鋼結(jié)構(gòu)建筑施工工藝初探

劉友庭

（江蘇亙盛建設(shè)工程有限公司，江蘇 淮安 223300）

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人口城市化進(jìn)程的加快，我國(guó)住宅建設(shè)持續(xù)空前發(fā)展，人們的居住條件逐步提高，并對(duì)居住質(zhì)量的要求也越來(lái)越高。同時(shí)，隨著對(duì)高層及超高層建筑的結(jié)構(gòu)體系的研究日趨完善、計(jì)算技術(shù)的發(fā)展和施工技術(shù)水平的不斷提高，使高層和超高層建筑迅猛發(fā)展，與此同時(shí)，高強(qiáng)度鋼結(jié)構(gòu)的建筑也隨之應(yīng)運(yùn)而生。

1 鋼結(jié)構(gòu)的選材

鋼結(jié)構(gòu)有很多優(yōu)點(diǎn)，但其缺點(diǎn)是導(dǎo)熱系數(shù)大，耐火性差。隨著冶金技術(shù)的提高，耐火鋼的研究成功并投入生產(chǎn)，為鋼結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步發(fā)展創(chuàng)造了條件。一般高層和超高層建筑當(dāng)采用框-剪、框-筒結(jié)構(gòu)體系時(shí)的經(jīng)濟(jì)性統(tǒng)計(jì)為：鋼結(jié)構(gòu)造價(jià)=鋼材費(fèi)用（約占40%）+制作安裝費(fèi)用（約占30%）+防火涂料費(fèi)用（約占30%），防火涂料所占總造價(jià)的比重較大。如果使用高強(qiáng)度耐火鋼雖價(jià)格略有上升，但防火涂料價(jià)格有較大幅度下降，可望部分抵消由此帶來(lái)的成本上升，而且可靠度及安全性有了一定的保障。

2 鋼結(jié)構(gòu)的施工工藝

2.1 箱型柱制作工藝

鋼板拼接：由于每段柱高在12米以下，為保證下料后鋼板的直線度，首先將兩塊鋼板拼接。鋼板兩端開(kāi)坡口。

劃線下料：按排料圖劃線，劃線寬度方向留余量3mm，長(zhǎng)度方向留余量50mm。中間隔板劃線不留余量。

長(zhǎng)度方向沿劃線每隔5m 鉆Φ8mm 孔。

用兩臺(tái)半自動(dòng)切割機(jī)（或雙頭）沿劃線中心同時(shí)切割，每隔5米留100mm 不切割，待冷卻后再切割。

組裝焊接：用H 型鋼作臨時(shí)組裝平臺(tái)，組裝前用水準(zhǔn)儀將平臺(tái)找平并將H 型墊實(shí)固定。在兩腹板上劃組裝線，組裝焊接襯板。

定位焊。在襯板內(nèi)側(cè)每隔300mm 焊10-20mm 焊縫。

將一腹板與隔板組對(duì)，定位焊。

用三根同尺寸的箱體并排，并兩點(diǎn)焊。用兩邊箱體作自動(dòng)焊機(jī)軌道用。

焊接：用兩臺(tái)埋弧自動(dòng)焊沿同一方向焊接兩條焊縫。焊縫兩端加100mm 引弧板和熄弧焊。

焊完一層后將箱體翻身，焊接另一面兩條焊縫。焊接方法同上。待焊接完畢后再翻身施焊另一面兩條焊縫。

焊接完畢，即將引熄弧板在離母材5mm 處切斷，并用砂輪機(jī)修磨平整，切不可用錘擊落；并修磨后的切割面進(jìn)行檢查。

2.2 梁及連接板加工及組焊

下料：型鋼采用型鋼切割機(jī)下料，鋼板采用半自動(dòng)切割機(jī)下料,下料后應(yīng)進(jìn)行清渣修磨，編號(hào)歸類放置。

鉆孔：先在構(gòu)件上用劃針和鋼尺劃出孔的中心和直徑，在孔的四周（90 °位置）打四只沖孔，鉆孔后檢查。

高強(qiáng)度螺栓摩擦面處理：噴砂處理高強(qiáng)度螺栓摩擦面的表面粗糙度：噴砂壓力約6Kg/cm2，石英砂的粒度1.5～4mm，加工后的鋼材表面呈現(xiàn)灰白色。

用電動(dòng)砂輪機(jī)打磨鋼板的表面，砂輪打磨的方向與受力方向垂直，打磨范圍不應(yīng)小于4倍螺栓直徑，打磨時(shí)不應(yīng)在鋼材表面磨出明顯的凹坑

3 鋼柱的制作與安裝

鋼柱是高層、超高層建筑決定層高和建筑總高度的主要豎向構(gòu)件，在加工制造中必須滿足現(xiàn)行規(guī)范的驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。

