摘 要：隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和城市化進(jìn)程加快，我國(guó)高層建筑建設(shè)持續(xù)快速發(fā)展。鋼結(jié)構(gòu)體系因其本身所具有的自重輕、強(qiáng)度高、施工快等優(yōu)點(diǎn)，與鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)相比，更具有在“高、大、輕”三個(gè)方面發(fā)展的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)可以將設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、施工、安裝一體化，提高建筑產(chǎn)業(yè)化水平。鋼結(jié)構(gòu)工程由于其造價(jià)低、結(jié)構(gòu)性能好、施工速度快，在高層建筑領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用，施工質(zhì)量的好壞就直接影響工程結(jié)構(gòu)的安全，如何控制工程施工質(zhì)量已引起高度重視。本文結(jié)合個(gè)人多年從事鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)與管理的經(jīng)驗(yàn)就鋼結(jié)構(gòu)工程進(jìn)行探討并給出幾點(diǎn)建議。

　　關(guān)鍵詞：鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)；主體鋼結(jié)構(gòu)；質(zhì)量控制；工程結(jié)構(gòu)

　　 隨著煉鋼技術(shù)和成型制造工藝的發(fā)展，給鋼結(jié)構(gòu)工程的應(yīng)用帶來(lái)新的活力工程建設(shè)日益增加，相應(yīng)又推動(dòng)了鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工技術(shù)的不斷進(jìn)步積完善。

　　 一、工程概況

　　 某工程地上二十一層，地下一層，總建筑面積51106.4m2，高度達(dá)到90米以上，設(shè)計(jì)使用年限為50年。上部結(jié)構(gòu)為鋼框架-現(xiàn)澆鋼筋混凝土剪力墻體系；一層以下框架柱為鋼骨（十字型）混凝土柱，一層以上框架柱為箱型截面混凝土柱，內(nèi)灌C50混凝土，框架梁為H型鋼，規(guī)格達(dá)27種之多，鋼柱采用工廠成品箱型柱。外墻為加氣砼砌塊，內(nèi)隔墻為輕質(zhì)墻板。

　　 二、鋼構(gòu)構(gòu)設(shè)計(jì)

　　 1本工程所用箱型柱為600*600mm，厚度由下至上依次減小，最大厚度32mm，最小厚度14mm，鋼板材質(zhì)為Q345B。箱型柱本體加工在生產(chǎn)線上進(jìn)行，經(jīng)過(guò)切割下料、隔板組立、U型組立、隔板焊接、箱型組立、龍門(mén)焊接、電渣焊接、火焰矯形、端面銑削等工序而完成。

　　 1） 隔板組立與焊接：箱型柱隔板切割下料后，在專(zhuān)用隔板組立機(jī)上進(jìn)行，以確保組裝精度。組成電渣焊縫的每件隔板上的4條襯板（墊板），按要求控制其厚度，以保證后續(xù)電渣焊縫的質(zhì)量。焊接24小時(shí)后，用斜探頭在內(nèi)側(cè)對(duì)隔板焊縫進(jìn)行超聲波探傷，按二級(jí)焊縫標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢驗(yàn)。

　　 2）箱型柱電渣焊接：熔嘴型號(hào)選擇Φ10，熔嘴長(zhǎng)度比工件長(zhǎng)出200mm。焊絲直徑選擇Φ3.2，型號(hào)H08MnMoA配合焊劑HJ431或HJ360。焊接之前，在腹板上開(kāi)設(shè)電渣焊孔，保證電渣焊孔尺寸、表面粗糙度符合要求，然后將電渣焊孔內(nèi)的異物清理干凈，焊道兩端按要求設(shè)置引弧、收弧套筒。引弧時(shí)，電壓應(yīng)比正常電壓高5V左右，電流比正常焊接過(guò)程大50-100A。渣池形成后恢復(fù)正常電壓、電流。焊接電壓隨焊接過(guò)程而變化，應(yīng)注意隨時(shí)調(diào)節(jié)電壓。焊后24小時(shí)進(jìn)行超聲波探傷，按一級(jí)焊縫標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行100%檢驗(yàn)。

　　

　　 3）箱型柱埋弧自動(dòng)焊接：根據(jù)母材材質(zhì)、板厚和焊縫等強(qiáng)原則，選擇焊絲型號(hào)HO8MnA、焊絲直徑Φ4，配合焊劑HJ431。 焊接參數(shù)見(jiàn)表一：

　　

