综述钢结构建筑施工技术

【关键词】钢结构特点；高层建筑；建筑特色 

　　轻钢结构工程由于具有跨度大、施工速度快、造价低等特点，目前在很多工程的主体结构中被采用。但轻钢结构楼面不论是整体面层还是块料面层，施工一段时间后都会陆续出现裂纹、空鼓现象，使楼面工程的使用功能及外观均受到不同程度的影响。在高层钢结构工程的施工过程中，一般需要经历构件制造、构件验收、吊装、测量校正、结构焊接、压型钢板铺设、栓钉熔焊、楼板混凝土浇筑等程序，在这一系列过程中存在着各种各样的矛盾，施工的过程就是一个不断解决矛盾的过程。钢结构的特点： 

　　钢结构的优点： 

　　材料的强度高、塑性和韧性好。钢材与其他建筑材料砼、砖石及木材相比强度要高得多。钢材材质均匀和力学计算的假定比较符合且在冶炼和压制过程中质量可以严格控制、材质波动范围小。钢结构制造简便、施工周期短，大量的钢结构一般在专业的金属构件厂生产，精确度高，在工地拼装，可采用普通或高强度螺栓，有时还可以在地面拼装和焊接成大的单元体再行吊装、缩短施工周期，钢结构质量轻，钢材的强度与密度之比要比砼大得多。以同样跨度承受同样荷载的钢屋架质量最多不超过钢筋砼的 1/4 至 1/3。钢结构跨度大，例如：陕西秦始皇墓陶俑陈列馆的三铰拱屋架及大型体育馆钢结构屋面等都是大跨度屋盖的具体例子。 

　　钢结构缺点： 

　　耐腐性差，由于钢结构表面铁原子在空气中氧化生成氧化铁锈，锈蚀能够引起应力集中，危害钢结构的安全，使结构提前破坏，因此必须对结构进行防侵蚀性保护，确保使用年限。耐热但不耐火，钢结构的导热系数远大于钢筋砼的导热系数，其耐火性远差于砼结构，在温度达到600℃时。钢结构基本丧失了全部的刚度和强度，在钢结构设计中抗火能力视为重要环节。 

　　随着我国经济突飞猛进的快速发展，我国的钢产量和钢材产量都突破了1 亿吨，成为世界第一产钢国，在这种情况下，首次列入了钢结构新技术，完成了在建筑业从“限制使用钢结构”到“大力发展钢结构”的政策转变。由于相对美、日等发达国家，我国高层钢结构工程起步较晚，工程实例与钢筋砼结构相比也较少，因此如何开展对此类工程的施工工作，成为我国钢结构行业面临的新问题。 

　　建筑设计，从本质上讲，轻钢结构的建筑设计仍然执行现行的各种建筑规范，与混凝土建筑没有本质的区别。但其建筑理念由于使用材料的特殊性，确有与混凝土不同的地方，进而使其建筑表现出多种差别。混凝土建筑的设计都是按照先建筑设计后结构设计的理念进行设计，而轻钢结构建筑由于其特殊的材料和先进的设计软件，得以使设计程序实现建筑结构一体化设计，即建筑设计完成与结构设计同时完成。 

　　住房的建筑形式和风格千差万别，但就结构体系（支撑骨架）而言，只有砖混结构、木结构、钢筋混凝土结构和钢结构等几种主要的结构形式。随着国家对环境保护意识的认识不断加深，对木材和粘土砖已经提出限制、限时使用，现阶段我国住宅建筑的主要结构形式主要以钢筋混凝土框架为主，但该结构施工烦琐、施工垃圾多且结构自重大，进深和开间相对较小，梁、柱粗大，空间利用率较低等缺点，这在一定程度上无法满足条件越来越高的住宅建筑的功能要求。因此，开发坚固耐久，建造迅速，空间布置灵活，易于改建的新型住宅结构体系，则成为住宅建筑和结构发展的重要趋势。随着我国钢产量的快速增长，新型建材的发展和应用，符合上述要求的钢结构住宅体系逐步发展起来并引起了广泛的关注。所谓的钢结构住宅体系就是指由维护墙体、隔断墙体、楼板与主体钢结构共同组成的住宅体系。 

