鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)的有關(guān)問(wèn)題研究

馮永輝

中冶南方都市環(huán)保工程技術(shù)股份有限公司，湖北武漢 430205

1978年，國(guó)內(nèi)房屋竣工面積僅為407萬(wàn)m2，建筑結(jié)構(gòu)以磚混結(jié)構(gòu)為主（在農(nóng)村地區(qū)甚至以木石結(jié)構(gòu)為主）；2016年，國(guó)內(nèi)房屋竣工面積達(dá)到422382.3萬(wàn)m2，建筑結(jié)構(gòu)以混凝土結(jié)構(gòu)為主，磚混結(jié)構(gòu)正在被淘汰，而木石結(jié)構(gòu)基本上被淘汰。近年來(lái)，鋼結(jié)構(gòu)又異軍突起，有取代混凝土結(jié)構(gòu)之勢(shì)（鋼結(jié)構(gòu)在日本建筑中使用率超過(guò)70%，在美國(guó)建設(shè)中超過(guò)50%[1]）。

1 鋼結(jié)構(gòu)及其優(yōu)點(diǎn)

1.1 鋼結(jié)構(gòu)

鋼結(jié)構(gòu)是用型鋼或鋼板制成梁鋼、鋼柱、鋼桁架等基本構(gòu)件，根據(jù)使用要求，通過(guò)焊接、螺栓連接或鉚釘連接等方法，按照一定規(guī)律組成的承載結(jié)構(gòu)。

1.2 鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)

1.2.1 鋼材強(qiáng)度高、重量輕

與混凝土、木材、磚相比，鋼材的強(qiáng)度更高（鋼材抗側(cè)彎強(qiáng)度為混凝土的1.5倍），但在同樣的受力條件下，鋼結(jié)構(gòu)因截面較小，所以自重較輕（鋼結(jié)構(gòu)與鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)自重比為1：1.6），抗震性能良好，可靠性高，適于承載重的結(jié)構(gòu)。

1.2.2 鋼結(jié)構(gòu)精度高

鋼結(jié)構(gòu)可以在工廠里進(jìn)行機(jī)械化制造，實(shí)行統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)，生產(chǎn)速度快，精度高，更容易保證結(jié)構(gòu)質(zhì)量。

1.2.3 鋼結(jié)構(gòu)施工快速、環(huán)保

2 鋼結(jié)構(gòu)施工過(guò)程中常見(jiàn)的一些問(wèn)題

2.1 焊接變形

焊接是鋼結(jié)構(gòu)3種連接方式之一，通常采用電弧焊進(jìn)行焊接。但門式鋼架的板件極?。ㄗ畋】蛇_(dá)4mm），焊接時(shí)，由于受熱不均，構(gòu)件可能發(fā)生熱變形。

2.2 錨栓安裝的問(wèn)題

安裝錨栓時(shí)，若發(fā)生整體或布局偏移，或標(biāo)高有誤差，或絲扣沒(méi)有采取保護(hù)措施，都會(huì)造成鋼柱底板螺栓孔不對(duì)位，絲扣長(zhǎng)度不夠，最后導(dǎo)致錨栓安裝無(wú)法精準(zhǔn)到位。

2.3 錨栓不垂直

若鋼結(jié)構(gòu)框架柱柱腳底板水平度差，或錨栓垂直度不達(dá)標(biāo)，或基礎(chǔ)施工后預(yù)埋錨栓時(shí)出現(xiàn)較大的水平誤差，最后會(huì)導(dǎo)致柱子安裝后不在一條直線上。

2.4 錨栓連接問(wèn)題

在施工中，有時(shí)會(huì)發(fā)生錨栓柱腳未有擰緊，墊板未與底板焊接，有的部位沒(méi)有露出2、3個(gè)絲扣的錨栓的現(xiàn)象。

2.5 高強(qiáng)螺栓連接問(wèn)題

螺栓緊固度不符合要求，或螺栓表面有油污、浮銹等雜質(zhì)，或螺栓孔壁有焊瘤、毛刺等其它缺陷，導(dǎo)致螺栓安裝后無(wú)法終緊。

3 鋼結(jié)構(gòu)施工要點(diǎn)

3.1 圖紙會(huì)審

在施工前，必須由施工單位總工程師親自主持，召集技術(shù)人員與經(jīng)驗(yàn)豐富的熟練工人，根據(jù)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范，對(duì)圖紙各部分尺寸、規(guī)格進(jìn)行校對(duì)、核實(shí)、分解，會(huì)審過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題都要收集起來(lái)，書(shū)面報(bào)請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)單位與業(yè)主單位要求解決。會(huì)審后要形成完整的圖紙會(huì)審紀(jì)要。

