鋼結(jié)構(gòu)在建筑工程施工技術(shù)中的應(yīng)用

摘 要：分析鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)的施工特點，論述建筑工程鋼結(jié)構(gòu)施工的技術(shù)要點。采用案例分析法，以某一高層建筑作為對象，探究了鋼結(jié)構(gòu)施工中的關(guān)鍵流程及技術(shù)要點，凸顯了鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)的優(yōu)勢。在各種類型的建筑工程項目中，施工人員需合理應(yīng)用鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)，遵循施工的技術(shù)規(guī)范，加強施工全過程的質(zhì)量控制，全力解決鋼結(jié)構(gòu)施工中的技術(shù)、質(zhì)量問題。

關(guān)鍵詞：建筑工程；鋼結(jié)構(gòu)；施工技術(shù)；應(yīng)用

中圖分類號：U415.1? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：2096-6903（2023）12-0017-03

1 鋼結(jié)構(gòu)施工特點

1.1 抗壓能力強

鋼結(jié)構(gòu)的抗壓能力較強，基本能滿足結(jié)構(gòu)施工要求。鋼結(jié)構(gòu)不同于傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)施工作業(yè)，其主要材料為鋼材，整個結(jié)構(gòu)體系中每一部位對結(jié)構(gòu)施工的要求各有不同，所用鋼材的性能要求有顯著差異。

市場上可用于鋼結(jié)構(gòu)施工的鋼材種類眾多，這些材料的性能不同，通過受力分析可優(yōu)選出各個部位所需的鋼材料。在評價鋼筋材料的性能時，主要關(guān)注剛度與韌性。韌性反映了鋼材料的變形能力、抗裂性，如鋼材韌性較好，就具有極強的外力抵抗能力，有利于提高鋼結(jié)構(gòu)的抗壓能力。

1.2 施工速度快

大型建筑工程中采用鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)，并在現(xiàn)場遵循規(guī)范化施工作業(yè)，可大大提高施工效率，縮短整個項目的建設(shè)周期。鋼結(jié)構(gòu)作為標準型材，不僅能按需采購，還能依據(jù)設(shè)計圖紙規(guī)定來預(yù)制生產(chǎn)。預(yù)制生產(chǎn)的效率較高，可避免頻繁變更構(gòu)件尺寸等延長施工周期。鋼結(jié)構(gòu)的組裝、搭建能與建筑工程的其他工序相互配合，如鋼結(jié)構(gòu)與混凝土樓板交叉技術(shù)，不僅可提高結(jié)構(gòu)組裝的便捷性，更能通過交叉施工來提高施工效率，節(jié)約資源[1]。

1.3 安全性高

建筑工程在原先的結(jié)構(gòu)施工中，大多采用的是現(xiàn)澆混凝土工藝。此工藝下的施工任務(wù)龐大，由于混凝土的固有特點，在結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)裂縫的可能性較大，增大了結(jié)構(gòu)風險。而鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)下所構(gòu)成的結(jié)構(gòu)體系，能抵抗外部沖擊力，且抗震性良好，基本能達到結(jié)構(gòu)安全目標，可保障使用安全性。

1.4 環(huán)保性方面

傳統(tǒng)的混凝土施工作業(yè)中，砂石、水泥為主要材料。如果建筑規(guī)模龐大的話，對砂石、水泥等材料消耗較大，施工作業(yè)對施工現(xiàn)場周圍環(huán)境的影響也較大。但鋼結(jié)構(gòu)施工中因為所用材料為鋼材，只需在現(xiàn)場組裝與拼裝即可，施工過程中產(chǎn)生的廢料較少，并且太多廢料能重復(fù)使用，對現(xiàn)場環(huán)境的破壞較小，整個施工作業(yè)十分環(huán)保。

2 建筑鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)的具體應(yīng)用及相關(guān)要點

某科研中心的超高層建筑高210 m，總建筑面積達21萬m2。在最初籌建階段，建設(shè)方多次強調(diào)了建筑的節(jié)能環(huán)保性，為達到這些施工目標，主體結(jié)構(gòu)采用混凝土核心筒、鋼結(jié)構(gòu)框架。

2.1 選擇設(shè)備及材料

建筑工程的鋼結(jié)構(gòu)施工中，設(shè)備與材料為不可或缺的要素，只有按照要求配備相應(yīng)的設(shè)備和材料，才能確保施工作業(yè)的穩(wěn)步推進。前期的準備階段相關(guān)人員需進入現(xiàn)場了解情況，依據(jù)現(xiàn)場的地質(zhì)地形條件，制定總體的鋼結(jié)構(gòu)施工方案，在施工方案中明確施工建設(shè)中所需的設(shè)備及材料類型。

