鋼結(jié)構(gòu)在建筑工程施工中的應(yīng)用研究

莊寶洪

摘 要：鋼結(jié)構(gòu)具有材質(zhì)均勻、強(qiáng)度高、可塑性好及韌性佳等特點(diǎn)，應(yīng)用在建筑工程施工中，有助于提升建筑物整體抗壓能力，維護(hù)建筑物穩(wěn)定與安全，提升建筑施工的經(jīng)濟(jì)性和環(huán)保性。為充分發(fā)揮鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢，結(jié)合鋼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)與應(yīng)用優(yōu)勢，探討鋼結(jié)構(gòu)在建筑工程施工中的應(yīng)用要點(diǎn)，以期為相關(guān)施工單位及施工人員提供參考。

關(guān)鍵詞：鋼結(jié)構(gòu);建筑工程;預(yù)埋螺栓;吊裝施工;涂裝施工

中圖分類號：TU758.11 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1003-5168（2021）34-00-03

Research on the Application of Steel Structure in Building Engineering Construction

ZHUANG Baohong

（Fujian Yixing Electric Power Design Institute Co.， Ltd.， Quanzhou Fujian 362000）

Abstract： The steel structure has the characteristics of uniform material， high strength， good plasticity， and good toughness， applying it in the construction of building projects will help improve the overall pressure resistance of the building， maintain the stability and safety of the building， and improve the economy and environmental protection of the building construction. In order to give full play to the advantages of steel structure， combin-ing the characteristics and application advantages of steel structure， discusses the key points of the application of steel structure in construction engineering， and provides a certain reference for related construction units and con-struction personnel.

Keywords： steel structure;building engineering;cmbedded screw;hoisting construction;coating construction

鋼結(jié)構(gòu)是一種新型建筑工程結(jié)構(gòu)，近年來發(fā)展迅速，有廣闊的發(fā)展前景。與其他建筑結(jié)構(gòu)相比，鋼結(jié)構(gòu)具有更強(qiáng)的可塑性、韌性、強(qiáng)度，在施工期間便于控制，并具有良好的環(huán)保性。為充分發(fā)揮鋼結(jié)構(gòu)優(yōu)勢，建筑工程施工單位要充分認(rèn)識到鋼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)及應(yīng)用的優(yōu)勢，把握好鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)應(yīng)用要點(diǎn)，包括鋼材選擇、構(gòu)件制作、預(yù)埋螺栓、吊裝施工、構(gòu)件連接及涂裝施工等，以有效保證鋼結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量。

1 鋼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)與應(yīng)用優(yōu)勢

1.1 鋼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)

在建筑工程施工中，鋼結(jié)構(gòu)屬于重要的承重結(jié)構(gòu)，主要由輕型鋼板等制成梁、橫架、柱等構(gòu)件。和其他結(jié)構(gòu)相比，鋼結(jié)構(gòu)具有四大突出特點(diǎn)。

一是材質(zhì)均勻。相比現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)，鋼結(jié)構(gòu)內(nèi)部具有更高的均勻性，能使其整體性能更穩(wěn)定，有效減少所承受的外部環(huán)境壓力，所受局限也更小[1]。

二是具有穩(wěn)定的力學(xué)性能。鋼結(jié)構(gòu)材質(zhì)均勻，使得結(jié)構(gòu)材料具有更好的穩(wěn)定力學(xué)性能。各類鋼結(jié)構(gòu)在受力期間基本保持相似的力學(xué)性能，所以結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中可更便捷、有效地計(jì)算材料力學(xué)相關(guān)參數(shù)，使其具有較強(qiáng)的適應(yīng)性。

三是可塑性好，韌性佳。鋼材在建筑工程中屬于主要材料之一，其承載力大，主要原因是鋼結(jié)構(gòu)本身具有良好的韌性和可塑性。鋼結(jié)構(gòu)可分散和減少結(jié)構(gòu)承受的壓力，可同步滿足建筑物平衡控制要求，減少建筑質(zhì)量受到的不良影響。