3.2 鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)場(chǎng)

首先，必須清理施工現(xiàn)場(chǎng)與車輛通行道路，留出平整的露天場(chǎng)地，場(chǎng)地附近必須有電源、水源，場(chǎng)地排水必須通暢，然后，按照鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的安裝順序逐個(gè)進(jìn)場(chǎng)。鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件運(yùn)進(jìn)露天場(chǎng)地后，必須對(duì)它們進(jìn)行覆蓋，避免鋼結(jié)構(gòu)表面受潮或受到污染。鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件不允許亂堆亂放，應(yīng)根據(jù)理論計(jì)算設(shè)置支承點(diǎn)，以防鋼結(jié)構(gòu)在堆放過(guò)程中出現(xiàn)變形。鋼結(jié)構(gòu)全部進(jìn)場(chǎng)后，必須按構(gòu)件明細(xì)表進(jìn)行全面核對(duì)，檢驗(yàn)鋼結(jié)構(gòu)表面是否存在銹蝕、劃痕、麻點(diǎn)。

根據(jù)系統(tǒng)總體損耗最小，并滿足節(jié)點(diǎn)電壓裕度要求，得到柔直系統(tǒng)有功功率最優(yōu)值為P=201 MW，整流側(cè)無(wú)功功率最優(yōu)值Q1=15 MVar，逆變側(cè)無(wú)功功率最優(yōu)值Q2=13 MVar。

3.3 鋼結(jié)構(gòu)安裝

第一步，必須清除鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件表面的油污、泥沙、灰塵等雜質(zhì)，并做好軸線與標(biāo)高標(biāo)記，以方便空中定位、校正與測(cè)量。同一類構(gòu)件的軸線與標(biāo)高設(shè)置位置必須一致。第二步，根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，綜合考慮平面運(yùn)輸、體系轉(zhuǎn)換、測(cè)量校正、精度調(diào)整，確定安裝順序。第三步，按照設(shè)計(jì)好的順序進(jìn)行安裝，以形成穩(wěn)固的空間剛度單元。在構(gòu)件安裝到位后，應(yīng)利用相鄰構(gòu)件或枕木進(jìn)行臨時(shí)固定。做好臨時(shí)固定措施，可以有效承受鋼結(jié)構(gòu)自重、施工荷載、沖擊荷載，保護(hù)構(gòu)件不發(fā)生嚴(yán)重變形。

3.4 鋼結(jié)構(gòu)吊裝

3.4.1 設(shè)置吊裝耳板或吊裝孔

吊裝鋼結(jié)構(gòu)前，可在構(gòu)件重心兩側(cè)對(duì)稱設(shè)置吊裝耳板或吊裝孔，可以避免構(gòu)件在吊裝過(guò)程中發(fā)生不可逆的塑性變形。若吊裝耳板、吊裝孔不影響主體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，可予以保留；或必須去除耳板，可在離母材3～5mm的位置進(jìn)行氣割切除或碳弧氣刨切除，嚴(yán)禁進(jìn)行野蠻錘擊，造成母材變形。

3.4.2 選擇吊裝機(jī)械

若項(xiàng)目屬于高度不高、跨度不大的普通建筑，可選擇固定式塔吊；若項(xiàng)目屬于高度在100m左右的高層建筑，應(yīng)選擇附著自升式塔吊；若項(xiàng)目屬于高度超過(guò)200m的超高層建筑，應(yīng)選擇內(nèi)爬式塔吊。每次起吊前，必須仔細(xì)檢查鋼絲繩、吊裝帶、吊鉤；應(yīng)選擇熟練工人進(jìn)行起吊作業(yè)，起吊時(shí)必須掌握好力度；起吊時(shí)，構(gòu)件重量不得超過(guò)塔吊額定起重量的80%，一定要留有一定起重富余量。

3.5 鋼結(jié)構(gòu)連接和固定

連接鋼結(jié)構(gòu)前，必須對(duì)建筑的定位軸線、基礎(chǔ)軸線、標(biāo)高、地腳螺栓位置進(jìn)行檢查驗(yàn)收，基礎(chǔ)混凝土強(qiáng)度應(yīng)達(dá)到設(shè)計(jì)要求，基礎(chǔ)周圍必須回填夯實(shí)。

