装过程中的震动和机械设备作业等会对钢材产生影响，在使用钢模板时应注意避免出现翘曲现象，当发生翘曲现象时应及时处理，施工过程中应该重视对建筑垃圾、废渣和灰尘等进行清理工作，保证施工环境干净整洁。

2.4 螺栓连接

在钢结构施工过程中，螺栓连接是最主要的连接方式，其在工程施工中的使用非常广泛，螺栓连接主要有三种，包括滑动螺母、普通螺母和双头螺母。滑动螺母相对来说更加简单，但是使用的时候需要严格控制垫片的厚度和位置，防止垫片出现断裂的情况，需要施工人员做好相关检查工作。普通紧固件是最常用的方式，一般采用双头、五星等规格，在实际应用过程中，钢结构施工人员还要注意使用垫片的方法和厚度控制，对垫片进行检验时不仅要保证其强度、稳定性和抗疲劳性能等方面，还要做好检查记录工作，双头螺栓是连接中最常用的方式，但是由于安装过程较复杂，其需要对螺栓进行预埋处理[3]。此外，也可以采用双头螺栓连接方式来减少钢结构中由于安装施工造成的应力差，同时还可以减少后期维护成本。在进行螺栓连接施工时，要根据钢结构尺寸和构件形式等确定好螺栓规格和数量，在安装时必须按照相关规范进行操作，同时要对螺栓预埋位置进行严格控制。双头螺杆连接方式是最常见的方式，但因为其具有很高的强度和稳定性、良好的抗疲劳性能以及良好的连接效果等方面被广泛应用，同时也可以通过增加垫片厚度、垫片间距离以及采用双头螺纹等方法来提高双头螺杆连接效果。

2.5 钢结构焊接技术

建筑钢结构的焊接技术主要包括，电弧焊、氩弧焊和激光焊三种，电弧焊工艺的优点是焊件变形小，但存在热影响区窄和金属收缩量大等缺点。 1）氩弧焊技术，其优点是电弧稳定，焊接变形小，但氩弧焊接时的冷却速度慢而金属冷却速度快，容易产生气孔、夹渣和未熔合等缺陷； 2）激光焊接技术：激光焊接有两种焊接方式，一是普通的激光焊，二是新型的激光焊，点焊法适用于各种截面和形状的钢板和型钢结构； 3）角焊缝施工技术的优点是可以避免应力集中，减少应力集中产生的变形，防止应力腐蚀现象出现，也可以避免出现“搭接” 现象。在钢结构的施工方式上主要包含以下几种： 1）点焊法，用手工电弧焊或氩弧焊的焊条，在构件焊缝上进行点焊，点焊法主要用于焊接低合金钢、不锈钢和铜合金等，焊接是利用气体将熔池与金属焊接成一体的过程，点焊是把多个焊条按一定的间距排列在电极上，用焊条尖端的电弧力进行焊接的方法； 2）电弧焊又分为弧坑、弧上、弧背，一般情况下，不推荐使用双峰或三峰的弧背或双峰的弧上焊接方法； 3）焊条电弧焊是以电流为能源，将焊条熔化到一定程度，然后再迅速从熔池中移出，以获得所需焊件的一种焊接方法； 4）埋弧焊：是指将熔化的金属填充在一个密闭的空间内进行的焊接[4]。在该空间内充满了电弧，当电弧被移到下一区域时，其表面形成一个封闭区，因此叫埋弧焊接； 5）气体保护焊：是指以惰性气体为保护气，通过电弧熔化金属而进行焊接（如钨极电弧焊）或以惰性气体作为保护气，通过电弧熔化金属而进行焊接（如氩弧焊）或用惰性气体作为保护气，通过电弧熔化金属来进行焊接。

3 建筑钢结构的施工质量控制措施

3.1 材料的质量控制

钢结构工程在施工过程中会涉及到许多的材料，为了确保施工质量与安全，需要对钢结构材料进行严格的控制，对于一些重要的工程项目，还应该根据施工需要选择材料。为了避免出现材料质量问题，要严格进行原材料验收工作，验收过程中必须注意检测样品的数量、尺寸、形状以及规格，对于一些重要的钢结构施工项目，应该聘请专业机构进行质量鉴定工作。在钢结构安装过程中，需要使用到的钢格板是一种具有一定强度和刚度的轻质板材，在使用前还需要对其进行热处理与表面处理。由于建筑钢材存在着不同程度的锈蚀，如果不进行相应处理将会影响钢结构工程的整体质量与安全，对于一些特殊钢材应做好防锈工作[5]。

3.2 加工的精度控制

钢结构加工精度的高低直接影响着结构施工质量，为了确保施工单位的加工精度，必须严格按照相关规定以及相关标准进行加工。在安装前必须先对工件进行除锈，去除锈迹等。

同时需要对加工设备进行清洁调试，保证设备正常运行，如果施工条件允许可以使用专用工具对工件表面进行打磨。在对钢结构进行加工时，需要对加工过程中出现的偏差做出合理有效的处理，确保施工质量符合设计要求与规范。为了保证工艺方案和工序的合理性与科学性，在进行钢构件加工时要控制好精度和稳定性，对于有特殊精度要求的零件可以设置专人来控制加工过程和检验结果。当钢构件存在弯曲或扭转等复杂情况时，应采取有效措施来解决这些问题，从而确保钢结构整体质量达到设计要求。

