探析建筑鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)與質(zhì)量控制的措施

張夏瑜

（北京城建集團有限責任公司，北京 100088）

0 引言

建筑行業(yè)的蓬勃發(fā)展，促使鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)業(yè)迅速崛起。建筑鋼結(jié)構(gòu)施工周期相對較短，且鋼結(jié)構(gòu)自身有較強的防震能力。此外，鋼結(jié)構(gòu)所用的材料可以回收再利用，符合建筑行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的理念[1]。建筑鋼結(jié)構(gòu)施工期間，要加強對鋼柱、基礎(chǔ)工程以及鋼構(gòu)件焊接、拼裝質(zhì)量的把控，合理選擇可行、先進的施工技術(shù)，有效提高建筑鋼結(jié)構(gòu)整體施工質(zhì)量。

1 工程概況

本工程為哈薩克斯坦阿斯塔納市新交通系統(tǒng)輕軌一期（機場至新火車站路段）工程，該項目起于阿斯塔納國際機場，止于新火車站。本文主要以一期工程中101車站至113車站（含出入口）、112站B出口及主梁、113站鋼結(jié)構(gòu)天橋為例，對建筑鋼結(jié)構(gòu)關(guān)鍵施工技術(shù)以及質(zhì)量控制措施進行探討。車站主要采用路側(cè)式、路中式車站，在主體結(jié)構(gòu)外部設(shè)置鋼罩棚。車站的頂部設(shè)計為雙向拱形曲面，側(cè)面設(shè)計為向室內(nèi)傾斜平面。結(jié)合建筑表皮構(gòu)造特點，所采用的鋼罩棚主要為菱形網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，網(wǎng)格邊長為3m×3m，支撐在首層頂梁上。在本工程中，鋼材使用的強度等級是Q345-D。為提高鋼結(jié)構(gòu)的防銹效果，采用涂層形式進行防護，防護形式主要分為兩種：①內(nèi)防護（在不受紫外線照射的區(qū)域使用）；②外防護（在紫外線照射的區(qū)域使用）兩種。其中，表1為13個車站的車站概況以及結(jié)構(gòu)形式。

表1 車站概況與結(jié)構(gòu)形式

2 建筑鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)要點分析

2.1 平面布置和結(jié)構(gòu)選型

首先，在進行建筑鋼結(jié)構(gòu)平面布置時，要力求整體結(jié)構(gòu)相對平整、分布勻稱。在同一建筑平面內(nèi)，變化幅度盡可能小，以防由于受力分布不均而影響到鋼結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性和安全性。其次，平面布置和結(jié)構(gòu)選型期間，要充分發(fā)揮鋼結(jié)構(gòu)所具有的抗震性能，對風力作用引發(fā)的平移問題進行合理控制。比如，在開展101站平面布置工作期間，選用的是路側(cè)島式車站，總長達到了100m，總寬為19.5m，共分為上、下兩層，分別為站廳層、站臺層，局部設(shè)置地下室。車站主體結(jié)構(gòu)采用的是鋼筋混凝土框架，橫向共三跨、軸距6.45～6.60m，縱向共八跨、軸距12.0～13.6m，采用的是獨立承臺樁基礎(chǔ)（端承摩擦樁）。主體結(jié)構(gòu)外部設(shè)置鋼結(jié)構(gòu)罩棚，鋼罩棚的頂部為雙向拱形曲面、側(cè)面為向室內(nèi)傾斜的平面，建筑高度為18.2m。根據(jù)建筑表皮構(gòu)造，鋼罩棚采用菱形網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，網(wǎng)格邊長為3m×3m，支承于首層頂梁上，圖1為101站平面布置圖。

圖1 101站平面布置

2.2 鋼柱施工技術(shù)

作為建筑鋼結(jié)構(gòu)重要的施工內(nèi)容之一，做好鋼柱部分施工技術(shù)的應(yīng)用有著重要的意義。鋼柱施工期間，一方面要明確鋼柱實際長度、取樣模板等內(nèi)容，同時還要結(jié)合現(xiàn)場實際情況做好測量[2]。另一方面，要結(jié)合現(xiàn)場情況對不同節(jié)段鋼柱進行編號，并嚴格按照施工方案進行施工。這一過程中，要及時做好糾偏工作，以防影響到鋼結(jié)構(gòu)整體施工質(zhì)量。

2.3 鋼結(jié)構(gòu)制作、吊裝技術(shù)

為確保鋼結(jié)構(gòu)施工環(huán)節(jié)的有序開展，施工過程中要應(yīng)用好鋼構(gòu)件精加工、表面處理以及運輸、吊裝技術(shù)。尤其在進行鋼構(gòu)件的現(xiàn)場吊裝工作期間，要嚴格按照吊裝流程進行操作，合理使用現(xiàn)場的掛籃、爬梯等設(shè)備。對于第一節(jié)鋼柱的吊裝，要將其準確埋設(shè)在預(yù)定位置，并使用合理的連接形式進行加固。需要注意的是，吊裝期間要結(jié)合鋼結(jié)構(gòu)的實際情況，選用合理的吊裝設(shè)備。吊裝過程中要明確吊裝高度、平移形式[2]。在本工程中，所有使用的鋼構(gòu)件均在精工工廠進行加工制作，制作完成后在工廠完成底漆、中間漆、一道面漆，之后將其運輸?shù)绞┕がF(xiàn)場。吊裝期間，構(gòu)件打包長度控制在12.5m，寬度控制在2.7m，高度控制在2.0m。當鋼構(gòu)件運輸?shù)浆F(xiàn)場之后，在地面利用兩臺25t汽車進行吊裝。具體施工過程中，預(yù)先拼裝為分片，再利用50t汽車吊輔助高空吊裝。在本工程中，101至111站為路側(cè)式車站，單側(cè)不便于吊裝，因而主推累積滑移方案；對于112至113站，鋼罩棚采用汽車吊雙側(cè)吊裝方案，對于其鋼天橋部分，也采用汽車吊吊裝方案。

