建筑工程鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及安裝技術(shù)研究

張俊杰

(太原理工大學(xué)建筑設(shè)計(jì)研究院 太原 030024)

前言

隨著綠色建筑理念的提出，鋼結(jié)構(gòu)建筑逐漸在建筑市場(chǎng)中嶄露頭角，我國(guó)越來(lái)越多的高層建筑、輕鋼別墅等民用建筑紛紛開(kāi)始使用鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)建進(jìn)行工程建設(shè)。鋼結(jié)構(gòu)具備施工周期短、施工污染小、施工材料可回收利用等優(yōu)點(diǎn)。為了保障鋼結(jié)構(gòu)能夠安全運(yùn)用到工程建設(shè)中來(lái)，提高鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)、搭建技術(shù)、焊接技術(shù)等內(nèi)容進(jìn)行分析，希望能夠有效提升我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)的施工技術(shù)水平。

1 建筑鋼結(jié)構(gòu)概述

建筑鋼結(jié)構(gòu)是由鋼板和熱軋型鋼為主組成的一種鋼板骨架結(jié)構(gòu)。建筑鋼結(jié)構(gòu)經(jīng)過(guò)工程的焊接加工、鉚釘處理等操作，逐漸形成了建筑鋼結(jié)構(gòu)框架體系。這種新的框架體系與傳統(tǒng)磚混結(jié)構(gòu)相比，具備很高的強(qiáng)度和韌性以及硬度，能滿足建設(shè)生產(chǎn)結(jié)構(gòu)的使用標(biāo)準(zhǔn)。目前，建筑鋼結(jié)構(gòu)模式被廣泛應(yīng)用于圖書(shū)館、高層建筑等。由于我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)發(fā)展還處于初級(jí)階段，鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與安裝技術(shù)還有待不斷創(chuàng)新，才能更好的推動(dòng)建筑市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

2 建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析

2.1 設(shè)計(jì)原則

為了保障建筑工程鋼結(jié)構(gòu)的安裝穩(wěn)定性和安全性，設(shè)計(jì)人員需要按照國(guó)家制定出的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則來(lái)開(kāi)展延誤，有助于提高鋼結(jié)構(gòu)的安裝質(zhì)量。鋼結(jié)構(gòu)在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，需要深入了解建筑物的最大強(qiáng)度和耐久性，才能合理控制鋼材的重量，保證建筑物的穩(wěn)定性。目前，建筑鋼結(jié)構(gòu)分為橫向結(jié)構(gòu)和縱向結(jié)構(gòu)。其中，橫向結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)質(zhì)量會(huì)直接影響整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)的質(zhì)量。而縱向結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)質(zhì)量會(huì)受到諸多因素的影響。因此，在從事鋼結(jié)構(gòu)建筑物設(shè)計(jì)的時(shí)候，需要重視建筑物設(shè)計(jì)的質(zhì)量，保證建筑物的設(shè)計(jì)具備美觀性，才能合理配置鋼材用量。

2.2 鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性設(shè)計(jì)

由于鋼結(jié)構(gòu)的整體剛度與鋼結(jié)構(gòu)的最大承載力和剛度存在密切關(guān)系。在設(shè)計(jì)過(guò)程中需要結(jié)合工程實(shí)際情況考慮鋼結(jié)構(gòu)各構(gòu)件的變形以及內(nèi)力截面受力大小，避免鋼結(jié)構(gòu)出現(xiàn)失穩(wěn)和截面變形等問(wèn)題。目前，設(shè)計(jì)單位經(jīng)常采用平面體系進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。為了增加鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的穩(wěn)定性，還應(yīng)使用結(jié)構(gòu)整體部署設(shè)計(jì)來(lái)進(jìn)行。尤其是進(jìn)行單層框架或者多層框架設(shè)計(jì)時(shí)，只需根據(jù)框架柱平面的長(zhǎng)度系數(shù)進(jìn)行計(jì)算，就可以知道鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是否具備很好的穩(wěn)定性。注意，設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)中一定要保證鋼街頭傳遞彎曲的時(shí)候具備很好的剛度和柔性，保證鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)建的偏心距離最小。在固定鉸支座時(shí)，還應(yīng)該保證簡(jiǎn)支梁的抗彎強(qiáng)度，避免梁繞縱軸出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)問(wèn)題。

