建筑工程中钢结构技术的应用探析

魏世明

（孝义市住房和城乡建设局，山西 孝义 032300）

0 引言

随着社会经济的发展，各界对建筑建设品质的要求有所提高，建筑行业需顺时应势，注重各项主流技术的合理化应用。其中，钢结构技术在建筑工程中占据较大的比重，直接关乎建筑的功能适用性、结构稳定性等多个方面，因此加强钢结构技术的探讨与研究十分必要。

1 工程概况

某建筑工程总建筑面积27780.16m2，抗震设防烈度为7度，采用丙类抗震设防分类标准。于本工程项目中，11#包装车间基础设置为独立基础，于该处搭建稳定可靠的钢结构，设计使用年限25年。

2 钢结构的施工流程

2.1 钢结构厂房施工流程

钢结构厂房的基本施工流程为：准备工作→材料及配套设备进场→主体框架总装→配套构件安装→防锈处理→屋面系及地面系安装→内部装饰施工→拆卸（无需使用的施工设备、临时结构）→质量检验。

2.2 屋面系施工流程

屋面系基本施工流程为：准备工作→主梁吊装→屋面檩条支撑系安装→天沟安装→配套管网（目的在于起到防排水的作用）。

3 钢结构构件加工制作

3.1 测量放样

用金属针刻画放样，在作业台上放出大样图，此部分统一按照1∶1的比例原样放样；部分构件无特定的尺寸要求，在条件允许的前提下，可缩小放样，但需要注重与其它构件放样结果的协调性。

3.2 下料

以工艺详图为准，由专员精细化下料，严格控制切割尺寸，误差不可超过±1.5mm；具备全自动切割的条件时，进一步提高精度，误差不超过±1.0mm。切割后，主体尺寸需满足要求，边缘应具有光滑性与平整性。

3.3 成孔及校正

在钢构件表面钻进成孔，此项操作的可选方法较多，包含氧割、钻孔、冲孔等，具体至钢结构厂房施工中，钻孔的方法取得广泛的应用；钻孔后，详细检查孔位，安排校正，具体可在物理校正、化学校正中灵活选择。

3.4 总装

以断焊的方法完成总装作业，由具有资质的员工操作，严格控制全断面内的焊缝长度，要求其不大于设计标准的2/3；合理协调，尽可能在全断面内均匀分布断焊；针对部分区域结构偏复杂的情况，需要根据实际需求提前搭设作业平台，于该处开展焊接作业。

3.5 焊接

设备通常选用的是门式埋弧焊机，注重细节，避免虚焊或是其它的焊接质量问题。

3.6 防锈处理

为避免钢结构锈蚀现象，宜采取自动喷丸除锈工艺，在此基础上，涂抹底层防护漆，起到全面防护的作用。

3.7 质量验收

前述提及的各项工作均完成后，对钢结构整体和局部做详细的检查，判断是否有质量问题，若存在则安排返修，直至满足要求为止。

4 钢结构基础施工

（1）预埋环节，准确把控好地脚螺栓的布设位置，以便上部结构的顺利安装，并保证该部分结构的稳定性。

（2）考虑到螺栓的紧固强度要求，遵循标准化的施工原则，条件允许时尽可能用统一预制的钢制模辅助定位。

（3）螺栓预位后，先做详细地检查，判断螺栓丝扣的标高是否达标，确认无误后，将其焊接至钢筋网上。

（4）在螺栓外表面加装保护壳，起到防护的作用，以免因磕碰或其它原因而导致螺栓受损。

5 钢结构安装

5.1 施工准备

（1）吊装前，先参照构件明细表，对进场的构件做详细地检查，任何不满足质量要求的构件均不予以入场。

（2）预埋件、厂房基础等均属于隐蔽工程，需要加强质量控制。在前期准备阶段，则着重校核构件轴线位置、标高偏差等，确定准确的定位线，用墨盒将其弹出，作为正式作业的参照基准。

