建筑工程施工中鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)的探討

王超然

（濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南 濟(jì)源 459000）

一、鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展歷程

鋼結(jié)構(gòu)的歷史比較悠久，公元60 年前后，我國(guó)西南地區(qū)為了進(jìn)行通商、宗教等活動(dòng)，在一些山谷等交通不便利的地方建造了鐵鏈橋，在這之后陸續(xù)出現(xiàn)了比較有名的云南沅江橋、貴州盤江橋以及四川瀘定大渡河橋。近百年來(lái)，鋼結(jié)構(gòu)在歐美地區(qū)的發(fā)展都是比較好，在我國(guó)的發(fā)展則不盡人意。在我國(guó)新中國(guó)成立之前，鋼結(jié)構(gòu)工程僅有少量的高層建筑、鐵路橋、公路橋，還不是由我國(guó)勞動(dòng)人民建造的，大多都是外商承包的。直到新中國(guó)成立之后，才發(fā)展迅猛，隨即出現(xiàn)了武漢長(zhǎng)江大橋、長(zhǎng)春第一汽車制造廠、北京的人民大會(huì)堂鋼屋架等鋼結(jié)構(gòu)建筑。到20 世紀(jì)80 年代，鋼產(chǎn)量穩(wěn)步增長(zhǎng)，鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用較為普遍，隨即出現(xiàn)了九江長(zhǎng)江大橋、石油化工廠、發(fā)電廠等建筑，都大量的應(yīng)用了鋼結(jié)構(gòu)。20 世紀(jì)90 年代至今，鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展進(jìn)入一個(gè)黃金時(shí)期，出現(xiàn)了西陵長(zhǎng)江大橋等大跨度橋梁、上海金茂大廈等超高層建筑以及國(guó)家體育館等大跨度建筑。鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用已經(jīng)深入人心，鋼結(jié)構(gòu)建筑無(wú)處不在。

二、鋼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)

（一）鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)

與混凝土結(jié)構(gòu)相比，鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)如下：第一，混凝土屬于混合材料，粗骨料和水泥砂漿不是均勻分布的，它們的力學(xué)性能也不一樣，當(dāng)結(jié)構(gòu)受到不同方向的外力時(shí)，其強(qiáng)度和變形值是不相同的。而鋼結(jié)構(gòu)中用鋼的化學(xué)成分是鐵，約占到碳素結(jié)構(gòu)鋼的99%，鋼材的材質(zhì)基本均勻，質(zhì)量也穩(wěn)定可靠。實(shí)際受力情況和力學(xué)計(jì)算結(jié)果較為符合。第二，與混凝土結(jié)構(gòu)相比，鋼結(jié)構(gòu)的重量較輕，同等情況下，普通鋼屋架的重量?jī)H為鋼筋混凝土屋架的1/4～1/3，從抗震的角度來(lái)講，質(zhì)量越小，受到的地震力就越小，因此鋼結(jié)構(gòu)的抗震性能要比混凝土優(yōu)越。第三，混凝土結(jié)構(gòu)需要現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行澆筑、養(yǎng)護(hù)，整個(gè)施工周期比較長(zhǎng)，受環(huán)境的影響比較大，而鋼結(jié)構(gòu)的大多數(shù)構(gòu)件都是在工廠用相應(yīng)的機(jī)械加工好的，加工精度比較高，加工過(guò)后到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行組裝，現(xiàn)場(chǎng)安裝比較方便，如果后期鋼結(jié)構(gòu)需要拆除，鋼材可以重復(fù)利用，既環(huán)保又節(jié)約，符合可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略要求。第四，鋼結(jié)構(gòu)的密封性能強(qiáng)，耐熱性能比較好，可以長(zhǎng)期經(jīng)受150℃以內(nèi)的高溫，正是因?yàn)殇摻Y(jié)構(gòu)的這個(gè)有點(diǎn)，天然氣管道、輸送石油的管道均采用鋼結(jié)構(gòu)。

（二）鋼結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)

鋼結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)如下：第一，鋼結(jié)構(gòu)的耐腐蝕性比較差。我們經(jīng)?？吹戒摬谋砻嬗忻黠@的黃斑，如果環(huán)境比較潮濕或者是有腐蝕性介質(zhì)存在的時(shí)候，幾天的時(shí)間鋼材就可以生銹。當(dāng)鋼材的數(shù)量比較少時(shí)，可以采用人工除銹的方式，當(dāng)鋼材的數(shù)量比較大時(shí)，可以采用噴砂除銹。通常采用涂刷防腐涂料的方式來(lái)彌補(bǔ)鋼結(jié)構(gòu)的這一缺點(diǎn)。第二，鋼結(jié)構(gòu)的耐火性較差。當(dāng)周圍溫度超過(guò)200℃的時(shí)候，鋼材的強(qiáng)度會(huì)下降，當(dāng)周圍的溫度達(dá)到250℃的時(shí)候，會(huì)出現(xiàn)藍(lán)脆現(xiàn)象，當(dāng)周圍的溫度達(dá)到600℃時(shí)，鋼材完全喪失承載能力。美國(guó)911 事件中，紐約世界貿(mào)易中心一號(hào)樓和世界貿(mào)易中心二號(hào)樓倒塌最主要的原因就是鋼材的耐火性太差。第三，鋼材在低溫環(huán)境下容易發(fā)生脆性斷裂。脆性破壞是非常危險(xiǎn)的，其典型的特征就是一旦發(fā)生危險(xiǎn)，不給人們反應(yīng)的時(shí)間，建筑物會(huì)立即破壞，因此應(yīng)當(dāng)盡量避免這種破壞。

