孫蘇南

摘 要：鋼結(jié)構(gòu)建筑相比傳統(tǒng)的混凝土建筑而言，用鋼板或型鋼替代了鋼筋混凝土，強(qiáng)度更高，抗震性更好。建筑鋼結(jié)構(gòu)工程不僅要作好建筑物前期的設(shè)計(jì)工作，還要采取有效的技術(shù)保證結(jié)構(gòu)的質(zhì)量，由此可見(jiàn)，結(jié)構(gòu)的加固將成為一項(xiàng)重要的工作。本文主要對(duì)建筑鋼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)、技術(shù)要點(diǎn)及施工技術(shù)應(yīng)用進(jìn)行了分析與探究。

關(guān)鍵詞：鋼結(jié)構(gòu)建筑；結(jié)構(gòu)布置；施工技術(shù)

1 建筑鋼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)

1、復(fù)雜性

鋼結(jié)構(gòu)工程項(xiàng)目施工質(zhì)量問(wèn)題的復(fù)雜性，主要表現(xiàn)在引發(fā)質(zhì)量問(wèn)題的因素繁多，產(chǎn)生質(zhì)量問(wèn)題的原因也復(fù)雜，即使是同一性質(zhì)的質(zhì)量問(wèn)題，原因有時(shí)也不一樣，從而質(zhì)量問(wèn)題的分析、判斷和處理增加了復(fù)雜性。例如焊接裂縫，其既可發(fā)生在焊縫金屬中，也可發(fā)生在母材熱影響中，既可在焊縫表面，也可在焊縫內(nèi)部；裂縫走向既可平行于焊道，也可垂直于焊道，裂縫既可能是冷裂縫，也可能是熱裂縫；產(chǎn)生原因也有焊接材料選用不當(dāng)和焊接預(yù)熱或后熱不當(dāng)之分。

2、嚴(yán)重性

鋼結(jié)構(gòu)工程項(xiàng)目施工質(zhì)量問(wèn)題的嚴(yán)重性表現(xiàn)在：一般的，影響施工順利進(jìn)行，造成工期延誤，成本增加，嚴(yán)重的，建筑物倒塌，造成人身傷亡，財(cái)產(chǎn)受損，引起不良的社會(huì)影響。

3、可變性

鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量問(wèn)題還將隨著外界變化和時(shí)間的延長(zhǎng)而不斷地發(fā)展變化，質(zhì)量缺陷逐漸體現(xiàn)。例如，鋼構(gòu)件的焊縫由于應(yīng)力的變化，使原來(lái)沒(méi)有裂縫的焊縫產(chǎn)生裂縫：由于焊后在焊縫中有氫的活動(dòng)的作用便可產(chǎn)生延遲裂縫。又如構(gòu)件長(zhǎng)期承受過(guò)載，則鋼構(gòu)件要產(chǎn)生下拱彎曲變形，產(chǎn)生隱患。

2 鋼結(jié)構(gòu)選型與結(jié)構(gòu)布置的技術(shù)要點(diǎn)