2.3 鋼結(jié)構(gòu)的位置設(shè)計(jì)

建筑鋼結(jié)構(gòu)的位置設(shè)計(jì)也影響著整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)的質(zhì)量。首先需要考慮鋼結(jié)構(gòu)的受力點(diǎn)，并合理規(guī)劃鋼結(jié)構(gòu)的位置，才能保證鋼結(jié)構(gòu)自身具備很好的平衡性能。其次需要借助計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)的最大承載力和剪力的模擬分析，驗(yàn)證鋼結(jié)構(gòu)是否具備很好的平穩(wěn)性。一旦發(fā)現(xiàn)鋼結(jié)構(gòu)位置的選擇導(dǎo)致鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性交差，需考慮鋼結(jié)構(gòu)的選材型號(hào)。

2.4 鋼結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)

鋼結(jié)構(gòu)的連接節(jié)點(diǎn)是否到位也會(huì)影響鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。所以設(shè)計(jì)人員需要做好鋼結(jié)構(gòu)連接節(jié)點(diǎn)的有效預(yù)測(cè)，避免鋼結(jié)構(gòu)的連接節(jié)點(diǎn)與設(shè)計(jì)節(jié)點(diǎn)存在差異性。據(jù)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，鋼結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)還可以按照接力、傳力等形式分為剛接、半鋼接、鉸接三種類型。但是，通常情況下鋼結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)連接是根據(jù)轉(zhuǎn)動(dòng)剛性來(lái)實(shí)現(xiàn)的。而對(duì)于辦剛性節(jié)點(diǎn)的應(yīng)用，還有待深入研究。

3 建筑鋼結(jié)構(gòu)安裝技術(shù)分析

3.1 鋼結(jié)構(gòu)的搭建

由于鋼結(jié)構(gòu)具備很好的穩(wěn)定性，一般情況下，鋼構(gòu)件制作完畢后，只需要經(jīng)過(guò)質(zhì)量檢驗(yàn)就可以進(jìn)行安裝施工。鋼結(jié)構(gòu)的安裝流程為：測(cè)量、搭建就位準(zhǔn)備、鋼柱吊裝、校正并臨時(shí)固定、柱最后固定、鋼梁吊裝等。需要穩(wěn)定的框架單元如果無(wú)法穩(wěn)固，需要使用纜風(fēng)繩進(jìn)行固定，避免鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)建出現(xiàn)倒塌現(xiàn)象。一旦鋼構(gòu)建的柱子和梁完成安裝后，需要即刻做好鋼柱垂直度的調(diào)整，并做好柱腳的封閉和二次灌漿。在工程實(shí)際搭建中，框架梁會(huì)采用工字或者H型鋼架組喲喂整個(gè)建筑工程的框架梁進(jìn)行搭建，保證連接的鋼材有著最好的剛性。鋼框架梁的上下部位有著兩翼，主要用于區(qū)分鋼梁和鋼柱的連接點(diǎn)及其連接位置，起著橫加勒力的保護(hù)作用。而對(duì)于螺栓來(lái)說(shuō)，一旦經(jīng)過(guò)質(zhì)量驗(yàn)收合格，就需要立刻進(jìn)行安裝。另外，澆筑混凝土之前，還需要使用應(yīng)用定型卡盤(pán)將螺栓的位置卡住，并使用鋼板孔對(duì)螺栓位置進(jìn)行固定，使用塑料薄膜做好有效防護(hù)后涂刷一層防滑油，才能避免螺栓生銹。