100 m 高的超高層鋼柱一般分為8～12 節(jié)構(gòu)件，鋼柱在翻樣下料制作過(guò)程中應(yīng)考慮焊縫的收縮變形和豎向荷載作用下引起的壓縮變形，所以鋼柱的翻樣下料長(zhǎng)度不等于設(shè)計(jì)長(zhǎng)度，即使只有幾毫米也不能忽略不計(jì)。而且上下兩節(jié)鋼柱截面完全相等時(shí)也不允許互換，要求對(duì)每節(jié)鋼柱應(yīng)編號(hào)予以區(qū)別，正確安裝就位。

鋼柱標(biāo)高的控制一般有二種方式：

3.1 按相對(duì)標(biāo)高制作安裝。鋼柱的長(zhǎng)度誤差不得超過(guò)3mm，不考慮焊縫收縮變形和豎向荷載引起的壓縮變形，建筑物的總高度只要達(dá)到各節(jié)柱子制作允許偏差總和及鋼柱壓縮變形總和就算合格，這種制作安裝一般在12 層以下，層高控制不十分嚴(yán)格的建筑物。

3.2 按設(shè)計(jì)標(biāo)高制作安裝。一般在12 層以上，精度要求較高的層高，應(yīng)按土建的標(biāo)高安裝第一節(jié)鋼柱底面標(biāo)高，每節(jié)鋼柱的累加尺寸總和應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求的總尺寸。每一節(jié)柱子的接頭產(chǎn)生的收縮變形和豎向荷載作用下引起的壓縮變形應(yīng)加到每節(jié)鋼柱加工長(zhǎng)度中去。

無(wú)論采用何種安裝方式，都應(yīng)在翻樣下料制作過(guò)程中充分表達(dá)出來(lái)，并應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求的總高度。

4 框架梁的制作與安裝

高層、超高層框架梁一般采用H 型鋼，框架梁與鋼柱宜采用剛性連接，鋼柱為貫通型，在框架梁的上下翼緣處在鋼柱內(nèi)設(shè)置橫向加勁肋。

框架梁應(yīng)按設(shè)計(jì)編號(hào)正確就位。

為保證框架梁與鋼柱連接處的節(jié)點(diǎn)域有較好的延性以及連接可靠性和樓層層高的精確性，在工廠制造時(shí)，在框架梁所在位置設(shè)置懸臂梁(短牛腿)，懸臂梁上下翼緣與鋼柱的連接采用剖口熔透焊縫，腹板采用貼角焊縫。框架梁與鋼柱的懸臂梁（短牛腿）連接，上下翼緣的連接采用襯板(兼引弧板)全熔透焊縫，腹板采用高強(qiáng)螺栓連接。

由于鋼筋混凝土施工允許偏差遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于鋼結(jié)構(gòu)的精度要求，當(dāng)框架梁與鋼筋混凝土剪力墻或鋼筋混凝土筒壁連接時(shí)，腹板的連接板可開(kāi)橢圓孔，橢圓孔的長(zhǎng)向尺寸不得大于2d0（d0為螺栓孔徑），并應(yīng)保證孔邊距的要求。

框架梁的翻樣下料長(zhǎng)度同樣不等于設(shè)計(jì)長(zhǎng)度，需考慮焊接收縮變形。焊接收縮變形可用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算再按實(shí)際加工之后校核，確定其翻樣下料的精確長(zhǎng)度。

采用高強(qiáng)螺栓群連接時(shí)，孔位的精度十分重要。目前制孔一般采用模板制孔和多軸數(shù)控鉆孔，前者精度低，后者精度高，應(yīng)優(yōu)先考慮采用后者。當(dāng)采用模板制孔時(shí)，應(yīng)保證模板的精度，以確保高強(qiáng)螺栓的組裝孔和工地安裝孔的精度要求。如果孔位局部偏差，只允許使用鉸刀擴(kuò)孔。嚴(yán)禁使用氣割擴(kuò)孔，若用氣割擴(kuò)孔，則應(yīng)按重大質(zhì)量事故處理。

高強(qiáng)螺栓群應(yīng)同一方向插入螺栓孔內(nèi)，高強(qiáng)螺栓群的擰緊順序應(yīng)由中心按幅射方向逐層向外擴(kuò)展，初擰和終擰都得按預(yù)先設(shè)定的鮮明色彩在螺帽頭上加以表示。

5 鋼結(jié)構(gòu)的防火

要使鋼結(jié)構(gòu)材料在實(shí)際應(yīng)用中克服防火方面的不足，必須進(jìn)行防火處理，其目的就是將鋼結(jié)構(gòu)的耐火極限提高到設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定的極限范圍。防止鋼結(jié)構(gòu)在火災(zāi)中迅速升溫發(fā)生形變塌落，其措施是多種多樣的，關(guān)鍵是要根據(jù)不同情況采取不同方法，如采用絕熱、耐火材料阻隔火焰直接灼燒鋼結(jié)構(gòu)，降低熱量傳遞的速度推遲鋼結(jié)構(gòu)溫升、強(qiáng)度變?nèi)醯臅r(shí)間等。

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