3.3 焊接质量控制

焊接质量对结构整体性能有重要影响，是钢结构的重中之重，焊接时为了保证焊接效果在安装前应做好准备工作。首先，是合理安排焊接顺序，在施工过程中根据所采用的焊接材料以及所用的电焊机、电渣压力焊机等设备，将各个环节合理有序地进行连接。其次，是合理控制焊接电流和电压，为了确保每一道工序完成后不会出现缺陷问题，必须严格控制焊接电流和电压。再次，是控制好每一道连接工艺。根据相关规定对每一道连接工艺进行评定，对各方面指标进行综合评定。最后，要做好焊接质量的检测工作，焊接前需对材料、设备和构件进行外观检查，对焊缝接头等进行质量检测，对于大型钢结构的焊接工作，要制定专门的焊接质量检验标准来确定检测结果，对于复杂结构与构件要在不同环境下进行不同位置的试焊[6]。

3.4 钢结构安装施工质量控制

钢结构安装过程中需要严格控制钢结构的变形，避免在后期使用过程中出现问题，在实际的安装施工当中，要保证钢结构的连接部位是稳定可靠。在实际施工中要严格按照设计图纸来施工，保证安装过程中所使用的钢材质量合格、数量充足，同时还要加强现场安全管理工作，做好材料堆放和搬运工作，避免发生安全事故[7]。当钢结构出现变形时应该立即采取措施进行处理，在变形较大时还要采取加固措施。在钢结构安装施工完成之后，要钢结构实施验收工作，施工完成后还需要做好试运转工作，通过了试工作之后才能进行正式投入使用。

另外，还要对钢结构的安装精度，和钢结构的整体稳定性以及钢结构与主体工程之间的连接情况等进行检查与检验。

3.5 钢构件的力学性能检测和检查工作

钢结构工程安装完成后，要对其进行力学性能检测，在检测工作当需要结合现场的实际情况来进行操作，要选择有相应资质的机构来进行检测。在钢结构安装前要确保其质量和安全性能都符合相关要求，对钢结构安装中的重要部位要做好支撑工作，对一些存在安全隐患的地方进行加固处理[8]。为了确保检测数据与实际情况相符，应该在检测之前先对现场施工人员进行培训，并在每一个构件上都粘贴上相应的标签，提高检测工作效率和精确性。如果钢结构工程检测工作出现质量问题，必须做好记录工作并且把有关情况向有关部门汇报，如果是因为材料质量原因造成的问题，必须要找出具体原因，并把具体数据上报给相关部门并采取措施解决，如果是人为原因造成的问题，需要追究相关人员的责任，比如在施工过程中偷工减料了也会出现这种现象。

3.6 外观质量检测和检查工作

检查钢结构构件外观质量，主要是通过检查外观的油漆、钢材表面状况和焊接质量来完成，对于一些表面比较粗糙或者有缺陷或者不均匀的构件，要进行仔细检查和调整，如果是焊接缺陷或是焊缝中存在气孔等，则需要对焊接人员的操作技能进行提升，钢结构在安装完成之后应该对钢材表面的油漆、钢材表面状态以及钢结构整体造型进行检查。为了避免工程质量出现问题，需要根据图纸要求对建筑工程进行施工组织设计，并且要在施工过程中不断地进行复查工作，在工程施工过程中经常会出现一些问题，如不均匀沉降、应力集中等。钢结构在施工中有很多的质量问题，是由于施工人员的不规范操作造成的，因此在钢结构施工前要做好相关检测工作，可以使用仪器或者工具来对构件是否存在不均匀沉降、应力集中等情况进行检测[9]。钢结构施工中还应该对质量检测结果进行认真分析，对于不合格的焊缝和接头进行调整处理，对于有缺陷的构件要及时予以更换。

3.7 提高施工人员专业素质

钢结构施工企业应在项目经理部设立专职的钢结构施工技术管理人员，负责本项目的组织、计划和现场管理，企业应对本项目施工技术人员进行必要的岗前培训，应定期进行岗位技能培训，加强安全教育，不断提高员工队伍的综合素质。企业应采取有效措施，提高现有钢结构施工技术人员的技术水平和综合素质，对新进职工要进行岗前技术培训和必要的业务培训。施工单位应为钢结构工程施工组织设计，及专项方案所涉及到的各个专业工种提供必要的条件，并定期对各工段班组进行检查和考核，可通过设立各种奖励基金来激励人才培养。钢结构工程项目施工中，项目经理应负责对其下属职工进行必要的业务培训，使他们掌握生产过程中应具备的各项技能和专业知识，同时加强对本项目管理人员和专业技术工人操作技能培训，并在工程建设期间实行严格管理，加强监督检查[10]。对安全生产工作突出并取得显著成绩的职工给予表彰和奖励，对违章违纪或事故频发者给予批评教育或处罚，对触犯刑律者要追究刑事责任，对重大安全事故要及时向上级领导汇报。对于在钢结构工程中发生重大安全事故，或严重经济损失事件的单位主要负责人和责任人，由项目经理向当地安全生产监督管理部门进行书面报告并做出检查结果报告。