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【摘 要】 钢结构建筑作为一种新型的节能环保的建筑体系,符合发展节能建筑和经济持续健康发展的要求。由于钢结构自身所具备的诸多优良特点,使得其在现代建筑工程施工中有着极为广泛的应用,尤其是在一些临时建筑或大跨度建筑的施工中,采用钢结构施工不但能够达到很好的施工效果,且造价低,外形多样美观,极大的满足了建筑形式多元化的发展需求,而在钢结构的施工质量控制措施中,最重要的就是要确保钢结构的施工质量。基于此,本文就将对建筑钢结构施工质量要点进行分析探讨。
【关键词】 建筑;钢结构;质量;措施
1、建筑钢结构的优缺点
1.1、材料强度比较高
由于材料的强度高,塑性以及韧性又要比其它的建筑材料要好,所以比较适合用在跨度或者荷载都比较大的构件以及其它结构中。主要体现在:这种结构在通常情况下都不因超载而出现突然断裂的现象;韧性好则表现在结构本身适应动力荷载的能力特别强;钢结构具备的极好的吸收能力以及延伸性能促使它本身的抗震性能非常好。另外因为钢材的高强度,它做成的构件不仅截面小而且壁较薄,在受到压力的时候还能保证其稳定性。
1.2、材质较为均匀
钢材的内部组织较为匀质,当达到一定的应力幅度后处于完全弹性的状态。所以钢结构实际受力情况与工程力学计算的结果相符合。钢材的冶炼与轧制过程中一定要严格控制质量,这样材质波动范围就会变小了。
1.3、钢结构自重较轻
一般钢材比重会大于混凝土等类建筑材料的比重,而钢结构要比钢筋混凝土的结构轻原因在于钢材强度和比重要大混凝土很多。这样便给吊装创造了有利的条件。一些结构需要远距离运输这时重量较轻也是一个优势条件。
1.4、耐火性差
与钢筋混凝土相比,钢材的导热系数远比钢筋混凝土的导热系数大的多,耐火性能要比混凝土结构差很多,当温度达到600℃时,钢结构的所有强度和刚度基本会丧失掉;耐腐蚀性差,钢材表面的铁原子在空气中发生反应生成氧化铁锈,锈蚀会使应力集中,使用中会给钢结构带来危害,导致钢结构提前被破坏。因此,必须要做好防腐措施。
2、建筑钢结构的施工技术要点
2.1、平面布置和结构选型
在建筑工程应该考虑到钢材本身的特性。首先,不宜将其用在凹凸变化大、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上,一般,钢结构适合布置的平面应该是属于基本归正和匀称的;其次,对于像楼梯间、电梯间这种在风荷载和地震荷载较大时容易位移的地方,要设置成抗侧力结构,如果位移发生可能性比较大,抗侧力结构也可以适用于分户墙、卫生间和厨房墙体。
2.2、变形限值的讨论
在工程建筑中建造抗侧力结构时,可以采用钢结构或者钢筋混凝土结构。如果采用钢结构时有一定的要求,即:如果发生地震,层间位移1/250,顶点位移1/300,如果在风力作用下,要求层间位移1/400,顶点位移1/500,如果按照钢结构的限值1/300控制结构整体刚度,那么一旦发生地震,钢筋混凝土的墙体就将发生破坏而产生安全隐患,但是如果按照钢筋混凝土剪力墙的限值800来控制结构整体刚度,钢结构的梁、柱断面会因为地震力而受力增大,对刚度指标的要求也加大,从而大大增加工程造价。
2.3、层数和层高的确定
一般,不管是何种形式的结构都有自己的适用范围和最佳建造高度,与钢筋混凝土相比,钢结构的梁柱界面相对较小,在建筑中拥有优势,但是在正常的居家环境中,存在太多的梁柱是一件比较尴尬的事情。在确定层数和层高时,大多数用户希望能够实现大空间自由分割,如果按照这样的要求,需要考虑到进深的加大,那么只有不断增加楼板的厚度,钢量需求会变大,钢结构自重也会增大,造成地震力随之上升,间接影响建筑其他部分的设计。
2.4、柱网确定和柱断面型式的选择
在确定柱网时,要考虑四个基本情况,一是平面的分割情况,二是梁的位置和截面高度,三是钢梁的隐蔽方法,四是外墙处柱柜。处理好这四个问题那么柱网也就基本确定了。
2.5、钢结构的节点构造
建筑工程采用钢结构时,节点构造的好坏对钢材用量有着直接的影响。当节点用于钢框架的钢梁和钢筋混凝土剪力墙(核心筒)的连接时,为了确保试点工程安全可靠,投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,在钢梁高度处用钢析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。
