对当前高层建筑钢结构施工技术的探讨

分类：建筑工程论文发表 时间：2012-12-18 10:13 关注：(1)

　　摘要：随着整个建筑行业的发展, 钢结构技术在国内日趋成熟, 必然引起钢结构工程的崭新时代, 在这种趋势下, 钢结构知识及相关管理经验显得尤为重要, 钢结构也必将越来术。

　　关键词：高层建筑;钢结构;焊目标接;螺栓

　　0 前言

　　钢结构是指以钢材为材料做成受力构件的结构，强度高，自重轻、施工速度快、抗震性能好、节能环保及工业化程度高这些特点都是钢结越多的被运用到建筑中, 施工中只有及时优化其施工技术, 并严格按施工图纸及现行规范施工, 才能保证施工质量, 达到预期控制。本文主要探讨了当前高层建筑钢结构施工技构建筑的优点，因此其成为了我国十五期间重点推广项目之一。最近几年里，建筑业蓬勃发展尤其是在城市上，由于城市的地理条件所限制，高层钢结构工程便开始成为了城市建筑业的主流。在这种背景下，钢结构安装的施工顺序的精确确定、施工安装质量的提高便成为了保证整个工程质量的工期的重点工作对象。钢结构的安装要是在施工过程中建筑出现了问题，轻者会影响工期，破坏结构外观，浪费材料等;重者则可能会造成人员的伤亡，甚至给社会带来严重的不良影响。因此，如何精确地确定钢结构安装的施工顺序和采用多种措施提高施工安装的质量便是钢结构工程施工的关键。

　　1 钢结构的优势

　　钢结构的优势有：自重轻，便于运输和安装，可跨越度大，用钢结构建造的住宅重量是钢筋混凝土住宅重量的1/2;抗震性好;钢材的塑性和韧性好，即钢结构不会因为偶然超载或局部超载而突然断裂破坏，且对动力荷载的适应性较强;设计风格灵活、丰富，在梁高相同的情况下，钢结构的开间可比混凝土结构的开间大50%;钢结构多采用螺栓连接，结构轻，施工简便，施工安装周期短;可以有效保护环境，即钢结构产生的噪音小、粉尘少，对土地资源破坏小，产生的固体垃圾量小，废钢资源回收价值高;综合造价低;钢结构工业化制作程度高，便于机械制造，集约化生产，精度高，安装方便，质量易于保证。

　　2 高层建筑钢结构施工技术

　　2.1 螺栓预埋

　　柱脚与钢筋混凝土基础的连接，一般采用埋入式刚性柱脚螺栓。柱脚螺栓是在安装就位第一节钢柱时，控制平面尺寸和标高的临时固定措施。因此，在预埋柱脚螺栓时，应严格控制基础轴线和标高基准点，定位轴线的偏差控制在±2 mm 以内，其标高偏差控制在±5 mm 以内。

　　螺栓预埋应进行2 次复测，第一次在埋设定位后，第二次在基础混凝土浇筑并待其坚固后。在复测过程中，如果发现位移超出范围，必须进行重新埋设。

　　2.2 吊装

　　2.2.1 钢柱吊装

　　钢柱是高层、超高层建筑决定层高和建筑总高度的主要竖向构件。而吊装是高层钢结构工程施工的关键工序，吊装速度的高低和质量的好坏对整个工程质量起着举足轻重的作用。

　　(1) 钢柱吊装工作一般需划分吊装作业区域，吊装时，先安装整体框架梁柱结构后楼板结构，平面从中央向四周扩展，按先主梁后次梁顺序进行。

　　(2) 在吊装第一节钢柱时，应在预埋的地脚螺栓上加设保护套，以免钢柱就位时碰坏地脚螺栓的丝牙。钢柱吊装前，应预先在地面上把操作挂篮、爬梯等固定在施工需要的柱子部位上。

　　(3) 钢柱的吊点设在柱连接耳板螺栓孔的位置，采用专用吊索吊装;钢柱吊装前准备好校正用的垫板和钢楔，并将临时高强螺栓等拴牢在柱底连接耳板处。

　　(4) 钢柱垂直起吊至安装位置后，拧紧临时连接板的M22大六角头高强螺栓，达到0.6 kN.m 扭矩。对正时，先调标高，当标高误差超过6 mm 时，需进行调整。如误差过大(大于20mm)，不宜一次全部调整好，可先调整一部分，待下一次再调整，否则一次调整过大会影响支撑的安装和钢梁表面标高;然后调整上下柱接头错边(扭转)，当上柱与下柱发生扭转错位时，可在连接上下的耳板处加垫板进行调整;最后由2 台激光经纬仪以基准点为依据，从2 个不同方向校正柱子垂直度，最终将偏差控制在±2 mm 内。

　　(5) 柱- 柱临时接头用高强螺栓，在调整标高和垂直度后紧固。安装过程中，一节柱全部构件的重量和施工附加荷载均由柱的临时接头支撑，不用缆风绳，不用支撑。

　　2.2.2 钢梁吊装

　　在钢梁吊装前，应于柱子牛腿处检查标高和柱子间距。主梁吊装前，应在梁上装好扶手杆和扶手绳，待主梁吊装就位后，将扶手绳与钢柱系牢，以保证施工人员的安全;吊点位置取决于钢梁的跨度，一般在钢梁上翼缘处开孔，作为吊点。

