建筑钢结构的施工技术及质量控制

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钢结构属于框架结构，以钢框架和钢筋混凝土框架做比较：在跨度相同情况下，钢梁高度是钢筋混凝土梁高度的一半。在承载力相同的情况下，钢柱外围面积是钢筋混凝土面积的1/4。这使“肥梁胖柱”的钢筋混凝土框架结构的弊端在一定程度上有所缓解，但是“藏梁包柱”仍然是钢结构住宅设计的一项主要内容。

　　1 建筑钢结构施工技术

　　1.1 平面布置和结构选型

　　钢结构适合于平面布置基本规正、匀称、凹凸变化较少的建筑平面，不适宜轴线错开较多，形心和质心距离较大和易于产生较大扭转的住宅平面。

　　钢结构住宅设计需要对风荷载和地震荷载作用下的水平位移进行控制，因此，抗侧力结构的考虑是非常重要。在住宅结构设计中常常把楼梯间、电梯间墙体设计为抗侧力结构。如果位移仍然不能控制在允许值范围内时，可以把单元之间的分户墙或厨房、卫生间的部分墙体（不动墙）也做为抗侧力结构。

　　1.2 变形限值的讨论

　　抗侧力结构可以是钢结构，也可以是钢筋混凝土结构。当采用钢桁架作为抗侧力结构组成纯钢结构时，规范规定：在风力作用下，层间位移1/400，顶点位移1/500；在地震作用下，层间位移1/250，顶点位移1/300。因此，采用钢桁架作抗侧力结构可能造成用钢指标有较大提高，从而增加造价。

　　若按钢结构限值1/300控制结构整体刚度，在地震中待钢结构参加工作时，钢筋混凝土剪力墙己经产生了结构破坏，这种考虑不够安全。

　　若按钢筋混凝土剪力墙限值1/800控制结构整体刚度时，钢梁、钢柱截面会因地震力加大而大幅度增加。

　　1.3 层数和层高的确定

　　任何一种结构形式都有它的适用范围、最佳建造高度。钢结构正是在高层、超高层建筑中具有独到的优势，高层住宅由于地震设防，梁、柱断面虽然与同条件钢筋混凝土梁、柱相比要小的多，但在寻常百姓家的居室中，梁柱的存在仍然是十分尴尬的事。相比之下，我们认为钢结构用于多层和“小高层”，是具备一定优势的。

　　大空间自由分割历来是住宅的希望，在墙体结构中大空间的获得，只有以大开间大进深来实现，其结果是楼板厚度增加造成用钢量和结构自重加大，结构重量加大又造成地震力加大，反过来影响剪力墙的厚度、强度和配筋。

　　1.4 柱网确定和柱断面型式的选择

　　柱网的确定一般根据乎面分割情况，结合梁的位置和截面高度，以及钢梁的隐蔽方法来决定。外墙处的柱距是柱网确定的关键，把沿外墙钢梁和外墙窗上皮的高度关系处理好，柱网也就基本确定了。

　　1.5 钢结构的节点构造

　　节点构造直接影响钢材用量，在试点住宅中集中力量解决了两个部位的节点做法。

　　（1）柱脚生根部位

　　试点工程地下层结构按钢筋混凝土框架—剪力墙结构考虑，柱脚位于地下室顶板标高处，柱脚与顶板预埋钢板用高强螺栓连接。首层超市用钢筋混凝土包柱按钢骨混凝土框架—钢筋混凝土剪力墙结构考虑，二层以上钢框架—钢筋混凝土剪力墙结构。

　　（2）钢框架的钢梁和钢筋混凝土剪力墙（核心筒）的连接

　　为了确保试点工程安全可靠，设计中没有采用单纯在剪力墙中预埋钢板的连接方法，而是在剪力墙端部和核心筒拐角处自柱脚标高起，设置上下贯通的Ⅰ型芯柱，并且，在钢梁高度处用钢桁架作为芯柱与芯柱之间的横向连接，以确保该部位节点的工作状态和计算假定相吻合。