3、建筑钢结构施工质量的影响因素
在城市的建设发展过程中,高层建筑越来越多,由于高层建筑面积通常较小,常常会出现立体交叉式施工的情况,在此影响之下,致使协调工序时较为不易,施工受限问题突出,影响整体施工进度。同时,高层建筑钢结构施工还会受自然因素的影响,如果施工期内经常遭遇恶劣天气,会使工程质量受到不同程度的影响。为了降低或者是解决高层建筑钢结构施工的影响因素,必须采取相应的施工技术与措施进行规避。这就要求施工企业综合考虑各方面可能出现的影响因素,包括经济因素、自然因素、环境因素以及技术因素等,并深入了解施工结构。同时,对高层建筑钢结构施工的基本施工流程的把控程度也是其一个重要的影响因素。高层建筑钢结构施工的基本施工流程包括五个环节,第一环节为构件验收,第二环节为吊装操作,第三环节为高度调整螺栓,第四环节是焊接与检验作业,最后一个环节是压型钢板以及栓钉操作。作为一种具有较强综合性的施工技术,在高层建筑钢结构施工过程当中,需合理应用企业综合资源与关键技术,从而提升高层建筑钢结构施工的整体质量。
4、强化建筑钢结构质量控制的措施探讨
4.1、对钢结构基拙工程的质量控制
基础工程的质量控制一般是指控制预埋螺栓的质量。预埋螺栓是施工的第一步骤也是最关键一步。钢结构工程的基础一般是钢筋混凝土,其中特别需要注意的是基础中预埋的螺栓,螺栓之间的间距和高度都必须进行严格的控制,它们之间一小点的偏差都将会对钢结构工程安装质量形成较大的影响。 4.2、对钢结构制作工程的质量控制
钢结构工程基本阶段是指工厂制造及现场安装,在工厂内部进行的作业时间占工程的人部分。钢构件质量好坏关系现场安装和整体结构的稳固,是非常重要的因素,所以需要控制工厂内对钢构件加工和制造的程序。在选择钢构件的制作厂家时,需其具各相应资质,机械设备和工艺水平。
4.3、对焊接工程的质量控制
施工中不可或缺的是焊接环节,其质量好坏对工程的影响最直接。构件的缺陷以及变形必需在安装之前处理好。对焊接环境以及温度的选择,焊接环境温度不得低于0摄氏度,若低于则必须进行焊前预热以及焊后热处理;对钢构件的焊接必须按照一定的顺序进行;焊接过程工艺技术严格控制,比如,在柱与柱的接头焊缝时要由两个焊工同时在对面进行焊接,需要设立专人随时调整电流以保证不同位置的焊缝和不同直径的焊条焊接顺利完成。
4.4、对钢结构紧固件连接的质量控制
控制紧固件连接质量其主要目的是强调控制高强度螺栓连接质量。安装之前对高强度螺栓摩擦面进行抗滑系数测试、高强度螺栓的出厂证明批号及进行不同批号的轴力测试、加工高强度螺栓摩擦面的质量和其安装之前的保护措施是其主要的工作内容。
4.5、钢结构梁、柱整体安装控制
目前钢结构构件基本是在工厂预制,在现场现行拼装,构件之间采用高强螺栓连接。一般说来,在加工厂定制的构件,构件外形尺寸,螺栓孔位置是符合设计要求的,只要在施工中控制住柱轴心位置,柱脚标高和柱子的垂直度,安装工作就能顺利进行。钢结构安装应从设有柱间支撑和屋面支撑系数的稳定单元开始,将擦条,支撑、隅撑等全部安装完毕形成空向稳定体系以后再扩展安装。
4.6、涂装质量控制
涂装前构件表面的毛刺、铁锈、油污及附着物清除干净且应符合现行国家标准的规定;钢柱接头、梁与梁连接处采用摩擦型高强度螺栓连接,其构件接触面上应做喷砂除锈处理,处理好的摩擦面上不得有吃边、毛刺、焊疤或污损等;涂料、涂装遍数、涂层厚度均应符合设计要求,不应误涂、漏涂,涂层不应脱皮和返锈等。涂层应均匀、无明显皱皮、流坠、针眼和气泡等;钢结构防火涂料粘结强度应进行复式。
总言之,随着现代施工技术的不断进步,新型的钢结构将不断涌现,同时将在各个领域具有广泛的发展前景。当然这也对相关人员以后的施工管理提出了更高的要求。这就要求我们在以后的工作过程中,应加强对工人、技术员的培训和专业学习,加强施工过程中的质量控制,把握质量控制点,加强监督检查力度,对存在的质量问题采取有效措施加以防治,切实保障钢结构的质量,最终保证建筑的整体质量安全。
参考文献:
[1]冯剑.钢结构工程施工质量管理方法及体系的建立[D].南昌大学,2007.
[2]刘庆明.钢结构工程建设项目施工质量管理研究[D].燕山大学,2013.