　　 多層施焊時(shí)，選用合理的焊接順序，對(duì)同一側(cè)板的兩條焊道焊1～2遍，然后翻轉(zhuǎn)工件焊接另一側(cè)的兩條焊道3～4遍，再次翻轉(zhuǎn)工件，依次焊接直至焊滿(mǎn)。焊接24小時(shí)后對(duì)全熔透部位的焊縫，進(jìn)行100%超聲波一級(jí)探傷檢查。

　　 2 本工程共有H型鋼鋼梁27種，其中主梁15種，次梁12種，主梁最大規(guī)格為800*350*12*25，次梁最大規(guī)格為650*350*10*22，鋼板材質(zhì)為Q345B。H型鋼鋼梁分為焊接H型鋼鋼梁和熱軋H型鋼鋼梁兩種。

　　 熱軋H型鋼鋼梁本體在熱軋H型鋼二次加工生產(chǎn)線上進(jìn)行，經(jīng)過(guò)數(shù)控三維鉆床制孔、數(shù)控帶鋸床定尺鋸切、機(jī)械或火焰鎖口等工序而完成。

　　 焊接H型鋼鋼梁本體在焊接H型鋼生產(chǎn)線上進(jìn)行，經(jīng)過(guò)切割下料、腹板與翼緣板組立、埋弧自動(dòng)焊接、機(jī)械矯形、火焰矯形、制孔等工序而完成。

　　 下料：根據(jù)不同鋼板厚度，下料時(shí)考慮留有切割加工余量1-3mm和焊接收縮余量約1mm/m。上、下翼板接板應(yīng)避免在三分之一跨中處。上、下翼板及腹板接板的焊縫應(yīng)相互錯(cuò)開(kāi)200mm以上，腹板與端板的位置應(yīng)大于600mm。

　　 組裝：在組立機(jī)進(jìn)行。組裝前必須將接料工作進(jìn)行完畢，應(yīng)經(jīng)無(wú)損探傷檢測(cè)合格。定位焊所采用的焊接材料型號(hào)，應(yīng)與焊件材質(zhì)相匹配。焊縫厚度約6mm，定位焊長(zhǎng)度約40mm，定位焊間距一般為300～500mm。焊接：采用船形位置、埋弧自動(dòng)焊接方法完成焊接。1）根據(jù)母材選擇焊接材料（表二為參考值），焊劑按要求烘干。

　　

　　 2）根據(jù)焊腳高度或母材厚度選擇工藝參數(shù)（表三為參考值）

　　

　　 三、鋼結(jié)構(gòu)的安裝

　　 本工程第一節(jié)鋼柱為十字型與箱型柱組合的形式，地下一層為十字型柱，外包鋼筋，支設(shè)模板后澆筑砼，形成邊長(zhǎng)1m的正方形鋼骨砼柱（見(jiàn)圖二），地下一層以上為邊長(zhǎng)600*600mm的箱型柱（見(jiàn)圖二），共計(jì)49根。本工程綜合考慮構(gòu)件尺寸、重量以及施工進(jìn)度等因素，選用QTZ80、QTZ125塔吊各一部，保證鋼結(jié)構(gòu)吊裝的順利進(jìn)行。

　　 1鋼柱預(yù)埋螺栓的定位控制： 根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)特點(diǎn)，在土建筏板基礎(chǔ)施工時(shí)，鋼柱地腳螺栓同時(shí)預(yù)埋，不同的鋼柱制作了不同預(yù)埋螺栓模具，模具采用鋼板焊接，預(yù)埋定位后螺栓與鋼筋穩(wěn)固焊接，確保了混凝土施工時(shí)，不產(chǎn)生位移。在鋼結(jié)構(gòu)鋼柱安裝時(shí)一次成功，預(yù)埋螺栓穿孔率高達(dá)98%，軸線位移不大于1.5mm，保證了以后鋼結(jié)構(gòu)的安裝質(zhì)量。

　　 2鋼柱垂直度、標(biāo)高和平面軸線的控制：本工程基準(zhǔn)控制點(diǎn)采用內(nèi)控法，將基準(zhǔn)控制點(diǎn)放在樓內(nèi)部（每層樓板同一位置預(yù)留200*200mm方孔），用高精度的激光鉛垂儀對(duì)垂直度控制；設(shè)立標(biāo)準(zhǔn)柱和沉降觀測(cè)點(diǎn)，以此控制鋼柱安裝的標(biāo)高和平面軸線位置。