四是鋼結(jié)構(gòu)具有較高的強(qiáng)度，并且材料自重較低。和混凝土結(jié)構(gòu)相比，鋼結(jié)構(gòu)具有更強(qiáng)的經(jīng)濟(jì)性，有利于控制工程造價(jià)。

1.2 鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用優(yōu)勢

目前，鋼結(jié)構(gòu)在建筑工程施工中應(yīng)用較為廣泛，并具有突出的應(yīng)用優(yōu)勢。

一是鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用有助于提升建筑物整體抗壓性能。很多建筑以鋼材為主要施工材料，因?yàn)殇摌?gòu)件具有較高的穩(wěn)定性，其強(qiáng)度和柔韌性都較好，可明顯提升結(jié)構(gòu)抗壓性能。在應(yīng)用鋼結(jié)構(gòu)過程中，大多會(huì)選擇鋼桁架、鋼梁等構(gòu)件，并以鉚釘、螺栓等作為連接件，以提升建筑物整體抗壓性能，減少各類自然災(zāi)害帶來的危害。

二是建筑施工中選用鋼結(jié)構(gòu)，并將鋼結(jié)構(gòu)當(dāng)作建筑主體，能規(guī)避混凝土施工中因管理不到位引發(fā)的多種問題，改善建筑質(zhì)量，使建筑物整體穩(wěn)定性和安全性更高。

三是工程施工中通過鋼結(jié)構(gòu)代替之前的混凝土結(jié)構(gòu)，能使整體結(jié)構(gòu)施工更加方便、快捷，明顯降低施工成本，從而提高施工單位整體經(jīng)濟(jì)效益。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在建筑工程施工中應(yīng)用鋼結(jié)構(gòu)，可明顯縮短施工時(shí)間。與傳統(tǒng)住宅建造方式相比，可節(jié)約1/3的時(shí)間。通常，一棟2 000 m的大廈只需要5個(gè)工人，在40 d左右即可完成施工，減少施工時(shí)間和人工費(fèi)用。

四是鋼結(jié)構(gòu)具有良好的環(huán)保優(yōu)勢。鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用能夠在建筑施工全過程實(shí)現(xiàn)綠色施工管理，減少對周邊環(huán)境的危害。同時(shí)，鋼結(jié)構(gòu)在停止使用后能夠回收再利用，符合環(huán)保、綠色等建筑理念。因?yàn)殇摻Y(jié)構(gòu)的使用可明顯減少沙子、石、灰等材料用量，施工所用材料大都為綠色材料，可被降解，拆除建筑時(shí)也不會(huì)產(chǎn)生突出的污染問題。

2 鋼結(jié)構(gòu)在建筑工程施工中的應(yīng)用要點(diǎn)

2.1 選擇鋼材并制作構(gòu)件

建筑工程在施工中應(yīng)用鋼結(jié)構(gòu)時(shí)，主要選用強(qiáng)度高、低合金鋼材，屈服強(qiáng)度一般大于275 MPa，合金元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)在5%以內(nèi)，具有理想的可焊性。與普通鋼材相比，高強(qiáng)度、低合金鋼材因未進(jìn)行熱處理，具有更廣泛的應(yīng)用范圍。建筑工程施工中所選鋼材的規(guī)格和類型均要與國家產(chǎn)品設(shè)計(jì)規(guī)范相符，在入場前需要由專門人員進(jìn)行嚴(yán)格檢驗(yàn)，經(jīng)檢驗(yàn)合格后才能進(jìn)入施工場地。另外，要合理選擇鋼材儲(chǔ)存方式，考慮運(yùn)輸因素，最大限度地避免鋼材出現(xiàn)腐蝕或變形情況。鋼構(gòu)件制作期間，要高度關(guān)注搭設(shè)尺寸、胎架劃線等要求，嚴(yán)格控制好鋼構(gòu)件質(zhì)量，保證應(yīng)用中充分發(fā)揮構(gòu)件性能優(yōu)勢。所制作鋼構(gòu)件應(yīng)具有良好的穩(wěn)定性，并合理設(shè)計(jì)長細(xì)比參數(shù)，確保鋼構(gòu)件具有良好的穩(wěn)定性。計(jì)算期間，要注意鋼構(gòu)件截面中不同方向軸的計(jì)算長度差異，根據(jù)不同情況進(jìn)行詳細(xì)分析[2]。

