鋼結(jié)構(gòu)建筑構(gòu)件連接構(gòu)造技術(shù)研究

李紅波，周仙蘭

(1.430522198412173912，重慶 400052;2.430522198308204141，重慶 400052)

1 鋼結(jié)構(gòu)建筑構(gòu)件的背景、發(fā)展及重要意義

1.1 研究背景

中國建筑金屬協(xié)會會長杜宗翰指出:二十一世紀是鋼結(jié)構(gòu)的世紀。我國雖然在早期鐵結(jié)構(gòu)方面有卓越的成就，但是由于2000多年的封建壓迫，科學技術(shù)不發(fā)達，西方國家后來居上。直至十九世紀末，我國才逐漸開始采用現(xiàn)代化的鋼結(jié)構(gòu)。鋼結(jié)構(gòu)具有重量輕、結(jié)構(gòu)斷面小、承載能力高、抗震性能優(yōu)越、取材對環(huán)境破壞小、造型新穎優(yōu)美、施工周期短、工程質(zhì)量和造價容易控制等優(yōu)點，廣受建筑行業(yè)的親睞。鋼結(jié)構(gòu)在建筑中的應(yīng)用給當今的建筑行業(yè)的發(fā)展帶來了新的理念和技術(shù)革新，并且?guī)砹诵碌捏w驗和挑戰(zhàn)。

1.2 發(fā)展

目前的社會被稱為鋼筋水泥城市，由此可見鋼材料在建筑行業(yè)中應(yīng)用的廣泛。不僅國外，在我國近年來鋼鐵事業(yè)發(fā)展突飛猛進，建筑用鋼量已經(jīng)不是工程建設(shè)的主要問題。隨著我國的宏觀調(diào)控和相關(guān)政策的發(fā)布，鋼結(jié)構(gòu)建筑在我國工程建設(shè)中所占比重逐年增長。并且有關(guān)專家預(yù)言，二十一世紀是我國鋼結(jié)構(gòu)建筑快速發(fā)展的時期。由此可以想象將來我國的鋼鐵建筑總量鱗次櫛比。

我國的鋼鐵產(chǎn)量和建筑用量方面已經(jīng)不存在問題了，目前的主要問題是鋼結(jié)構(gòu)建筑的技術(shù)問題、鋼結(jié)構(gòu)建筑結(jié)構(gòu)復雜，技術(shù)性要求高。面對其與其他建筑相比在使用、設(shè)計、施工及綜合經(jīng)濟方面的優(yōu)勢，鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展前景十分可觀。

1.3 重要意義

就未來的建筑行業(yè)發(fā)展模式來看，鋼鐵無疑占據(jù)著重要的地位，鋼結(jié)構(gòu)建筑引領(lǐng)著主流建筑構(gòu)造。隨著鋼結(jié)構(gòu)理論技術(shù)的逐年積累，建筑鋼結(jié)構(gòu)體系的逐步完善的改革發(fā)展，理論依據(jù)與研究應(yīng)用逐步趨于完善，摒除目前我國存在的技術(shù)問題不說，鋼結(jié)構(gòu)建筑在未來絕對會大放異彩!所以我國應(yīng)該積極研發(fā)鋼結(jié)構(gòu)建筑構(gòu)件連接構(gòu)造技術(shù)，掌握技術(shù)要點，對我國的建筑行業(yè)來說是不小機遇和挑戰(zhàn)，也是不小的收獲與發(fā)展。

2 鋼結(jié)構(gòu)建筑技術(shù)應(yīng)用與研發(fā)

鋼鐵建筑的美在于其不同尋常的跨度與精美的細部:更高、更遠是人類矢志不渝的追求;暴露在外的結(jié)構(gòu)表達了構(gòu)造與材料的邏輯、層次和重要的外觀形象。

伴隨著我國鋼材產(chǎn)量的不斷攀升和價格的下降，運用鋼材料來做建筑構(gòu)件和建筑材料越來越成為一種時尚。構(gòu)件的字面意思為結(jié)構(gòu)物的組成單元(如梁、柱、板、大型板材等。)在建筑界中建筑構(gòu)件主要指墻、柱、梁、樓板、屋架等承重結(jié)構(gòu)。鋼結(jié)構(gòu)連接設(shè)計的好壞直接影響鋼結(jié)構(gòu)的質(zhì)量和經(jīng)濟。因為采用組合截面的鋼構(gòu)件需用連接將其組成部分即鋼板或型鋼連成一體。整個鋼結(jié)構(gòu)需在結(jié)點處用連接將構(gòu)件拼裝成整體。