3.5.1 鋼柱腳施工

必須根據(jù)混凝土抗壓強(qiáng)度、柱腳底板承受的荷載與錨栓的堅(jiān)固拉力計(jì)算并確定鋼墊板面積，再將鋼墊板設(shè)置在靠近錨栓的柱腳底板加勁板下，每根錨栓側(cè)要設(shè)置1～2組墊板，每組墊板不能超過(guò)5塊。若柱底進(jìn)行二次澆灌混凝土，應(yīng)墊板間須焊接固定。

3.5.2 錨栓及預(yù)埋件安裝

施工單位應(yīng)當(dāng)與土建施工單位共同完成錨栓及預(yù)埋件安裝工作，在混凝土澆筑前必須復(fù)核錨栓尺寸，并將它固定牢固；對(duì)錨栓須采取保護(hù)措施，防止其受到銹蝕、污染或損壞。

3.5.3 保證錨栓垂直

安裝錨栓時(shí)先對(duì)底板下部進(jìn)行調(diào)整，調(diào)平螺栓，再用無(wú)收縮砂漿進(jìn)行第二次灌漿填實(shí)，保證柱子安裝后在一條直線上。

3.5.4 做好錨栓連接

先對(duì)錨栓外部進(jìn)行隔熱處理，再對(duì)錨桿與螺帽進(jìn)行焊接，這樣可以避免出現(xiàn)錨栓柱腳未擰緊等情況。

3.6 鋼結(jié)構(gòu)焊接

在開(kāi)始焊接作業(yè)前，必須對(duì)項(xiàng)目中使用較有代表性的接頭形式進(jìn)行焊接工藝性試驗(yàn)，以確定最佳的焊接操作方法。必須選持有合格證的熟練焊工進(jìn)行焊接作業(yè)。定位焊所用焊條必須經(jīng)過(guò)烘干處理，必須用溶劑將焊接坡口及其內(nèi)外兩側(cè)20mm內(nèi)的油污揩凈，還要用手提砂輪機(jī)去除焊接坡口上的鐵銹、氧化層等雜質(zhì)；焊接前焊縫必須預(yù)熱，溫度達(dá)到要求后才能開(kāi)始焊接。定位焊縫不得有裂紋、夾渣、氣孔等缺陷，若發(fā)現(xiàn)有焊接缺陷，必須徹底清除，重新進(jìn)行定位焊；采用氣體保護(hù)焊時(shí)，應(yīng)調(diào)試好氣體流量，并送氣30s，把輸氣管內(nèi)的空氣排凈后，才允許施焊；焊接完畢，應(yīng)將焊縫表面的雜質(zhì)清理干凈。為防治焊接變形，必須控制焊縫數(shù)量與尺寸（焊縫長(zhǎng)度不能超過(guò)50mm，焊縫間距要保持在60cm，實(shí)際焊腳尺寸不能超過(guò)設(shè)計(jì)焊腳尺寸的50%，且不應(yīng)大于8mm），還可采用焊件夾具防止構(gòu)件發(fā)生變形。

3.7 緊固高強(qiáng)螺栓

在使用高強(qiáng)螺栓前，必須逐個(gè)清理它們表面的油污、浮銹、內(nèi)側(cè)孔壁，并對(duì)它們進(jìn)行防銹處理。緊固高強(qiáng)螺栓必須嚴(yán)格按照正確的作業(yè)順序進(jìn)行，而且還得注意整體作業(yè)的順序：先緊固立柱，再緊固橫梁；先緊固腹板，再緊固翼板；同一根節(jié)柱，要先緊固它上部的節(jié)點(diǎn)，再緊固它下部的節(jié)點(diǎn)，最后緊固它中間的節(jié)點(diǎn)。矩形高強(qiáng)度螺栓，必須擰3次；每個(gè)螺栓的初緊、終緊，必須在1d內(nèi)完成；鋼結(jié)構(gòu)連接完成后，還必須用扭力扳手檢查每一個(gè)螺栓，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，立即返工，確保鋼結(jié)構(gòu)整體框架萬(wàn)無(wú)一失。

4 結(jié)語(yǔ)

目前，國(guó)內(nèi)鋼結(jié)構(gòu)建筑僅占全部建筑的5%，因而習(xí)慣于傳統(tǒng)建筑施工的企業(yè)不熟悉鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)。但鋼結(jié)構(gòu)建筑符合可持續(xù)發(fā)展理念，未來(lái)發(fā)展前景巨大，應(yīng)當(dāng)在實(shí)踐中不斷學(xué)習(xí)，積累經(jīng)驗(yàn)，并進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新，以推進(jìn)鋼結(jié)構(gòu)建筑產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。