　　1.6 结构体系选择

　　（1）5～6层以下的，可采用框架体系或框架—支撑体系，6层以上的可采用框架支撑体系或框架—混凝土剪力墙（核心筒）体系。多层房屋大多采用双重体系。

　　（2）框架柱有Ｈ型钢柱，钢管砼柱和钢骨砼柱，后两种为组合柱。在小高层中，组合柱比Ｈ型钢柱省钢。

　　（3）剪力墙比钢支撑的延性低，在大震时延性低的地震力大，延性好的地震力小，从抗大震的性能来说，钢支撑比砼剪力墙好。

　　（4）钢框架—砼剪力墙体系属混合结构，对它的抗震性能目前研究还不够，未列入抗震规范，虽然现在应用较多，选用时应慎重。核心筒宜用小钢柱加强，也有利于安装。

　　2 如何作好钢结构施工的质量控制

　　2.1 做好工程开工前准备工作

　　（1）强化施工图纸的会审工作。图纸是工程施工的依据，工程开工前项目控制机构要组织控制人员熟悉工程图纸与项目有关的规范标准、工艺技术条件，充分领会设计意图。

　　（2）认真审查钢结构安装施工组织设计。施工组织设计是施工单位全面指导工程实施的技术性文件，施工组织设计的完善程度直接影响工程的质量、进度。因此，钢结构安装工程施工组织设计审查要针对性和重点。审查的重点内容有：

　　a.质量保证体系和技术管理体系的建立；

　　b.特殊工种的培训合格证和上岗证；

　　c.新工艺的应用；

　　d.对工程项目的针对性；

　　e.质量、进度控制的措施和方法；

　　f.施工计划（工期）的安排。

　　2.2 加强现场施工过程中的质量控制

　　（1）作好钢结构基础工程的质量控制。钢结构工程的基础一般都采用混凝土独立柱基础，基础的混凝土及钢筋、模板的施工与其他工程的施工工序及方法相同，而基础独立柱中预埋的螺栓是质量控制的重点，单个螺栓及每组螺栓之间的间距、高低的偏差，直接影响钢结构工程的安装质量，我们在控制质量控制过程中，要求施工单位必须严格控制好。

　　（2）钢结构主体工程的质量控制。

　　a.钢构件的质量验收。钢构件的加工已实行工厂化生产，钢构件的进场质量验收就非常重要。

　　b.钢构件安装质量控制。柱、梁安装时，主要检查柱底版下的垫铁是否垫实、垫平，柱是否垂直和位移，梁的垂直、平直、侧向弯曲、螺栓的拧紧程度以及摩擦面清理，验收合格后，方可起吊。当钢结构安装形成空间固定单元，并进行验收合格后，要求施工单位将柱底板和基础顶面的空间用膨胀混凝土二次浇筑密实。

　　c.螺栓安装质量的控制。钢结构工程中螺栓连接一般用高强螺栓和普通螺栓，普通螺栓连接，每个螺栓一端不得垫2个以上垫片，螺栓孔不得用气割扩孔，螺栓拧紧后外露螺纹不得少于2个螺距；高强螺栓使用前我们检查螺栓的合格证和复试单，安装过程中板叠接触面应平整，接触面必须大于75%，边缘缝隙不得大于0.8mm，高强螺栓应自由穿入，不得敲打和扩孔。

　　（3）门窗工程安装质量的控制。钢窗安装质量的控制重点有两点，一是，钢窗进场合格证、产品试验报告及外观的检查。二是，钢窗和固定钢窗的立柱之间的间隙控制。先施工固定钢窗的立柱，有可能出现钢窗与立柱之间缝隙过大或钢窗安不上。我们在控制过程中，要求施工单位先固定钢窗一边的立柱，待钢窗完全固定就位后，再焊接另一边的立柱，这样保证钢窗与立柱之间无缝隙。

　　钢结构工程的施工在我国刚起步，在钢结构工程施工控制过程中，要真正发挥工程控制的作用，要求工程在施工时要严格控制好进度，同时工程师也要做好质量把关工作，这样才能保证钢结构工程的施工质量。