2.1 焊縫連接

焊連接是當前鋼結(jié)構(gòu)連接的主要方式，焊接連接可以實現(xiàn)任意角度和方向的連接，手工電弧焊和自動埋弧焊是當前使用最為廣泛的兩種焊接。焊接連接技術(shù)幾乎可以適用任何條件下的鋼結(jié)構(gòu)建筑，用鋼量省，加工簡便，而且連接的密封性好，整體性強，剛度大，易于采用自動化操作等。有些結(jié)點如鋼管與鋼管的Y形和T形連接等，除焊縫外是較難采用螺栓連接或其他連接的。

2.2 螺栓連接

鋼結(jié)構(gòu)連接用的螺栓有普通螺栓和高強度螺栓兩種。通過螺母固定，螺栓穿插入兩個或兩個以上的構(gòu)件，使構(gòu)件連接成整體共同工作。

其中普通螺栓一般為六角頭螺栓，普通螺栓的安裝一般用人工扳手，不要求螺桿中必須有規(guī)定的預(yù)拉力。連接過程中常用的是粗制螺栓(C級螺栓)，粗制螺栓的抗剪連接，一般只用于一些不直接承受動力荷載的次要構(gòu)建如支撐、擦條、墻梁等的連接。由于螺栓的抗拉性能較好，因而常用于一些使螺栓受拉的工地安裝結(jié)點連接中。

相比來說高強度螺栓就復雜專業(yè)的多，此種螺栓必須用高強度鋼制造，在安裝過程中使用特制的扳手，保證螺桿中具有規(guī)定的預(yù)拉力，從而使被連接的板件接觸面上有規(guī)定的預(yù)壓力。它的承載能力高于高強度螺栓摩擦型連接，可節(jié)省連接材料。但這種連接由于在摩擦力被克服后將產(chǎn)生一定的滑移變形，因而其應(yīng)用受到限制。規(guī)范規(guī)定它只能用于承受靜力荷載或間接承受動力荷載的結(jié)構(gòu)中。

螺栓連接由于安裝省時省力、所需安裝設(shè)備簡單、對施工工人的技能要求不及對焊工的要求高等優(yōu)點，目前在鋼結(jié)構(gòu)連接中的應(yīng)用僅次于焊縫連接。

2.3 鉚釘連接

利用鉚釘把兩個或兩個以上的零件或者部件，連接成一個整體，叫做鉚接。通俗的講鉚接就是指兩個厚度不大的板，通過在其部位上打洞，然后將鉚釘放進去，用鉚釘槍將鉚釘鉚死，而將兩個板或物體連接在一起的方法。

2.4 利用鑄鋼節(jié)點構(gòu)件連接

鑄鋼節(jié)點具有良好的加工性，利用鋼材的可澆鑄性，按照鑄鋼的模板澆鑄出復雜的復雜鋼節(jié)點的交匯處，根據(jù)其內(nèi)部構(gòu)造或者節(jié)點類型可分為鑄鋼節(jié)點、空心鑄鋼節(jié)點、半空心半實心鑄鋼支座。鑄鋼節(jié)點具有復雜多樣的建筑屬性，目標在一些大跨度空間管桁架鋼結(jié)構(gòu)開始逐步推廣使用，特別是在處理復雜的交叉節(jié)點鑄鋼節(jié)點是得天獨厚，有優(yōu)勢，但是，由于總碳當量高雜質(zhì)，特別是，磷含量和難以控制，同時，鑄態(tài)組織晶粒粗大，導致鋼管焊接，焊接技術(shù)的要求很高，主要是為了降低殘余應(yīng)力，焊接裂紋的防止。