5.2 钢结构安装

（1）在现场配备2台12t汽车吊，用于高效吊装钢构件，对于各类小型构件，可灵活调整为人工吊装的方法。

（2）主梁的跨径较大，高空作业的风险较高，出于安全层面的考虑，先在地面组装成型，确认无误后再整体吊装，期间由专员辅助调整，使被吊装的主梁具有平稳性。

（3）吊装具有安全、连续的特点，要提前做好吊装顺序的规划工作，以此为引导，高效吊装。

（4）承载钢柱吊装期间，及时检测钢柱的位置并加强校正，确保其有足够的准确性；此外，还需保证钢梁有效拼装到位。

（5）待承重钢柱和钢梁校正工作落实到位后，尽快安排两榀间横向系杆的安装作业，以提高主体结构的稳定性。

（6）附属构件包含檩条、支撑系等，需在主体结构吊装期间根据工程要求同步安装至指定位置。

5.3 钢柱的吊装与校正

（1）人工辅助提升预位，以便正式吊装顺利进行。构件预位后，采用螺旋法吊装，具体如图1所示。

图1 螺旋法吊装示意图

（2）平稳起吊，构件距离地面0.2m时暂时停止吊装，安排专员全方位检查吊索和吊钩，判断是否有失稳的情况，同时开启回转刹车系统，继续后续的吊装。随着承重钢柱吊装进程的推进，及时检查其与安装作业面的位置关系，相距约40mm～100mm时，注重对被吊构件的调整，需要瞄准基准线，由专员谨慎操作吊装机械，准确地将承重柱插至锚固螺栓处，确认位置无误后，采取有效的固定措施。在对承重钢柱做校正时，及时观察底部和标高控制块，目的在于判断是否存在脱空的情况，若有则需处理。校正后，安排起重机脱钩。

（3）在现场配套经纬仪，用该装置完成承重柱的竖向校准，具体如图2所示。

图2 钢柱垂直校正测量示意图

5.4 钢梁的吊装与校正

（1）钢构件到场后，先根据要求拼装成型，再组织吊装作业，使钢构件准确到位。承重钢梁翻身起板时，采取两点平衡法，以维持结构的平稳性，期间可由人工辅助操作。

（2）承载钢梁翻身后，先安排试吊，检查各吊点的受力情况，合理状态是吊点受力具有均匀性；此后，人工辅助拉动调控绳索，使承载钢梁转动预位，再对承载梁孔道做有效的固定处理；而考虑到孔道的稳定性要求，可用高强螺栓予以固定。起吊示意图如图3所示。

图3 钢梁的起吊示意图

（3）在吊装首榀承载钢梁时，为了保证吊装的稳定性，增设四道临时支撑揽风绳；对于后续的各榀承载梁，采取屋面檩条和横向连系梁补强的处理方法。而具体至本工程中，横向跨径达到24m，为此临时加固构件的数量需达到5道或适当增加。以吊线法检测垂直度，确保无误。

（4）钢梁吊装期间协同开展校核工作，保证承重钢柱所处位置的准确性，主梁设置到位后，在确认无异常状况的前提下，方可松开缆索。

5.5 柱底板垫块安装及二次灌浆

（1）承重钢柱安装时，在底部端头设垫板，以便更为灵活地调整承重柱的高程。

（2）测定基础结构表面高程、承重柱底板高程，求得两项数值的差值，由于该结果与垫板厚度一致，因此可以根据差值确定垫板的合适数量。材料方面，以锲铁和垫铁为主，共同组成垫板。

（3）钢结构主体吊装到位后，对其位置、稳定性做详细地检查，若无误则安排注浆，此处施工所用的砼比柱结构砼标号高一级。

5.6 高强度螺栓施工

连接采用到高强度螺栓，先清理接触面的杂物，再将该螺栓安装到位。从中间开始紧固，逐步向边缘推进，并优先完成主体结构的紧固作业，在此前提下方可紧固次要构件。梁柱连接点紧固时，按照上、中、下节点的顺序依次进行。

5.7 檩条及支撑系统的安装

（1）主体钢结构吊装期间，同步组织檩条、横向支撑系统的吊装作业。

（2）承重柱间距为6m，配套滑轮装置，以便更为轻松地完成檩条的安装；检测螺栓孔的位置并予以校正，合理控制好紧固力，避免过大或过小。

（3）吊装作业落实到位后，检测构件在水平度、垂直度方面的实际情况，根据实测结果予以灵活调整；向承载柱间配套水平支撑系。以微调的方式对横向连接系做灵活的调整，在不影响结构位置和稳定性的前提下，适当放松一侧连接强度，经过对竖向柱的有效调整后，使其达到垂直状态，此时可以对连接系做紧固处理，但依然需要加强对紧固力的有效控制，既要保证稳定性，又要避免局部应力过于集中。

（4）梁隅撑由地面连至顶梁，先组织吊装作业，到位后再与屋面的檩条连接。

（5）在屋墙面系杆和拉杆安装期间，根据实际情况灵活地对檩条的水平度做合理的调整，对弯曲变形的檩条，要及时纠正，使其恢复正常形态。

6 施工技术控制要点

6.1 吊装技术控制要点

（1）吊装前，加强对设备、材料的全方位检查，排除安全隐患。操作挂篮、爬梯所处位置应准确，吊装条件良好，不可出现安全事故。钢柱吊装时可能与地脚螺丝碰撞，为此需采取有效的防护措施，以免构件因碰撞而受损。安排专员检测吊装高度和垂直度，予以有效的控制，最大限度减小偏差。在埋件安装前，测设中心线，于指定位置将埋件安装到位，必须确保构件对准中心线与埋件，此时有利于后续测量、校正工作的高效开展。在对埋件做固定处理前，先予以校正，尽可能提高精度，而后再采取固定措施，以免埋件在混凝土振捣作用下发生移位现象。