由于本工程項目的規(guī)模龐大，鋼結(jié)構(gòu)吊裝時的風險高，需在恰當?shù)奈恢么钤O(shè)吊裝設(shè)備。內(nèi)爬式塔式起重機的應(yīng)用范圍較廣，此設(shè)備在吊裝鋼材料時有顯著優(yōu)勢。施工人員在安裝內(nèi)爬式塔式起重機時，必須全面了解各項施工參數(shù)，如鋼材質(zhì)量，在這些前提下確定設(shè)備的安裝位置，并選定吊裝方式及吊點。由于在吊裝作業(yè)結(jié)束后還需立即拆除這些設(shè)備，在安裝塔式起重機時，有關(guān)人員也需分析拆除的便捷性因素，優(yōu)選拆除設(shè)備。鋼結(jié)構(gòu)施工中材料為關(guān)鍵要素，材料性能關(guān)乎結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、安全性。

案例工程的建筑高度較高，除了需關(guān)注鋼材料的剛度、韌性等基本性能外，還需考慮耐火性，優(yōu)先采用符合行業(yè)規(guī)范的耐火鋼材料。市場上的鋼材料類型較多，但普遍存在導(dǎo)熱性、耐火性不足的問題。如能合理使用耐火鋼，可大大提高建筑的防火等級。

2.2 吊裝施工技術(shù)

鋼結(jié)構(gòu)施工中涉及大尺寸構(gòu)件，這些構(gòu)件的搬運困難，現(xiàn)場需進行吊裝施工。由于吊裝作業(yè)中常常面臨諸多風險，為減少事故，相關(guān)人員在具體的工作中必須根據(jù)實際情況選擇吊裝方法，并合理控制起吊速度，確保吊裝作業(yè)的有效性與安全性。

施工作業(yè)開始后，專業(yè)人員應(yīng)仔細分析施工圖紙，關(guān)注圖紙細節(jié)，在現(xiàn)場選定吊裝區(qū)域與順序，并綜合分析鋼結(jié)構(gòu)形狀、數(shù)量、質(zhì)量、塔吊數(shù)量等。一般來說，施工人員在前期的工作中應(yīng)根據(jù)項目所在地情況，確定吊裝區(qū)域。在工程現(xiàn)場可將施工區(qū)域細分為2～4個區(qū)域進行吊裝作業(yè)，遵循從低到高、從內(nèi)向外的順序組織吊裝作業(yè)，一個平面的吊裝任務(wù)結(jié)束且通過驗收后，進入下一平面的吊裝作業(yè)。

2.3 測量施工技術(shù)

建筑工程的鋼結(jié)構(gòu)施工作業(yè)中，相關(guān)人員也需嚴格按照相應(yīng)要求完成測量工作。為保障測量結(jié)果精度，相關(guān)人員需采用追蹤測量、預(yù)先設(shè)定等方法，將測量數(shù)據(jù)作為后續(xù)施工作業(yè)的參考。

在現(xiàn)場作業(yè)中采用預(yù)先設(shè)定法，是指在正式施工作業(yè)開始之前，專業(yè)人員與技術(shù)人員加強合作，共同進入現(xiàn)場展開調(diào)研，測得與建筑工程相關(guān)的各項參數(shù)，將誤差控制在正常標準。進入施工階段后，施工單位應(yīng)安排專業(yè)人員開展追蹤測量，對比測量數(shù)據(jù)與正常數(shù)據(jù)，判定是否有誤差。如果存在誤差，還需分析誤差是否處于正常標準，如誤差過大，則需要采取一定的調(diào)整措施。

2.4 預(yù)埋螺栓

預(yù)埋工作也是建筑工程鋼結(jié)構(gòu)施工的重點，一般可選擇直接埋設(shè)、框架埋設(shè)、后植埋設(shè)等。鋼結(jié)構(gòu)體系中的錨栓數(shù)量較少，直接埋設(shè)法更為適用，其操作簡單、安全且高效，成本投入低。但也存在一定的不足，直接埋設(shè)時受外部因素的干擾較大，很難達到埋設(shè)的精度標準。結(jié)構(gòu)體系中的錨栓數(shù)量較多，主要選擇支架埋設(shè)法，其施工精度高，但操作流程多、要求高，成本略高[2]。

后植埋設(shè)法多用在錨栓遺漏的情況下，此方式操作簡單，容易把控精度，但它存在成本較高的缺陷。在螺栓預(yù)埋的前期階段，相關(guān)人員必須綜合諸多因素，選擇恰當?shù)穆裨O(shè)方法，在選定埋設(shè)方法后合理優(yōu)化埋設(shè)操作過程。在埋設(shè)螺栓時，應(yīng)保持螺栓埋設(shè)位置、中心線與定位點的完全重合，并在此前提下固定螺栓支架。在定位埋件位置時需使用全站儀，規(guī)范操作步驟，確保定位精度。