建設(shè)部、國(guó)家冶金工業(yè)局聯(lián)合組織建筑用鋼技術(shù)協(xié)調(diào)組制定《國(guó)家建筑鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)業(yè)"十五"計(jì)劃和2015年發(fā)展規(guī)劃綱要》。綱要中明確闡述：鋼結(jié)構(gòu)具有強(qiáng)度高、自重輕、抗震性能好、施工速度快、地基費(fèi)用省、占地面積小、工業(yè)化程度高、外形美觀等一系列優(yōu)點(diǎn)，此外，鋼結(jié)構(gòu)建筑還具有良好的空間感，可設(shè)計(jì)成大量開(kāi)放型辦公室圍繞著空中花園、中央天井加上合理的電梯設(shè)計(jì)可達(dá)到最低的能源消耗。因此鋼結(jié)構(gòu)又是環(huán)保型和節(jié)能型建筑結(jié)構(gòu)。與混凝土結(jié)構(gòu)相比它是環(huán)保型和可再次利用的、易于產(chǎn)業(yè)化的結(jié)構(gòu)，發(fā)達(dá)國(guó)家在房屋建筑中廣泛采用鋼結(jié)構(gòu)。在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的整個(gè)過(guò)程中都應(yīng)該強(qiáng)調(diào)的是概念設(shè)計(jì)，它在結(jié)構(gòu)選型與布置階段尤其重要，對(duì)一些難以作出精確性或規(guī)范規(guī)定的情況，可依據(jù)從整體結(jié)構(gòu)體系與分體系之間的力學(xué)關(guān)系，破壞機(jī)理，震害，試驗(yàn)現(xiàn)象和工程經(jīng)驗(yàn)所獲得的設(shè)計(jì)思想，從全局的角度來(lái)確定控制結(jié)構(gòu)的布置及細(xì)部措施，運(yùn)用概念設(shè)計(jì)可以在早期迅速有效地進(jìn)行構(gòu)思，比較與選擇，所得結(jié)構(gòu)方案往往都易于計(jì)算，概念清晰，定性正確，并可避免結(jié)構(gòu)分析階段不必要的繁瑣運(yùn)算，同時(shí)，它也是判斷計(jì)算機(jī)內(nèi)力分析輸出數(shù)據(jù)可靠與否的主要依據(jù)。

鋼結(jié)構(gòu)通常是框架、平面架、網(wǎng)架、索膜、輕鋼、塔桅等結(jié)構(gòu)形式，其理論與技術(shù)大都成熟，亦有部分難題沒(méi)有解決，或沒(méi)有簡(jiǎn)單適用的設(shè)計(jì)方法，結(jié)構(gòu)和選形式，方應(yīng)考慮它們的特點(diǎn)，基本雪壓大的地區(qū)，屋面曲線應(yīng)有利于積雪滑落，而屋面覆蓋跨度較大的建筑中，可選擇構(gòu)件受拉力為主的懸索結(jié)構(gòu)體系。

結(jié)構(gòu)的布置要根據(jù)體系特征、荷載分布情況及性質(zhì)等綜合考慮。一般說(shuō)要?jiǎng)偠染鶆?，力學(xué)模型清晰，盡可能限制大荷載或移動(dòng)荷載的影響范圍，使其以最直接的線路傳遞到基礎(chǔ)，柱間抗側(cè)支撐的分布應(yīng)均勻，其形心要盡量靠近側(cè)向力（風(fēng)震）的作用線。否則應(yīng)考慮結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)，結(jié)構(gòu)的抗側(cè)應(yīng)有多道防線?？蚣芙Y(jié)構(gòu)的樓層平面次梁的布置，有時(shí)可以調(diào)整其荷載傳遞方向以滿足不同的要求。通常為了減小截面沿短向布置次梁，但是這會(huì)使主梁截面加大，減少了樓層凈高，頂層邊柱也有時(shí)會(huì)吃不消，此時(shí)把次梁支撐在較短的主梁上可以犧牲次梁保住主梁和柱子。

3 建筑鋼結(jié)構(gòu)的施工技術(shù)應(yīng)用

鋼結(jié)構(gòu)施工方式包括：減輕荷載、改變結(jié)構(gòu)計(jì)算圖形、加大原結(jié)構(gòu)構(gòu)件截面和連接強(qiáng)度、阻止裂紋擴(kuò)展等。當(dāng)有成熟經(jīng)驗(yàn)時(shí)，亦可采用其它加固方法。

1、改變結(jié)構(gòu)計(jì)算圖形

改變結(jié)構(gòu)計(jì)算圖形的加固方法是指采用改變荷載分布狀況、傳力途徑、節(jié)點(diǎn)性質(zhì)和邊界條件，增設(shè)附加桿件和支撐、施加預(yù)應(yīng)力、考慮空間協(xié)同工作等措施對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固的方法。