3.2 鋼結(jié)構(gòu)的焊接

當(dāng)鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)建搭建完成后，還需要做好每個(gè)連接點(diǎn)的焊接工作。焊接技術(shù)選擇錯(cuò)誤會(huì)直接降低鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的剛性，導(dǎo)致整個(gè)鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的穩(wěn)定性下降。為此，選擇最優(yōu)的焊接技術(shù)至關(guān)重要。焊接人員在確定最終焊接技術(shù)前，還需要進(jìn)行焊接試驗(yàn)，結(jié)合焊接過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題對(duì)焊接工藝進(jìn)行優(yōu)化和改善，才能不斷提升焊接技術(shù)的專業(yè)性，提升焊接質(zhì)量。在正式焊接之前，還需要對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的表面進(jìn)行清潔處理，保證整個(gè)平面干凈整潔。而在焊接的過(guò)程中，需要保證氧氣的純度，才能將切割技術(shù)的最大優(yōu)勢(shì)發(fā)揮出來(lái)，確保焊接的過(guò)程中不會(huì)發(fā)生形變。而對(duì)于重要的鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件來(lái)說(shuō)，在進(jìn)行焊接之前還應(yīng)該對(duì)焊接的部位進(jìn)行預(yù)熱，當(dāng)焊接完成后需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)睦鋮s處理，才能有效避免焊接過(guò)程中出現(xiàn)冷裂紋。焊接工作的質(zhì)量與焊接人員的技術(shù)能力直接有著直接影響關(guān)系，焊工的技術(shù)水平往往決定著焊接縫的質(zhì)量。為此，需要加強(qiáng)焊接工程的施工管理、質(zhì)量管理、技術(shù)管理。

3.3 鋼柱結(jié)構(gòu)的安裝

鋼柱結(jié)構(gòu)完成焊接后，還需要嚴(yán)格遵守安裝順序和吊裝處理，以便快速完成鋼結(jié)構(gòu)框架體系的構(gòu)建。首先在正式吊裝前需要對(duì)鋼柱進(jìn)行耳板焊接處理，并及時(shí)綁扎固定鋼柱的爬梯。其次，清理鋼柱內(nèi)的雜物，在吊裝過(guò)程中，需要保證吊點(diǎn)的對(duì)稱性以及鋼柱結(jié)構(gòu)吊裝處于垂直狀態(tài)。在相對(duì)標(biāo)高的位置對(duì)鋼柱結(jié)構(gòu)樓層的標(biāo)高進(jìn)行管理，保證鋼柱結(jié)構(gòu)喬裝錢的標(biāo)高處于可控制狀態(tài)。之后，做好上下鋼柱連接的校正，及時(shí)割掉連接板，打磨表面后做好防銹處理，避免切割過(guò)程中損傷到母材。當(dāng)框架結(jié)構(gòu)的主梁和鋼柱結(jié)構(gòu)完成吊裝后，需要對(duì)螺栓進(jìn)行有效連接處理。最后需要對(duì)鋼柱重澆灌混凝土，以便穩(wěn)定鋼柱的穩(wěn)定性。螺栓安裝的注意事項(xiàng)，第一個(gè)螺栓在第一次連接時(shí)，一定要擰緊。當(dāng)?shù)诙€(gè)螺栓連接后并擰緊時(shí)，還需再次對(duì)第一個(gè)螺栓進(jìn)行檢查，是否出現(xiàn)松動(dòng)現(xiàn)象。如果出現(xiàn)松動(dòng)問(wèn)題，需再次擰緊。保證兩個(gè)螺栓的松緊度處于高度一致?tīng)顟B(tài)。

4 結(jié)語(yǔ)

鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及安裝技術(shù)對(duì)于整個(gè)建筑工程來(lái)說(shuō)，至關(guān)重要。在進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，需要重視每一項(xiàng)設(shè)計(jì)及安裝內(nèi)容，對(duì)設(shè)計(jì)、安裝過(guò)程中經(jīng)常出現(xiàn)的問(wèn)題制定出合理的控制措施建議，才能保證鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，提高建筑工程的質(zhì)量。