2.5 鋼結(jié)構(gòu)安裝

鋼結(jié)構(gòu)的安裝作業(yè)中涉及了諸多技術(shù)及要點，任何一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，都會影響最終的結(jié)構(gòu)性能。針對本項目的鋼結(jié)構(gòu)安裝施工，需做好核心筒鋼柱、外框鋼柱鋼梁、局部鋼柱滑移安裝等環(huán)節(jié)。

在核心筒鋼柱的安裝作業(yè)中，施工人員必須合理定位，確保定位精度。在位于2～3層樓高的地方定位，在定位工作結(jié)束后借助專業(yè)化設(shè)備安裝核心筒鋼柱，將不同機械設(shè)備的距離控制在正常范圍。

此項安裝工作中需注意以下3方面：①由專人檢查吊裝機械設(shè)備與施工圖紙的要求是否一致，能否為鋼柱吊裝提供有效保障。②配備防護用具、定位工具，完成定位工作。③檢查鋼柱表面是否整齊與干凈，及時清理鋼柱表面，隨后開始正式吊裝[3]。

外框鋼柱、鋼梁的安裝作業(yè)中，主要需注意以下4方面：①按照要求做好前期準備工作，對比坐標值。②控制鋼柱的垂直度與標高，將誤差控制在正常標準內(nèi)。③選擇恰當?shù)暮附庸に?。④先安裝主框梁，再安裝次框梁。

局部鋼柱滑移安裝方面，關(guān)鍵應(yīng)注意以下3個要點：①按照設(shè)計圖紙的規(guī)定鋪設(shè)軌道梁，控制鋪設(shè)的具體位置，主要在施工樓層下面一層，鋪設(shè)過程中需使用槽鋼，但需把控安裝間距，可使用方鋼管作為限位工具。②在滑移軌道的相應(yīng)位置安裝鋼柱，保障鋼柱位置的正確性，選擇恰當?shù)暮附庸に?，保障焊接質(zhì)量。③計算滑移平臺承重力、安裝牽引力，選定安裝方法。鋼結(jié)構(gòu)安裝作業(yè)中可選擇以下3種方式。

2.5.1 高空拼裝法

工廠廠房、體育館等網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的鋼結(jié)構(gòu)施工中多用高空拼裝法。施工人員需先將構(gòu)件如零件和部件等放置到地面的規(guī)定位置，隨后用起重機將構(gòu)件吊裝到安裝位置，按照結(jié)構(gòu)要求組裝到鋼結(jié)構(gòu)上。施工現(xiàn)場采用高空拼裝法時吊裝構(gòu)件的數(shù)量較多，高空作業(yè)量大，需尤其關(guān)注安全管理工作。

一些高空拼裝法施工作業(yè)下，有關(guān)人員需利用鋼管搭建施工平臺，使該平臺支撐網(wǎng)架，為拼裝作業(yè)提供便捷，并將網(wǎng)架高度控制在正常標準。網(wǎng)架拼裝階段，現(xiàn)場需配備各種中小型塔式起重機，借助這些設(shè)備將構(gòu)件提升到特定高度，最后實施拼裝作業(yè)。針對高空拼裝法，一般無需使用大型塔式起重機，但鋼管架的需求量較大，無論是組裝還是拆卸，難度較大，且耗時較長。

施工現(xiàn)場利用高空拼裝法時，施工步驟為：①將鋼管組裝成單元節(jié)點之前，有關(guān)人員需全面檢查各個待拼裝的零部件，按照特定的順序擺放這些零部件。②在按照要求拼裝好各個零部件以后，使用扳手檢查螺栓的牢固程度。拼裝作業(yè)期間借助水平儀、經(jīng)緯儀完成測量工作，將網(wǎng)架位置的拼裝誤差控制在正常標準。③將網(wǎng)架組裝到一定高度后，在下弦設(shè)置1個臨時支撐柱，起到支撐與加固作用。

2.5.2 整體安裝法

建筑物鋼網(wǎng)架、鋼屋架等均可采用整體安裝法，該方法在各種類型的重型鋼構(gòu)架安裝中效果較為理想。當施工人員組裝好鋼構(gòu)架后，應(yīng)借助起重設(shè)備將鋼構(gòu)架吊裝到指定位置，再利用吊裝或者就地旋轉(zhuǎn)的方式實現(xiàn)就位。整體安裝法的吊裝方法較多，吊鏈法、螺旋法、把桿提升法等比較常用。無論選擇何種吊裝方式，其吊裝高度都相對較小，高空作業(yè)少，焊接作業(yè)簡單。