三、鋼結(jié)構(gòu)的施工技術(shù)

（一）鋼結(jié)構(gòu)的焊接技術(shù)

焊接的質(zhì)量與整個(gè)鋼結(jié)構(gòu)的質(zhì)量息息相關(guān)，因此必須重視。首先，焊接前要檢查母材是否符合焊接的要求，母材中即將焊接的表面和兩側(cè)應(yīng)當(dāng)沒(méi)有裂紋，表面應(yīng)當(dāng)光滑、沒(méi)有毛刺，沒(méi)有影響焊縫質(zhì)量的其他缺陷；焊接的表面應(yīng)當(dāng)沒(méi)有影響焊接質(zhì)量的銹蝕、油脂、氧化皮等雜質(zhì)。其次，焊條的使用必須嚴(yán)格按照使用說(shuō)明進(jìn)行。焊條可以分為酸性焊條、堿性焊條，酸性焊條應(yīng)當(dāng)注意防潮，使用之前應(yīng)當(dāng)在100℃～150℃的范圍內(nèi)烘干1～2h，堿性焊條按照自帶的說(shuō)明書進(jìn)行使用即可。其次，注重焊接區(qū)域的清理，在構(gòu)件組裝之前，注意清除焊接坡口切割面、焊接坡口切割面周圍以及母材表面的污垢，對(duì)于水分以及油污等，可以采用氧-乙炔火焰加熱的方法，使其露出金屬的色澤。在構(gòu)件組裝之后，要保護(hù)好已經(jīng)清理的區(qū)域，避免二次污染。最后，對(duì)于室外進(jìn)行焊接的作業(yè)，要嚴(yán)格控制焊接環(huán)境，焊接環(huán)境也會(huì)直接影響焊接的質(zhì)量。如果構(gòu)件表面潮濕或者遇到雨、雪、大風(fēng)的天氣，應(yīng)當(dāng)停止焊接，如果焊接的溫度過(guò)低的話，應(yīng)當(dāng)采用適當(dāng)?shù)募訜岽胧_保焊接質(zhì)量，如果高空焊接作業(yè)，應(yīng)當(dāng)搭設(shè)防護(hù)棚，可以防弧光、防風(fēng)雨、保證安全等作用。

（二）鋼結(jié)構(gòu)高強(qiáng)螺栓連接技術(shù)

高強(qiáng)度螺栓用于施工之前，應(yīng)當(dāng)檢測(cè)連接副和摩擦面，經(jīng)檢測(cè)達(dá)到使用標(biāo)準(zhǔn)之后，才能用于施工。常用的高強(qiáng)度螺栓有大六角頭高強(qiáng)度螺栓和扭剪型高強(qiáng)度螺栓，其中，大六角頭高強(qiáng)度螺栓應(yīng)當(dāng)復(fù)檢高強(qiáng)度螺栓連接副的扭矩系數(shù)，扭剪型高強(qiáng)度螺栓應(yīng)當(dāng)復(fù)檢高強(qiáng)度螺栓連接副的緊固軸力。高強(qiáng)度螺栓連接應(yīng)當(dāng)對(duì)結(jié)構(gòu)的架設(shè)進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整完畢后，應(yīng)當(dāng)對(duì)接合件進(jìn)行矯正，這樣做的目的是消除接合件的變形、錯(cuò)位和錯(cuò)孔。高強(qiáng)度螺栓在現(xiàn)場(chǎng)安裝的時(shí)候，要保證螺栓能夠自由穿入螺栓孔，如果無(wú)法自由穿入，可以采用鉸刀或銼刀進(jìn)行適當(dāng)?shù)男拚绻枰獢U(kuò)孔的話，需要征求設(shè)計(jì)單位的同意。螺栓緊固時(shí)，不要一次緊固到位，要經(jīng)過(guò)初擰、復(fù)擰和終擰三步，控制在24h 之內(nèi)完成，緊固的順序要把握住一個(gè)原則，從剛度大的地方向剛度小的地方、從中間向四周進(jìn)行施擰。