[3]陈军.超高层建筑钢结构加工与安装技术研究[D].浙江工业大学,2013.
[4]付春松.高层建筑钢结构施工的关键技术和措施[J].中华民居(下旬刊),2014,05:342-343.
[5]王涛.浅析建筑钢结构工程施工的质量与控制措施[J].中国建筑金属结构,2013,10:9.
【关键词】 建筑;钢结构;质量;措施
1、建筑钢结构的优缺点
1.1、材料强度比较高
由于材料的强度高,塑性以及韧性又要比其它的建筑材料要好,所以比较适合用在跨度或者荷载都比较大的构件以及其它结构中。主要体现在:这种结构在通常情况下都不因超载而出现突然断裂的现象;韧性好则表现在结构本身适应动力荷载的能力特别强;钢结构具备的极好的吸收能力以及延伸性能促使它本身的抗震性能非常好。另外因为钢材的高强度,它做成的构件不仅截面小而且壁较薄,在受到压力的时候还能保证其稳定性。
1.2、材质较为均匀
钢材的内部组织较为匀质,当达到一定的应力幅度后处于完全弹性的状态。所以钢结构实际受力情况与工程力学计算的结果相符合。钢材的冶炼与轧制过程中一定要严格控制质量,这样材质波动范围就会变小了。
1.3、钢结构自重较轻
一般钢材比重会大于混凝土等类建筑材料的比重,而钢结构要比钢筋混凝土的结构轻原因在于钢材强度和比重要大混凝土很多。这样便给吊装创造了有利的条件。一些结构需要远距离运输这时重量较轻也是一个优势条件。
1.4、耐火性差
与钢筋混凝土相比,钢材的导热系数远比钢筋混凝土的导热系数大的多,耐火性能要比混凝土结构差很多,当温度达到600℃时,钢结构的所有强度和刚度基本会丧失掉;耐腐蚀性差,钢材表面的铁原子在空气中发生反应生成氧化铁锈,锈蚀会使应力集中,使用中会给钢结构带来危害,导致钢结构提前被破坏。因此,必须要做好防腐措施。
2、建筑钢结构的施工技术要点
2.1、平面布置和结构选型
在建筑工程应该考虑到钢材本身的特性。首先,不宜将其用在凹凸变化大、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上,一般,钢结构适合布置的平面应该是属于基本归正和匀称的;其次,对于像楼梯间、电梯间这种在风荷载和地震荷载较大时容易位移的地方,要设置成抗侧力结构,如果位移发生可能性比较大,抗侧力结构也可以适用于分户墙、卫生间和厨房墙体。
2.2、变形限值的讨论
在工程建筑中建造抗侧力结构时,可以采用钢结构或者钢筋混凝土结构。如果采用钢结构时有一定的要求,即:如果发生地震,层间位移1/250,顶点位移1/300,如果在风力作用下,要求层间位移1/400,顶点位移1/500,如果按照钢结构的限值1/300控制结构整体刚度,那么一旦发生地震,钢筋混凝土的墙体就将发生破坏而产生安全隐患,但是如果按照钢筋混凝土剪力墙的限值800来控制结构整体刚度,钢结构的梁、柱断面会因为地震力而受力增大,对刚度指标的要求也加大,从而大大增加工程造价。
2.3、层数和层高的确定
一般,不管是何种形式的结构都有自己的适用范围和最佳建造高度,与钢筋混凝土相比,钢结构的梁柱界面相对较小,在建筑中拥有优势,但是在正常的居家环境中,存在太多的梁柱是一件比较尴尬的事情。在确定层数和层高时,大多数用户希望能够实现大空间自由分割,如果按照这样的要求,需要考虑到进深的加大,那么只有不断增加楼板的厚度,钢量需求会变大,钢结构自重也会增大,造成地震力随之上升,间接影响建筑其他部分的设计。
2.4、柱网确定和柱断面型式的选择
在确定柱网时,要考虑四个基本情况,一是平面的分割情况,二是梁的位置和截面高度,三是钢梁的隐蔽方法,四是外墙处柱柜。处理好这四个问题那么柱网也就基本确定了。
2.5、钢结构的节点构造
建筑工程采用钢结构时,节点构造的好坏对钢材用量有着直接的影响。当节点用于钢框架的钢梁和钢筋混凝土剪力墙(核心筒)的连接时,为了确保试点工程安全可靠,投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,在钢梁高度处用钢析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。
3、建筑钢结构施工质量的影响因素
