摘 要：随着国民经济发展和城市化进程加快，我国高层建筑建设持续快速发展。钢结构体系因其本身所具有的自重轻、强度高、施工快等优点，与钢筋混凝土结构相比，更具有在“高、大、轻”三个方面发展的独特优势。钢结构技术可以将设计、生产、施工、安装一体化，提高建筑产业化水平。钢结构工程由于其造价低、结构性能好、施工速度快，在高层建筑领域被广泛应用，施工质量的好坏就直接影响工程结构的安全，如何控制工程施工质量已引起高度重视。本文结合个人多年从事钢结构施工技术与管理的经验就钢结构工程进行探讨并给出几点建议。

　　关键词：钢结构技术；主体钢结构；质量控制；工程结构

　　 随着炼钢技术和成型制造工艺的发展，给钢结构工程的应用带来新的活力工程建设日益增加，相应又推动了钢结构设计与施工技术的不断进步积完善。

　　 一、工程概况

　　 某工程地上二十一层，地下一层，总建筑面积51106.4m2，高度达到90米以上，设计使用年限为50年。上部结构为钢框架-现浇钢筋混凝土剪力墙体系；一层以下框架柱为钢骨（十字型）混凝土柱，一层以上框架柱为箱型截面混凝土柱，内灌C50混凝土，框架梁为H型钢，规格达27种之多，钢柱采用工厂成品箱型柱。外墙为加气砼砌块，内隔墙为轻质墙板。

　　 二、钢构构设计

　　 1本工程所用箱型柱为600*600mm，厚度由下至上依次减小，最大厚度32mm，最小厚度14mm，钢板材质为Q345B。箱型柱本体加工在生产线上进行，经过切割下料、隔板组立、U型组立、隔板焊接、箱型组立、龙门焊接、电渣焊接、火焰矫形、端面铣削等工序而完成。

　　 1） 隔板组立与焊接：箱型柱隔板切割下料后，在专用隔板组立机上进行，以确保组装精度。组成电渣焊缝的每件隔板上的4条衬板（垫板），按要求控制其厚度，以保证后续电渣焊缝的质量。焊接24小时后，用斜探头在内侧对隔板焊缝进行超声波探伤，按二级焊缝标准进行检验。

　　 2）箱型柱电渣焊接：熔嘴型号选择Φ10，熔嘴长度比工件长出200mm。焊丝直径选择Φ3.2，型号H08MnMoA配合焊剂HJ431或HJ360。焊接之前，在腹板上开设电渣焊孔，保证电渣焊孔尺寸、表面粗糙度符合要求，然后将电渣焊孔内的异物清理干净，焊道两端按要求设置引弧、收弧套筒。引弧时，电压应比正常电压高5V左右，电流比正常焊接过程大50-100A。渣池形成后恢复正常电压、电流。焊接电压随焊接过程而变化，应注意随时调节电压。焊后24小时进行超声波探伤，按一级焊缝标准进行100%检验。

　　

　　 3）箱型柱埋弧自动焊接：根据母材材质、板厚和焊缝等强原则，选择焊丝型号HO8MnA、焊丝直径Φ4，配合焊剂HJ431。 焊接参数见表一：

　　

　　 多层施焊时，选用合理的焊接顺序，对同一侧板的两条焊道焊1～2遍，然后翻转工件焊接另一侧的两条焊道3～4遍，再次翻转工件，依次焊接直至焊满。焊接24小时后对全熔透部位的焊缝，进行100%超声波一级探伤检查。

　　 2 本工程共有H型钢钢梁27种，其中主梁15种，次梁12种，主梁最大规格为800*350*12*25，次梁最大规格为650*350*10*22，钢板材质为Q345B。H型钢钢梁分为焊接H型钢钢梁和热轧H型钢钢梁两种。

　　 热轧H型钢钢梁本体在热轧H型钢二次加工生产线上进行，经过数控三维钻床制孔、数控带锯床定尺锯切、机械或火焰锁口等工序而完成。

　　 焊接H型钢钢梁本体在焊接H型钢生产线上进行，经过切割下料、腹板与翼缘板组立、埋弧自动焊接、机械矫形、火焰矫形、制孔等工序而完成。

　　 下料：根据不同钢板厚度，下料时考虑留有切割加工余量1-3mm和焊接收缩余量约1mm/m。上、下翼板接板应避免在三分之一跨中处。上、下翼板及腹板接板的焊缝应相互错开200mm以上，腹板与端板的位置应大于600mm。

　　 组装：在组立机进行。组装前必须将接料工作进行完毕，应经无损探伤检测合格。定位焊所采用的焊接材料型号，应与焊件材质相匹配。焊缝厚度约6mm，定位焊长度约40mm，定位焊间距一般为300～500mm。焊接：采用船形位置、埋弧自动焊接方法完成焊接。1）根据母材选择焊接材料（表二为参考值），焊剂按要求烘干。