2.2 預(yù)埋螺栓

建筑工程鋼結(jié)構(gòu)施工前，預(yù)埋螺栓是一項(xiàng)重要工序。此環(huán)節(jié)施工質(zhì)量會(huì)直接影響后續(xù)施工，并關(guān)系整體施工質(zhì)量與安全。對此，施工人員需要全方位、深入地研究施工圖紙，結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際情況，明確預(yù)埋螺栓具體深度。預(yù)埋螺栓期間，要合理確定軸線定位點(diǎn)。完成螺栓預(yù)埋工作后，要及時(shí)展開澆筑施工，有效確保螺栓預(yù)埋深度和具體位置符合預(yù)期要求。圖1為預(yù)埋螺栓現(xiàn)場圖。

2.3 吊裝施工

鋼結(jié)構(gòu)施工期間，為安全、高效地進(jìn)行吊裝工作，防止鋼結(jié)構(gòu)焊接時(shí)發(fā)生變形，應(yīng)通過鋼構(gòu)件組裝成塊的形式進(jìn)行吊裝，減少空中吊裝和結(jié)構(gòu)焊接工作量。鋼結(jié)構(gòu)吊裝期間，要對施工現(xiàn)場的多項(xiàng)影響因素進(jìn)行全面考量，明確吊裝順序和具體分區(qū)情況。鋼結(jié)構(gòu)吊裝之前，要全面檢查構(gòu)件質(zhì)量，尤其要嚴(yán)格檢查鋼梁的垂直度和穩(wěn)定性。如圖2 所示，吊裝操作一般選擇兩點(diǎn)法，并應(yīng)用“三梁一吊”方式，避免出現(xiàn)鋼梁扭曲、傾斜等情況[3]。

2.4 構(gòu)件連接

通常，建筑工程的鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件有兩種連接方式，即螺栓連接和焊接連接。其中，焊接連接屬于一種局部性的高溫加熱施工方法。為充分保障焊接質(zhì)量，要結(jié)合實(shí)際情況選擇恰當(dāng)?shù)暮附臃绞?，合理確定焊接順序，以最大限度減少焊接應(yīng)力和構(gòu)件變形情況。焊接施工中，要結(jié)合鋼材類型、設(shè)計(jì)圖紙等選擇合適的焊接氣體、焊接材料等，并對操作人員的行為加大管理力度，以防因操作不規(guī)范出現(xiàn)焊瘤、未焊透、固體夾雜及裂紋等缺陷。一旦出現(xiàn)相關(guān)缺陷，要注意選擇合適方式進(jìn)行處理。例如，在鋼構(gòu)件焊接中，焊接工藝參數(shù)錯(cuò)誤選擇或者操作技術(shù)不過關(guān)等原因會(huì)引發(fā)焊瘤問題，可通過磨、鏟等形式將多余的堆積金屬去除。鋼結(jié)構(gòu)選擇螺栓連接方式時(shí)，通常會(huì)使用高強(qiáng)度螺栓和普通螺栓。普通螺栓大多屬于永久性的連接螺栓，應(yīng)用前要進(jìn)行全方位檢查，尤其要檢查螺母、螺栓頭是否與結(jié)構(gòu)件表面和墊圈保持緊密貼合狀態(tài)。連接施工中，螺栓一端不能墊兩個(gè)甚至更多墊圈，且不能將墊圈替換為大螺母。針對關(guān)鍵部位和動(dòng)荷載區(qū)域，所用螺栓要優(yōu)選彈簧墊圈。另外，螺栓材質(zhì)和所選規(guī)格都要和施工設(shè)計(jì)規(guī)范相符。螺栓施工期間，要注意結(jié)合實(shí)際情況確定連接方式，主要有T形連接、搭接及平接等。緊固螺栓時(shí)，要從中間部位向兩側(cè)對稱逐序推進(jìn)。施工中要結(jié)合接頭的外形確定螺栓緊固標(biāo)準(zhǔn)，可選擇錘擊法檢驗(yàn)螺栓緊固情況。高強(qiáng)度螺栓的連接方式主要有承壓連接、張拉連接及摩擦連接等，其中應(yīng)用最多的是摩擦連接。高強(qiáng)度螺栓施工前要全方位清理接觸面，在保證接觸摩擦面高度整潔的基礎(chǔ)上進(jìn)行后續(xù)施工。同時(shí)，施工前要再次核對摩擦面相關(guān)參數(shù)，如抗滑移系數(shù)等，并對扭矩扳手等進(jìn)行校準(zhǔn)，待驗(yàn)收合格后再進(jìn)行施工[4]。高強(qiáng)度螺栓安裝前，要對結(jié)合件進(jìn)行合理校正，并采取有效措施全面消除結(jié)合件的變形。連接施工中，先通過臨時(shí)螺栓準(zhǔn)確定位，在校正位置后穿入高強(qiáng)度螺栓，所有節(jié)點(diǎn)均需要保持一致。螺栓緊固期間，可結(jié)合具體情況選用轉(zhuǎn)角法和扭矩法。若鋼結(jié)構(gòu)處于露天環(huán)境，在高強(qiáng)度螺栓連接施工結(jié)束并驗(yàn)收合格后，要通過防水膩?zhàn)舆M(jìn)行封閉處理。