　　对于板厚较大的钢柱应该采用防止层状撕裂的焊接构造形式，同时在焊接过程中应该注意焊接预热和焊后保温，满足焊缝后热处理的要求，把对焊缝不利的影响降低到最小程度。构件进场的检验和吊装前的准备现场施工场地狭小、施工条件差是目前高层钢结构工程施工中普遍存在的问题，对高层钢结构工程而言，在相对紧张的工期内，要完成大量的施工工作，因此，各方面组织得当是十分重要的。首先对构件堆放场地的要求十分严格，这个问题如果处理不好必将对吊装及整个工程施工造成严重影响。做好构件的验收工作是高层钢结构工程施工中的重要一环。由于高层钢结构的安装特点，构件一旦起吊到高空，再对其存在的问题进行处理将十分困难，而只能将其重新吊下进行处理，不但影响工程进度，而且也存在不安全因素。在构件的制作及运输过程中难免会出现各种各样的问题，这些问题必须在地面加以消除，因此就要求必须做好构件吊装前的检查验收和预处理工作，确保参加吊装的构件是合格的构件。构件安装及精度控制塔吊的选择、布置与装拆塔吊是高层钢结构工程施工的核心设备，其选择与布置要根据建筑物的布局、现场条件及钢结构的重量等因素综合考虑，并保证装拆的安全、方便、可靠。测量控制及校正在高层钢结构施工中，垂直度、轴线和标高的偏差是衡量安装质量的重要指标，测量作为工程质量的控制手段，必须为施工检查提供依据。从钢结构施工流程可以看出，各工序间既相互联系又相互制约，选择何种测量控制方法直接影响到工程的进度与测量。对结构安装进行全过程的跟踪测量，一方面可以验正施工单位的测量结果，另一方面可以通过专业测量单位的介入对结构的整体测量形成一套系统、详实的测量记录。焊接及其质量控制高层钢结构具有工期紧、结构复杂、工程量大、质量要求高的特点，而焊接作为钢结构施工的重要工序，其工序的选择与施焊水平的高低对工程的安全、优质、高效完成具有重大影响。 

　　制约钢结构发展的因素：（1）钢结构住宅体系缺乏统一的标准准则，因此从设计到施工、建筑防火及工程验收等环节差别较大，在设计规范、建筑防火（是以人为本还是以物为本- 即对于多层住宅而言，人在1.5h 防火要求时间内完全可以逃生）要求尚缺乏必要的有针对性的规范准则。（2）住宅建筑综合性比较强，平面布置比较复杂，使用要求比较高，钢结构作为建筑的一种结构体系虽然毫无技术问题，但整体钢结构体系（包括与各种围护构件的连接件的配套生产、防火材料、各种板材等）的采用在经济核算上、工程使用上尚有难度。（3）在住宅建筑中，结构体系不能外露，对钢结构构件的设计，钢结构的维护和防火、防腐带来困难。（4）缺乏合适的外墙板（包括屋面板），内墙板及楼面板等材料，因此，很难做到既要经济耐用，又能达到防火、防腐、保温、防水、隔声、隔热等要求。 

　　随着我国经济突飞猛进地发展，我国的经济实力和技术水平都得到了迅速地提高。钢结构以其独特的优越性，在建筑业被越来越广泛的重视和应用，在“大力发展钢结构”政策的指导下，我国钢结构发展的历史机遇已经到来。作为从事钢结构行业的从业人员，面对钢结构建筑的大量涌现，应与时俱进，加强学习有关钢结构工程的专业知识与管理内容，特别是对钢结构工程设计方面、驻厂监造方面以及施工安装方面的问题引起足够重视。 

　　高层钢结构的施工过程是一个错综复杂的系统工程，应该充分认识到施工的困难性、复杂性，在施工前必须制定周密、详细的施工组织方案和施工计划，通过周密的计划、系统的安排、灵活的协调，并在施工过程中不断调整和完善施工方案，使其更接近实际需求，以确保施工的顺利、高效进行。实践证明，施工过程中只有严格按施工图纸及现行标准、规范施工，才能保证施工质量，达到预期控制目标。