（1）改變結(jié)構(gòu)計(jì)算圖形的一般加固方法為對(duì)結(jié)構(gòu)可采用下列增加結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的剛度的方法進(jìn)行加固： 如增加支撐形成空間結(jié)構(gòu)并按空間結(jié)構(gòu)驗(yàn)算；加設(shè)支撐增加結(jié)構(gòu)剛度，或者調(diào)整結(jié)構(gòu)的自振頻率等以提高結(jié)構(gòu)承載力和改善結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性；增設(shè)支撐或輔助桿件使結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)細(xì)比減少以提高其穩(wěn)定性；在排架結(jié)構(gòu)中重點(diǎn)加強(qiáng)某一列柱的剛度，使之承受大部分水平力，以減輕其它柱列負(fù)荷； 在塔架等結(jié)構(gòu)中設(shè)置拉桿或適度張緊的拉索以加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的剛度。

（2）對(duì)受彎桿件可采用下列改變其截面內(nèi)力的方法進(jìn)行加固。如改變荷載的分布，例如將一個(gè)集中荷載轉(zhuǎn)化為多個(gè)集中荷載；改變端部支承情況，例如變鉸接為剛結(jié)；增加中間支座或?qū)⒑?jiǎn)支結(jié)構(gòu)端部連接成為連續(xù)結(jié)構(gòu)；調(diào)整連續(xù)結(jié)構(gòu)的支座位置；將結(jié)構(gòu)變?yōu)閾螚U式結(jié)構(gòu)；施加預(yù)應(yīng)力。

（3）對(duì)桁架可采取下列改變其桿件內(nèi)力的方法進(jìn)行加固。增設(shè)撐桿變桁架為撐桿式結(jié)構(gòu)； 加設(shè)預(yù)應(yīng)力拉桿。

2、加大構(gòu)件截面的加固

采用加大截面加固鋼構(gòu)件時(shí)，所選截面形式應(yīng)有利于加固技術(shù)要求并考慮已有缺陷和損傷的狀況。

3、連接的加固與加固件的連接

鋼結(jié)構(gòu)連接方法，即焊縫、鉚釘、普通螺栓和高強(qiáng)度螺栓連接方法的選擇，應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)需要加固的原因、目的、受力狀況、構(gòu)造及施工條件，并考慮結(jié)構(gòu)原有的連接方法確定。

鋼結(jié)構(gòu)加固一般宜采用焊縫連接、摩擦型高強(qiáng)度螺栓連接，有依據(jù)時(shí)亦可采用焊縫和摩擦型高強(qiáng)度螺栓的混合連接。當(dāng)采用焊縫連接時(shí)，應(yīng)采用經(jīng)評(píng)定認(rèn)可的焊接工藝及連接材料。

4、裂紋的修復(fù)與加固

結(jié)構(gòu)因荷載反復(fù)作用及材料選擇、構(gòu)造、制造、施工安裝不當(dāng)?shù)犬a(chǎn)生具有擴(kuò)展性或脆斷傾向性裂紋損傷時(shí)，應(yīng)設(shè)法修復(fù)。在修復(fù)前，必須分析產(chǎn)生裂紋的原因及其影響的嚴(yán)重性，有針對(duì)性地采取改善結(jié)構(gòu)實(shí)際工作或進(jìn)行加固的措施，對(duì)不宜采用修復(fù)加固的構(gòu)件，應(yīng)予拆除更換。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，鋼結(jié)構(gòu)建筑一種新型的建筑體系有可通房地產(chǎn)業(yè)、建筑業(yè)、冶金業(yè)之間的行業(yè)界線，集合成為一個(gè)新的產(chǎn)業(yè)體系，這就是業(yè)內(nèi)人士普遍看好的鋼結(jié)構(gòu)建筑體系。建筑鋼結(jié)構(gòu)工程的質(zhì)量不僅關(guān)系到建筑的使用情況，也關(guān)系到人們使用過(guò)程中的生命安全和財(cái)產(chǎn)安全。近年來(lái)，我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)用日趨廣泛，眾多企業(yè)也制定了相關(guān)獎(jiǎng)勵(lì)政策鼓勵(lì)技術(shù)人員對(duì)鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新。以此為基礎(chǔ)，相關(guān)人員要注意總結(jié)日常生活經(jīng)驗(yàn)，以滿足實(shí)際住宅要求為目標(biāo)，不斷提高鋼結(jié)構(gòu)工程的施工安全性能。

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