　　 3鋼柱快速對(duì)接安裝與焊接：根據(jù)柱的對(duì)接安裝特點(diǎn)，通過(guò)組織專(zhuān)業(yè)人員分析研究，自行設(shè)計(jì)了鋼柱對(duì)接定位器和調(diào)節(jié)支撐桿，利用鋼柱對(duì)接定位器保證了柱對(duì)接的零錯(cuò)口，同時(shí)通過(guò)調(diào)節(jié)支撐桿上的細(xì)調(diào)節(jié)螺母，實(shí)現(xiàn)了對(duì)上節(jié)柱垂直度和標(biāo)高的一次性校正，與傳統(tǒng)的安裝方法相比可提高工效30%。上、下節(jié)鋼柱之間現(xiàn)場(chǎng)焊接時(shí)，由于設(shè)計(jì)采用了一端單邊“V”型坡口、另一端在加工場(chǎng)內(nèi)進(jìn)行銑床加工平面并加設(shè)背面內(nèi)部襯板，且現(xiàn)場(chǎng)鋼柱安裝標(biāo)高控制到位。

　　 4鋼梁的安裝與焊接：當(dāng)鋼柱安裝形成穩(wěn)定單元后，吊裝H型鋼鋼梁（主梁15種，次梁12種），采用高強(qiáng)螺栓與鋼柱連接，主梁上下翼緣與鋼柱進(jìn)行焊接。高強(qiáng)螺栓連接是目前建筑鋼結(jié)構(gòu)最先進(jìn)的連接方法之一。它的特點(diǎn)是施工方便，可拆可換，傳力均勻。根據(jù)本工程的設(shè)計(jì)方案高強(qiáng)螺栓采用摩擦型連接。緊固辦法采用專(zhuān)用棘輪扳手和扭矩扳手分初擰和終擰兩個(gè)步驟完成。鋼梁與鋼柱牛腿的現(xiàn)場(chǎng)焊接，焊接方法采用二氧化碳?xì)怏w保護(hù)半自動(dòng)電弧焊，單邊“V”型坡口、背面加設(shè)襯板結(jié)構(gòu)形式，確保連接焊縫完全熔透。

　　

　　 圖二 地下一層為十字型鋼骨砼柱、地下一層以上為邊長(zhǎng)600*600mm的箱型柱

　　 鋼梁與砼樓板的連接：按圖紙要求在鋼梁上焊接足夠數(shù)量的栓釘，以保證鋼梁與其上的砼樓板有效的連接。本工程栓釘規(guī)格為∮18*180、∮16*100兩種。栓釘施焊前，放線、抽檢栓釘及瓷環(huán)，瓷環(huán)應(yīng)保持干燥，受潮的瓷環(huán)應(yīng)經(jīng)120℃烘干1h。正式施焊前做兩個(gè)試件，彎曲30°檢查合格后，方可正式施焊。

　　 本工程采用高拋法施工法，向鋼柱內(nèi)澆注C50商品砼，借助重力作用，使商品砼自行震蕩密實(shí)，與箱型鋼柱結(jié)合更加牢固。

　　 四、質(zhì)量控制結(jié)果

　　 通過(guò)實(shí)施以上技術(shù)質(zhì)量保證措施以及有利的施工組織，在幾個(gè)月之內(nèi)，順利完成鋼結(jié)構(gòu)工程3900噸鋼結(jié)構(gòu)的安裝任務(wù)。同時(shí)有效控制了鋼結(jié)構(gòu)的制作和安裝質(zhì)量，經(jīng)監(jiān)理方和業(yè)主驗(yàn)收，本工程的鋼結(jié)構(gòu)制作和安裝符合《建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)規(guī)程》（JGJ81-2002）和《鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》(GB50205-2001)。主要質(zhì)量參數(shù)如下：

　　 每節(jié)鋼柱彎曲矢高均控制在3.0mm以?xún)?nèi)，柱身扭曲控制在2.0mm以?xún)?nèi)；H型鋼鋼梁彎曲矢高控制在10.0mm以?xún)?nèi)，扭曲控制在5.0mm以?xún)?nèi)，制孔精度達(dá)到0.5mm以?xún)?nèi)。工廠加工制作焊縫一次抽檢合格率達(dá)99.5%，鋼構(gòu)件出廠合格率達(dá)到100%。施工現(xiàn)場(chǎng)鋼柱對(duì)接、柱梁連接焊縫探傷一次合格率99.6%，高強(qiáng)螺栓自由穿孔率達(dá)到99%。

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　　注：文章內(nèi)所有公式及圖表請(qǐng)以PDF形式查看。