（三）鋼結(jié)構(gòu)的吊裝

由于鋼結(jié)構(gòu)中的大多數(shù)構(gòu)件都是在工廠加工好，然后運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行組裝的，因此吊裝技術(shù)在鋼結(jié)構(gòu)中應(yīng)用非常廣泛，也直接影響著鋼結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量。在開(kāi)始施工之前，企業(yè)要做好三級(jí)安全教育，確保施工現(xiàn)場(chǎng)的人員能夠嚴(yán)格遵守吊裝技術(shù)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。施工過(guò)程中，鋼柱的連接可以采用建筑掛籃或者爬梯的方式，首節(jié)鋼柱安裝時(shí)，應(yīng)當(dāng)先埋設(shè)地腳螺栓，地腳螺栓的埋設(shè)方式可以采用直埋法，也可以采用套管法。首節(jié)鋼柱安裝之后，要對(duì)鋼柱的垂直度、標(biāo)高和軸線的位置進(jìn)行校核，首節(jié)以上的鋼柱，其定位軸線不能從下層柱的軸線引出，應(yīng)當(dāng)從地面控制軸線直接引出去。鋼柱的吊裝方法可以采用旋轉(zhuǎn)法、滑行法和遞送法，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的施工條件和具體的工程狀況選擇合適的施工方法。

四、提高鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)水平的有效措施

（一）加強(qiáng)原材料的管理

鋼結(jié)構(gòu)中涉及到的主要原材料就是鋼材，鋼結(jié)構(gòu)的質(zhì)量好壞很大一部分原因取決于鋼材的質(zhì)量好壞，施工單位應(yīng)當(dāng)嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)，發(fā)現(xiàn)不合格的鋼材，不能徇私舞弊，要嚴(yán)格執(zhí)行相關(guān)的質(zhì)量檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，將其返廠處理，不能為了節(jié)約成本而以次充好，這將嚴(yán)重影響到鋼結(jié)構(gòu)的質(zhì)量，很有可能出現(xiàn)嚴(yán)重的安全事故。

（二）加強(qiáng)施工過(guò)程的管理技術(shù)

首先，鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的數(shù)量比較多，有些構(gòu)件的體積較為龐大，如果在施工的過(guò)程中，管理不到位，就會(huì)導(dǎo)致現(xiàn)場(chǎng)較為混亂，非常容易出現(xiàn)安全問(wèn)題，因此，現(xiàn)場(chǎng)的管理人員必須重視現(xiàn)場(chǎng)施工技術(shù)的管理。在施工的過(guò)程中，所有的技術(shù)人員要嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)的要求進(jìn)行施工。其次，鋼結(jié)構(gòu)施工現(xiàn)場(chǎng)涉及到很多大型的設(shè)備，這些設(shè)備如果沒(méi)有按時(shí)檢修，就會(huì)存在一定的安全隱患，嚴(yán)重的時(shí)候會(huì)出現(xiàn)安全事故，危及生命安全，因此，相關(guān)人員要做好設(shè)備的維護(hù)工作，定期對(duì)設(shè)備進(jìn)行檢修、保養(yǎng)，如果發(fā)現(xiàn)設(shè)備存在問(wèn)題，應(yīng)當(dāng)立即停止使用，及時(shí)找出故障的原因，盡快恢復(fù)正常，以免影響工期。最后，施工技術(shù)人員的專業(yè)水平也是影響施工質(zhì)量的原因之一，施工單位應(yīng)當(dāng)定期組織相關(guān)的技術(shù)人員進(jìn)行培訓(xùn)，確保這些人員在施工中可以操作規(guī)范，擁有強(qiáng)烈的安全意識(shí)。

（三）貫徹落實(shí)鋼結(jié)構(gòu)后期質(zhì)量控制

由于鋼材具有可塑性，因此長(zhǎng)期受到外力的作用，會(huì)產(chǎn)生一定的變形，并且鋼材的防腐性能較差，長(zhǎng)期受環(huán)境中各種介質(zhì)的影響，會(huì)生銹，所以，做好施工后期的質(zhì)量控制工作非常重要，在后期的質(zhì)量控制中，要注重細(xì)節(jié)，對(duì)細(xì)節(jié)進(jìn)行嚴(yán)格的檢驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)需要修補(bǔ)的地方，及時(shí)進(jìn)行修補(bǔ)，以免后期影響整個(gè)結(jié)構(gòu)的安全性和耐久性。

五、結(jié)束語(yǔ)

鋼結(jié)構(gòu)在建筑施工中越來(lái)越受到歡迎，隨著科學(xué)技術(shù)水平的提高，鋼結(jié)構(gòu)的施工技術(shù)也在不斷提高，無(wú)論任何時(shí)候，質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)都應(yīng)當(dāng)放在首位，只有保證質(zhì)量，才能使工程的利益最大化，才能促進(jìn)企業(yè)更加蓬勃的發(fā)展。