在城市的建设发展过程中,高层建筑越来越多,由于高层建筑面积通常较小,常常会出现立体交叉式施工的情况,在此影响之下,致使协调工序时较为不易,施工受限问题突出,影响整体施工进度。同时,高层建筑钢结构施工还会受自然因素的影响,如果施工期内经常遭遇恶劣天气,会使工程质量受到不同程度的影响。为了降低或者是解决高层建筑钢结构施工的影响因素,必须采取相应的施工技术与措施进行规避。这就要求施工企业综合考虑各方面可能出现的影响因素,包括经济因素、自然因素、环境因素以及技术因素等,并深入了解施工结构。同时,对高层建筑钢结构施工的基本施工流程的把控程度也是其一个重要的影响因素。高层建筑钢结构施工的基本施工流程包括五个环节,第一环节为构件验收,第二环节为吊装操作,第三环节为高度调整螺栓,第四环节是焊接与检验作业,最后一个环节是压型钢板以及栓钉操作。作为一种具有较强综合性的施工技术,在高层建筑钢结构施工过程当中,需合理应用企业综合资源与关键技术,从而提升高层建筑钢结构施工的整体质量。
4、强化建筑钢结构质量控制的措施探讨
4.1、对钢结构基拙工程的质量控制
基础工程的质量控制一般是指控制预埋螺栓的质量。预埋螺栓是施工的第一步骤也是最关键一步。钢结构工程的基础一般是钢筋混凝土,其中特别需要注意的是基础中预埋的螺栓,螺栓之间的间距和高度都必须进行严格的控制,它们之间一小点的偏差都将会对钢结构工程安装质量形成较大的影响。 4.2、对钢结构制作工程的质量控制
钢结构工程基本阶段是指工厂制造及现场安装,在工厂内部进行的作业时间占工程的人部分。钢构件质量好坏关系现场安装和整体结构的稳固,是非常重要的因素,所以需要控制工厂内对钢构件加工和制造的程序。在选择钢构件的制作厂家时,需其具各相应资质,机械设备和工艺水平。
4.3、对焊接工程的质量控制
施工中不可或缺的是焊接环节,其质量好坏对工程的影响最直接。构件的缺陷以及变形必需在安装之前处理好。对焊接环境以及温度的选择,焊接环境温度不得低于0摄氏度,若低于则必须进行焊前预热以及焊后热处理;对钢构件的焊接必须按照一定的顺序进行;焊接过程工艺技术严格控制,比如,在柱与柱的接头焊缝时要由两个焊工同时在对面进行焊接,需要设立专人随时调整电流以保证不同位置的焊缝和不同直径的焊条焊接顺利完成。
4.4、对钢结构紧固件连接的质量控制
控制紧固件连接质量其主要目的是强调控制高强度螺栓连接质量。安装之前对高强度螺栓摩擦面进行抗滑系数测试、高强度螺栓的出厂证明批号及进行不同批号的轴力测试、加工高强度螺栓摩擦面的质量和其安装之前的保护措施是其主要的工作内容。
4.5、钢结构梁、柱整体安装控制
目前钢结构构件基本是在工厂预制,在现场现行拼装,构件之间采用高强螺栓连接。一般说来,在加工厂定制的构件,构件外形尺寸,螺栓孔位置是符合设计要求的,只要在施工中控制住柱轴心位置,柱脚标高和柱子的垂直度,安装工作就能顺利进行。钢结构安装应从设有柱间支撑和屋面支撑系数的稳定单元开始,将擦条,支撑、隅撑等全部安装完毕形成空向稳定体系以后再扩展安装。
4.6、涂装质量控制
涂装前构件表面的毛刺、铁锈、油污及附着物清除干净且应符合现行国家标准的规定;钢柱接头、梁与梁连接处采用摩擦型高强度螺栓连接,其构件接触面上应做喷砂除锈处理,处理好的摩擦面上不得有吃边、毛刺、焊疤或污损等;涂料、涂装遍数、涂层厚度均应符合设计要求,不应误涂、漏涂,涂层不应脱皮和返锈等。涂层应均匀、无明显皱皮、流坠、针眼和气泡等;钢结构防火涂料粘结强度应进行复式。
总言之,随着现代施工技术的不断进步,新型的钢结构将不断涌现,同时将在各个领域具有广泛的发展前景。当然这也对相关人员以后的施工管理提出了更高的要求。这就要求我们在以后的工作过程中,应加强对工人、技术员的培训和专业学习,加强施工过程中的质量控制,把握质量控制点,加强监督检查力度,对存在的质量问题采取有效措施加以防治,切实保障钢结构的质量,最终保证建筑的整体质量安全。
参考文献:
[1]冯剑.钢结构工程施工质量管理方法及体系的建立[D].南昌大学,2007.
[2]刘庆明.钢结构工程建设项目施工质量管理研究[D].燕山大学,2013.
[3]陈军.超高层建筑钢结构加工与安装技术研究[D].浙江工业大学,2013.
[4]付春松.高层建筑钢结构施工的关键技术和措施[J].中华民居(下旬刊),2014,05:342-343.
[5]王涛.浅析建筑钢结构工程施工的质量与控制措施[J].中国建筑金属结构,2013,10:9.