（2）埋件精度会直接影响到钢结构的安装和定位效果，因此有必要加强控制。在基础面中投放轴线并闭合，最大限度减小对埋件安装精度的影响。准确确定具体的型号，将埋件放置在指定位置，经过对轴线的检查后，若无误，则对埋件采取固定措施；若偏移量较大，需要先纠正至许可偏差以内，再予以固定。柱底面可能存在渣土、浮锈，为此需将该部分清理干净，更有利于下节钢柱与上节的重合。

（3）合理选择吊装绑扎点，于指定位置准确完成绑扎作业。吊装时，加强对钢结构垂直状态的检查与控制。为确保在旋转、交替移动等操作中无明显的摆动现象，向垫木中放置钢构件。在钢柱中绑扎爬梯，确保其有足够的稳定性，以满足施工期间临时垂直交通要求。合理拉设缆风绳，起到辅助调控的作用，避免钢柱吊装时出现大幅度晃动乃至安全事故。在钢梁吊装环节，要全面清理该处附着的污物、浮锈等杂物。加强对标高与钢梁轴线的检测，根据实测结果灵活调控，有效提高钢梁吊装精度。为给钢梁安装创设便捷的条件，需按照特定的顺序依次吊装，每次吊装时均要检测框架的垂直度，采取针对性的控制措施。钢梁安装时加强检测，以免出现较大的偏差，临边钢梁安装时潜在诸多安全隐患，为此需用安全绳辅助操作，切实保证吊装安全。在现场配套移动式操作平台，以满足钢梁的吊装施工要求。局部需焊接，为此加强质量检验与控制。所构建的移动式操作平台要能够满足高空作业的要求，例如钢梁翼缘的焊接则可以在该平台上完成，一方面给施工创设了便捷的条件，另一方面有效保障作业人员的人身安全。

6.2 焊接技术控制要点

（1）焊接是钢结构施工中的重点环节，直接影响到钢结构的稳定性，因此需要加强对焊接技术的控制。在钢梁焊接时，通常选用的是坡口技术。按特定的流程有序焊接，先将顶梁柱和梁节点的焊接工作落实到位，再转向梁柱底部，最后将中间区域的梁柱节点焊接好。部分构件存在对接的要求，例如柱与梁、柱与柱的对接，此时较为合适的是对称焊接的方法，以免出现变形现象。在对钢垫板、引出板等部位做坡口焊接处理时，需要先预热，确保焊接质量能够达到要求。

（2）钢结构焊接时，挑选合适型号、质量可靠的焊材，要求配套的焊丝、焊条、焊剂均满足要求。以抽样检测的方法判断焊接材料的质量，确认无误后方可投入使用。为提高焊缝的强韧性，焊材的合理选择极为关键，需加强对焊材中微合金化程度的有效控制。焊材入场后，妥善保管，以免因受潮或其它原因而出现问题。日常管理工作中，定期检测库房的温度和湿度，确保存放在现场的焊材均能够满足质量要求。存放时，配套合适的专用货架，避免焊材直接放置在地面。根据焊材的规格，分类存放到位。为减小焊接误差，合理选择自由端，同时灵活布置杆件，要求其位置具有合理性。按照特定的顺序依次完成各部分的焊接作业，加强对各道工序的检查，若有问题则返工，力争在源头上处理好问题。

（3）坡口处的处理可采取窄间隙、小角度的方法，从而减小收缩量。此外，多层多道的方法也有利于实现对收缩量的有效控制。合理预留收缩余量，采取此方法有效避免焊接中拼装块变形现象，此外需及时检查桁架并对其加以矫正。焊缝表面存在缺陷时，用砂轮对其做适当的打磨处理；如有咬边、焊缝尺寸偏差，则视实际情况补焊。

（4）焊接环境也会对焊接作业造成影响，因此需予以高度的重视，具体考虑到风速、湿度、温度等。通常，焊接湿度在90%以下为宜，构件的温度加热至20℃以上方可组织焊接作业。焊接时，根据工程建设标准，严格控制电流值、焊接速度等关键的参数。

7 结束语

综上所述，钢结构具有轻便化、稳定可靠等特点，将其应用于建筑工程中是发展趋势。钢结构技术的应用水平已经有较大提高，应用过程中，尚存在一些问题有待解决。本文围绕钢结构的基础施工到主体安装施工全过程进行总结分析，并指出各环节的施工要点，为现行的钢结构施工提供全面的参考。在后续的发展中，相关技术人员仍需加强探索，持续提高钢结构技术的应用水平，促进建筑事业的良好发展。