2.5 鋼管混凝土結(jié)構(gòu)連接

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)是指配有鋼筋增強的混凝土制成的結(jié)構(gòu)。承重的主要構(gòu)件是用鋼筋混凝土建造的。包括薄殼結(jié)構(gòu)、大模板現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)及使用滑模、升板等建造的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的建筑物。用鋼筋和混凝土制成的一種結(jié)構(gòu)。鋼筋承受拉力，混凝土承受壓力。具有堅固、耐久、防火性能好、比鋼結(jié)構(gòu)節(jié)省鋼材和成本低等優(yōu)點。

2.6 混凝土預(yù)制構(gòu)件濕法連接

濕法連接是在預(yù)制構(gòu)件制作時邊緣預(yù)留鋼筋(甩筋)，安裝時將這些甩筋

相互綁扎或焊接，然后在構(gòu)件的縫隙處灌注混凝土。其優(yōu)點是結(jié)構(gòu)整體性好，剛度大，連接的鋼筋被混凝土包住，不易銹蝕，但需要一定的養(yǎng)護時間，不能馬上承受作用力。

3 鋼結(jié)構(gòu)連接的力與形

表現(xiàn)力和表達力是人類藝術(shù)創(chuàng)造中一個永恒的主題，建筑構(gòu)件作為力的承載體和傳遞體，也是對力的一種美學顯示。目前的建筑行業(yè)在大多數(shù)實現(xiàn)了鋼鐵結(jié)構(gòu)材料的同時，對于構(gòu)件的設(shè)計藝術(shù)也有一定的追求。塑造力、表現(xiàn)力、表達力是鋼結(jié)構(gòu)建筑形態(tài)創(chuàng)作的重要手段。在利用對力的表達來進行鋼結(jié)構(gòu)建筑構(gòu)件連接節(jié)點的形態(tài)塑造中，有三種常用的手法:一是真實表現(xiàn)的手法;二是夸張表現(xiàn)的手法;三是形態(tài)作用結(jié)構(gòu)體系的應(yīng)用。這些形態(tài)塑造的手法在現(xiàn)代建筑中都有細節(jié)的體現(xiàn)。

4 結(jié)束語

鋼材作為一種性能優(yōu)越的現(xiàn)代材料，在經(jīng)過幾個世紀的冶煉研究，從一開始的單一匱乏的簡單工具，逐漸發(fā)展成現(xiàn)在精密多用的復雜工藝。近代來，其冶煉技術(shù)的成熟，資源儲藏量大，結(jié)構(gòu)和加工性能好，近二百多年以來，在建筑上得到了廣泛的應(yīng)用。鋼結(jié)構(gòu)建筑整體性好，抗震能力強，對場地條件和氣候環(huán)境的適應(yīng)性強;建造上采用工廠預(yù)制和現(xiàn)場裝配相結(jié)合的方法，符合現(xiàn)代建筑工業(yè)化生產(chǎn)的要求。根據(jù)目前的行業(yè)發(fā)展來看，鋼結(jié)構(gòu)在三大領(lǐng)域的發(fā)展是我國今后要努力的方向:海洋石油工程裝備、鋼結(jié)構(gòu)住宅、鋼結(jié)構(gòu)橋梁等3個領(lǐng)域的發(fā)展應(yīng)當引起國家有關(guān)主管部門的關(guān)注，如果受到重視和政策鼓勵，完全可以實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)倍增的目標。努力在鋼結(jié)構(gòu)建造方面進行突破，在國際上創(chuàng)造領(lǐng)先的鋼鐵結(jié)構(gòu)技術(shù)，為我國的經(jīng)濟實力發(fā)展做出貢獻。

［1］美，布洛肯布洛夫，梅里特.美國鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計手冊［M］.上海:同濟大學出版社，2006.

［2］中華人民共和國建設(shè)部，GB50017－2003.鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范［S］.北京:中國建筑工業(yè)出版社，2003.

［3］美國鋼結(jié)構(gòu)學會編.鋼結(jié)構(gòu)細部設(shè)計［M］.北京:中國建筑工業(yè)出版社，2001.

［4］魯?shù)婪颉ぐ⒍骱Ｄ?藝術(shù)與視知覺［M］.北京:中國社會科學出版社，1984.

［5］徐偉良，王凡，趙萍.我國建筑鋼結(jié)構(gòu)新型鋼材的發(fā)展現(xiàn)狀［J］.建筑技術(shù)開發(fā)，2003.7.