　　为提高塔吊的垂直运输效率，对于重量较小的次梁和其他小梁，可利用多头吊索一次吊装数根，有时将梁、柱在地面组装成排架进行整体吊装，减少了高空作业时间，在保证质量的同时，加快了吊装速度。

　　钢梁起吊就位后，在对其进行安装的过程中，应预留经试验确定的焊缝收缩量(2～3 mm)，并用经纬仪跟踪检查柱垂直度和倾斜度，然后调整构件的准确位置，确保螺栓孔全部对正，并放入高强螺栓临时固定，待主梁全部吊装完毕后，进行高强螺栓的初拧、复拧和终拧。

　　2.3 钢结构高强螺栓连接(见图1)

　　图1 钢结构连接构造

　　(1) 采用高强螺栓连接方式时，应确保孔位的精确度。目前，制孔一般采用模板制孔和多轴数控钻孔，但后者的精度高于前者，在施工时应优先考虑采用后者。

　　(2) 每个螺栓一端不得垫2 个以上垫片。高强螺栓应自由穿入，不得敲打和强行穿入螺栓。当螺孔出现局部偏差时，只允许使用绞刀进行修整。严禁用气割扩孔，若使用气割扩孔，则应按重大质量事故处理。

　　(3) 绞孔修整前应保证其四周的螺栓全部拧紧，使板叠密贴后再进行。修整时应防止铁屑落入叠缝中。绞孔完成后用砂轮除去螺栓孔周的毛刺，同时扫清铁屑。

　　(4) 高强度螺栓的安装在节点全部处理好后进行，应按同一方向插入螺栓孔内。对于箱形截面部件的接合部，全部从内向外插入螺栓，在外侧进行紧固。如操作不便，可将螺栓从反方向插入。

　　(5) 钢梁安装过程中，板叠接触面间应平整，接触面必须大于75%，边缘缝隙不得大于0.8 mm。高强螺栓不得作为临时安装螺栓。

　　(6) 螺栓拧紧应按一个方向施拧，拧紧顺序应由中心按辐射方向逐层向外扩展。当天安装的应终拧完毕，且终拧完毕后应逐个检查。对欠拧、超拧的应进行补拧或更换。螺栓拧紧后外露螺纹不得少于2 个螺距。

　　(7) 对于大型节点可分为初拧、复拧和终拧。初拧时，轴力一般宜达到标准轴力的60%～80%，最低不应小于标准轴力的30%;复拧时，在初拧的基础上，扭矩值等于初拧扭矩值;终拧时，顺序是先拧上层梁，再拧下层梁，最后拧中层梁，对每个节点处的高强螺栓须按由中央向四周的顺序进行终拧。考虑到高强度螺栓的蠕变，根据试验，终拧时预拉力的损失一般为设计预拉力的5%～10%。

　　2.4 钢结构焊接

　　(1) 主梁与钢柱间的连接。一般上、下翼缘用坡口电焊连接，腹板用高强螺栓连接;次梁与主梁的连接基本上是在腹板处用高强螺栓连接，少量再在上、下翼缘处用坡口电焊连接。

　　(2) 焊接钢结构前，应严格检查焊条的合格证，并按说明书要求使用焊条焊接时，应确保焊缝表面无裂纹、焊瘤，确保一、二级焊缝无气孔、夹渣、弧坑、裂纹，并按要求进行无损检测，确保一级焊缝不出现咬边。同时，还应在规定的焊缝及部位检查焊工的钢印。

　　(3) 坡口电焊连接应先做好准备，即包括：采用焊条烘焙;坡口检查;设电弧引入(引出)板和钢垫板，并采用点焊固定;清除焊接坡口、周边的防锈漆和杂物;焊接口预热等。

　　(4) 焊接原则是采用结构对称、节点对称、全方位对称焊接。多层焊接宜连续施焊，每一层焊道焊完后应及时清理、检查，清除缺陷后再焊。

　　(5) 焊接接头要求熔透焊的对接和角接焊缝;多层梁柱焊接时，应根据安装情况，先焊顶层柱、梁节点，接着焊底部柱、梁节点，最后焊中间部分的柱、梁节点。焊接顺序宜从中间轴线柱向四周扩散;柱与柱的对接焊接，应采用2 人同时对称焊接。

　　(6) 对于厚板的坡口焊，打底层可用直径为4 mm 焊条焊接，中间层可用直径为5 mm 或6 mm 焊条焊接，盖面层多用直径为5 mm 焊条焊接;3 层应连续施焊，每一层焊完后及时清渣，焊缝焊至厚度为15 mm (或母材厚度的1/2 以上) 可以停息。

　　(7) 焊缝焊完后，施焊焊工要打上操作者钢印。焊缝质量检验均按二级检验标准检验。焊后24 h 进行超声波探伤检查，对不合格的焊缝要制定返修工艺，由焊接技术高的焊工按返修工艺返修合格。

　　3 结语

　　总之，随着工程计算和施工技术水平的不断提高和理论研究的不断进步，以及新型更高强度钢材的不断研制，相信高层民用建筑钢结构会凝聚更多的高科技，以更好地满足住宅在适用性能、环境性能、经济性能、安全性能、耐久性能方面的综合要求，从而得以更广泛应用。E