工程現(xiàn)場如采用整體安裝法，在組裝鋼構(gòu)架時可直接采用施工現(xiàn)場地面、支柱錯位、現(xiàn)場外等方法。施工步驟為：①選擇現(xiàn)場地面、支柱錯位整體安裝時，吊裝作業(yè)開始之前需斷開與支柱連接的框架梁。②現(xiàn)場地面與支柱錯位的組裝方式在拔桿吊裝方面相對常用，必要情況下可將拔桿吊裝與滑移法相結(jié)合。③按照規(guī)定起升鋼構(gòu)架后，在空中轉(zhuǎn)動或平移到安裝位置上方再下降完成就位。當鋼構(gòu)架吊裝就位以后，開始安裝框架梁，以提高鋼架構(gòu)的整體穩(wěn)定性。④地面上的建筑結(jié)構(gòu)在鋼構(gòu)架整體吊裝就位后立即開始，不得與鋼構(gòu)架的組裝作業(yè)同步開展[4]。

2.5.3 全自動施工法

鋼結(jié)構(gòu)安裝施工中也可采用全自動施工法，自動化系統(tǒng)包含頂置式帷幕、運輸系統(tǒng)兩部分，頂置式帷幕也就是施工面作業(yè)棚，細分為鋼結(jié)構(gòu)框體、外墻安裝架、頂升裝置、頂棚等構(gòu)成部分。運輸系統(tǒng)主要有物料提升機、上部行走臺車等關(guān)鍵部分。

在施工作業(yè)中，運輸系統(tǒng)先將物料從儲存位置水平運輸?shù)教嵘恢茫賹⑽锪蠌奶嵘恢么怪边\輸?shù)焦ぷ髅?，最后從工作面水平運輸?shù)绞┕っ娼M裝點，先后經(jīng)歷水平、垂直和水平運輸過程。針對鋼結(jié)構(gòu)中的鋼柱、鋼梁等焊接任務(wù)，可配備焊接機器人進行施工處理。

2.6 焊接施工技術(shù)

建筑工程鋼結(jié)構(gòu)施工期間，因為涉及的構(gòu)件數(shù)量較多，不同構(gòu)件之間存在連接關(guān)系，為保障施工質(zhì)量，相關(guān)人員需采用焊接施工工藝。在焊接作業(yè)之前，有關(guān)人員需結(jié)合各個部位的焊接施工要求，編制完善的焊接施工方案。在該方案中選定焊接工藝，并完成工藝試驗，清晰規(guī)定各個焊接參數(shù)。焊接作業(yè)中需依賴專業(yè)工具，在選定工具時應(yīng)做好綜合性分析，以確保工具性能、功能符合焊接要求。本工程項目中部分焊接作業(yè)的難度系數(shù)較大，施工人員應(yīng)安排專業(yè)的焊接人員來負責，加強焊接全過程管理。

2.7 除銹涂層技術(shù)

鋼結(jié)構(gòu)施工中，如果鋼構(gòu)件有銹蝕現(xiàn)象，將嚴重影響施工效果。為此，涂層施工期間，施工人員需做好除銹工作，確保除銹工作符合行業(yè)規(guī)定，且應(yīng)關(guān)注涂料、涂刷厚度等能否達到要求，增強施工美觀性。一般在涂層施工中需涂刷4～5遍，針對配好的涂料，則應(yīng)控制放置時間，避免放置時間過長導(dǎo)致涂料變質(zhì)。涂層施工期間有關(guān)人員需合理控制溫度與濕度，創(chuàng)造良好的涂層施工條件。

3 結(jié)束語

鋼結(jié)構(gòu)具有傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)技術(shù)無法比擬的優(yōu)勢，當前的許多建筑中均采用鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)。為提高鋼結(jié)構(gòu)施工水平，工程人員需綜合項目實際情況，合理優(yōu)化鋼結(jié)構(gòu)施工流程，加強施工全過程的技術(shù)管理與質(zhì)量控制。

在當前的建筑工程項目中，鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)應(yīng)用相對較多，因此在鋼結(jié)構(gòu)施工作業(yè)期間，相關(guān)人員需優(yōu)化鋼結(jié)構(gòu)施工工藝，持續(xù)創(chuàng)新鋼結(jié)構(gòu)施工流程，構(gòu)建科學(xué)的施工技術(shù)體系，發(fā)揮此技術(shù)在工程結(jié)構(gòu)施工中的優(yōu)勢。

參考文獻

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收稿日期：2023-09-01

作者簡介：何小平（1981—），男，浙江麗水人，本科，高級工程師，研究方向：建筑結(jié)構(gòu)。