　　

　　 2）根据焊脚高度或母材厚度选择工艺参数（表三为参考值）

　　

　　 三、钢结构的安装

　　 本工程第一节钢柱为十字型与箱型柱组合的形式，地下一层为十字型柱，外包钢筋，支设模板后浇筑砼，形成边长1m的正方形钢骨砼柱（见图二），地下一层以上为边长600*600mm的箱型柱（见图二），共计49根。本工程综合考虑构件尺寸、重量以及施工进度等因素，选用QTZ80、QTZ125塔吊各一部，保证钢结构吊装的顺利进行。

　　 1钢柱预埋螺栓的定位控制： 根据施工现场特点，在土建筏板基础施工时，钢柱地脚螺栓同时预埋，不同的钢柱制作了不同预埋螺栓模具，模具采用钢板焊接，预埋定位后螺栓与钢筋稳固焊接，确保了混凝土施工时，不产生位移。在钢结构钢柱安装时一次成功，预埋螺栓穿孔率高达98%，轴线位移不大于1.5mm，保证了以后钢结构的安装质量。

　　 2钢柱垂直度、标高和平面轴线的控制：本工程基准控制点采用内控法，将基准控制点放在楼内部（每层楼板同一位置预留200*200mm方孔），用高精度的激光铅垂仪对垂直度控制；设立标准柱和沉降观测点，以此控制钢柱安装的标高和平面轴线位置。

　　 3钢柱快速对接安装与焊接：根据柱的对接安装特点，通过组织专业人员分析研究，自行设计了钢柱对接定位器和调节支撑杆，利用钢柱对接定位器保证了柱对接的零错口，同时通过调节支撑杆上的细调节螺母，实现了对上节柱垂直度和标高的一次性校正，与传统的安装方法相比可提高工效30%。上、下节钢柱之间现场焊接时，由于设计采用了一端单边“V”型坡口、另一端在加工场内进行铣床加工平面并加设背面内部衬板，且现场钢柱安装标高控制到位。

　　 4钢梁的安装与焊接：当钢柱安装形成稳定单元后，吊装H型钢钢梁（主梁15种，次梁12种），采用高强螺栓与钢柱连接，主梁上下翼缘与钢柱进行焊接。高强螺栓连接是目前建筑钢结构最先进的连接方法之一。它的特点是施工方便，可拆可换，传力均匀。根据本工程的设计方案高强螺栓采用摩擦型连接。紧固办法采用专用棘轮扳手和扭矩扳手分初拧和终拧两个步骤完成。钢梁与钢柱牛腿的现场焊接，焊接方法采用二氧化碳气体保护半自动电弧焊，单边“V”型坡口、背面加设衬板结构形式，确保连接焊缝完全熔透。

　　

　　 图二 地下一层为十字型钢骨砼柱、地下一层以上为边长600*600mm的箱型柱

　　 钢梁与砼楼板的连接：按图纸要求在钢梁上焊接足够数量的栓钉，以保证钢梁与其上的砼楼板有效的连接。本工程栓钉规格为∮18*180、∮16*100两种。栓钉施焊前，放线、抽检栓钉及瓷环，瓷环应保持干燥，受潮的瓷环应经120℃烘干1h。正式施焊前做两个试件，弯曲30°检查合格后，方可正式施焊。

　　 本工程采用高抛法施工法，向钢柱内浇注C50商品砼，借助重力作用，使商品砼自行震荡密实，与箱型钢柱结合更加牢固。

　　 四、质量控制结果

　　 通过实施以上技术质量保证措施以及有利的施工组织，在几个月之内，顺利完成钢结构工程3900吨钢结构的安装任务。同时有效控制了钢结构的制作和安装质量，经监理方和业主验收，本工程的钢结构制作和安装符合《建筑钢结构焊接技术规程》（JGJ81-2002）和《钢结构工程施工质量验收规范》(GB50205-2001)。主要质量参数如下：

　　 每节钢柱弯曲矢高均控制在3.0mm以内，柱身扭曲控制在2.0mm以内；H型钢钢梁弯曲矢高控制在10.0mm以内，扭曲控制在5.0mm以内，制孔精度达到0.5mm以内。工厂加工制作焊缝一次抽检合格率达99.5%，钢构件出厂合格率达到100%。施工现场钢柱对接、柱梁连接焊缝探伤一次合格率99.6%，高强螺栓自由穿孔率达到99%。

　　参考文献：

　　[1]郝燕春，大型钢网架安装技术[J].山西建筑，2007，33(10)：195-196

　　[2]魏明钟，钢结构[M].武汉，武汉工业大学出版社，2002

　　[3]沈祖炎，钢结构基本原理[M].北京，中国建筑工业出版社，2004.

　　注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。