2.4 鋼結(jié)構(gòu)連接技術(shù)

鋼結(jié)構(gòu)連接主要采用的方式有兩種：焊接、栓接。對于焊接方式而言，利用焊接工具對鋼構(gòu)件的局部位置進行加熱、加壓，進而實現(xiàn)鋼構(gòu)件的緊密連接，這一過程可以根據(jù)實際情況選擇相應(yīng)的填充材料。施工期間，主要用到的焊接技術(shù)包含熔焊、壓焊兩種。調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，鋼結(jié)構(gòu)焊接是最為常見的連接方式，比例可達90%以上。鋼結(jié)構(gòu)的另一種連接方式為栓接，這一連接方式主要通過螺絲、螺母之間的咬合作用而賦予鋼構(gòu)件一定的抗剪、抗扭能力。螺栓連接有著一定的優(yōu)勢，比如易于裝拆、便于檢修，且栓接過程中不會改變接頭位置的成分、形狀[3]。但是，采用螺栓連接的方式經(jīng)常在縫隙位置產(chǎn)生腐蝕問題，進而影響到鋼結(jié)構(gòu)的耐久性，施工期間要對栓接部位進行防銹處理。在本工程中，由于項目所在地阿斯塔納市的冬季時間較長，氣溫相對較低。鋼結(jié)構(gòu)采用低溫焊接的方式，會導(dǎo)致鋼材在焊接前后產(chǎn)生較大的溫度變化，因而在鋼結(jié)構(gòu)焊縫接頭位置易出現(xiàn)冷裂紋現(xiàn)象。因此，在低溫焊接時，須采取相應(yīng)的工藝和技術(shù)措施，保證鋼結(jié)構(gòu)低溫焊接質(zhì)量。在現(xiàn)場焊接過程中，主要采用的焊接技術(shù)有兩種：①CO2氣體保護焊（FCAW）；②手工電弧焊（SMAW）。具體施工期間，對于箱型構(gòu)件的焊接，兩個對稱的面板要求兩個焊工（焊工1與焊工2）同時對稱施焊（見圖2）。對于整體框架的焊接，按照結(jié)構(gòu)單元安裝的先后順序，先立面再平面，同一結(jié)構(gòu)面內(nèi)焊接順序為先主桿件、后次桿件，每個結(jié)構(gòu)面焊接形成空間穩(wěn)定體系后，才能進入下一個結(jié)構(gòu)面的焊接，以提高結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性，降低安裝累積誤差。

圖2 箱型構(gòu)件對接焊縫

3 建筑鋼結(jié)構(gòu)質(zhì)量控制措施研究

3.1 施工期間質(zhì)量控制措施

首先，施工過程中要嚴格按照施工方案進行操作，發(fā)現(xiàn)問題及時與設(shè)計人員進行溝通并協(xié)商解決。其次，正式施工之前要熟悉施工設(shè)計方案，對施工環(huán)節(jié)中所用的各項施工技術(shù)與工藝進行了解。此外，加強對施工材料質(zhì)量把控，嚴禁出現(xiàn)以次充好、偷工減料的問題。另外，加強對鋼構(gòu)件表面防銹處理質(zhì)量的控制，提高鋼結(jié)構(gòu)的美觀性與防銹效果[3]。

3.2 基礎(chǔ)工程質(zhì)量控制措施

在開展基礎(chǔ)工程施工工作時，要與土建人員進行密切的溝通，保障預(yù)埋螺栓的施工質(zhì)量。結(jié)合基礎(chǔ)工程的施工進度，有序進行螺栓預(yù)埋，這一過程中要確保栓口不被混凝土掩埋，并嚴格控制好預(yù)埋螺栓的數(shù)量與距離，將螺栓之間的距離控制在誤差范圍以內(nèi)，以免影響到后續(xù)的施工。

3.3 焊接質(zhì)量控制措施

一方面，鋼構(gòu)件對接期間要設(shè)計好焊接收縮余量，在確保焊縫質(zhì)量達標的情況下，盡可能降低坡口尺寸；另一方面，為減輕焊后變形問題，在裝配、焊接過程中要合理利用工裝夾具以及工藝隔板、撐桿等輔助設(shè)施。此外，在同一構(gòu)件上進行焊接時，要考慮到熱量分散問題，宜采用對稱分布的方式進行焊接。另外，對于焊縫較多的鋼構(gòu)件，要事先明確焊接順序。

4 結(jié)語

建筑鋼結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量受到施工技術(shù)、外界環(huán)境、鋼構(gòu)件自身性能等多方因素的影響。施工期間，要加強對各環(huán)節(jié)施工質(zhì)量的把控，合理選用施工技術(shù)與工藝，提高建筑鋼結(jié)構(gòu)的整體施工效果。