2.5 涂裝施工

建筑工程在施工中應(yīng)用鋼結(jié)構(gòu)時(shí)，其涂裝環(huán)節(jié)主要涉及防腐涂層與防火涂層施工。防腐涂層施工期間，主要選用防腐底漆、稀料及面漆等。操作期間，要先徹底清理底面，將底面的雜物、油污等清除干凈。底漆涂裝施工中，要先均勻攪拌防銹漆，保證防銹漆黏度具有良好的均勻性。刷漆期間，要注意保持平穩(wěn)，第1層涂刷結(jié)束后要間隔一定時(shí)間再進(jìn)行第2次涂刷。注意第2次涂刷方向和第1次涂刷保持垂直，確保漆膜厚度基本一致。底漆涂抹結(jié)束后，要隔較長時(shí)間再涂刷面漆。此環(huán)節(jié)需要注意先運(yùn)輸鋼構(gòu)件到施工場地進(jìn)行組裝，之后展開面漆涂裝工作，其間要持續(xù)攪動(dòng)，注意所用涂刷工藝和底漆相同。涂裝防火涂料期間，主要選擇噴涂工藝。施工中注意結(jié)合防火設(shè)計(jì)要求，明確具體的涂料類別、厚度與層數(shù)。噴涂操作期間，前一層完全干燥后再展開后一層噴涂，同時(shí)要求噴涂操作期間涂層處于完全密封狀態(tài)，具有清晰的輪廓[5]。噴涂操作中可通過測厚針嚴(yán)格檢測涂層厚度，確保厚度符合施工要求。涂層表面干燥、平整且符合設(shè)計(jì)要求后，對最后一層涂層進(jìn)行抹平處理。如果防火涂層存在干燥固化狀態(tài)不好、空鼓及脫落等情況，或者鋼結(jié)構(gòu)的接頭轉(zhuǎn)角部位有明顯的涂層缺陷，要注意重新噴涂。

3 結(jié)語

為充分發(fā)揮鋼結(jié)構(gòu)施工的多項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)，要嚴(yán)格控制好鋼結(jié)構(gòu)施工過程，加強(qiáng)質(zhì)量監(jiān)督與管控，保證鋼結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量，促進(jìn)整體建筑質(zhì)量提升。鋼結(jié)構(gòu)施工期間，施工人員要正確把握各環(huán)節(jié)施工要點(diǎn)，全面規(guī)避各項(xiàng)風(fēng)險(xiǎn)因素。所有施工操作均需要依據(jù)有關(guān)規(guī)范、要求、標(biāo)準(zhǔn)和制度展開，嚴(yán)控施工隱患與風(fēng)險(xiǎn)，不斷提升鋼結(jié)構(gòu)施工水平，以促進(jìn)現(xiàn)代建筑行業(yè)長足發(fā)展。

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