钢结构施工技术在工业与民用建筑中的应用

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摘要：近几年来，随着我国经济的不断发展，特别是在城市建筑方面，钢结构也逐渐成为了城市建筑业的主流。钢结构强度高、自重轻、施工速度快、抗震性能好、节能环保及工业化程度高这些特点都是钢结构建筑的优点，因此其成为了我国十五期间重点推广的项目之一。本文主要介绍了钢结构施工技术在工业与民用建筑中的应用，旨在为相关从业者提供经验和帮助。

关键字：钢结构 施工技术 建筑 应用

中图分类号：TU391 文献标识码：A 文章编号：

1钢结构使用现状分析

由于钢结构具有轻质、高强、抗震、承重能力强等优越性能，其力学性能也十分良好，因此在建筑行业中得以广泛利用，特别是高层建筑和大跨度建筑结构要求比较高的建筑体内，都应用得十分广泛。同时钢结构本身可以作为劲性结构承担结构荷载和施工荷载等优点，钢结构施工时无须支横、拆模也降低了建筑施工的成本，加快了施工的进程，并且很多钢结构在出厂的时候都已经生产完毕，在施工现场只需通过焊接和螺栓将其进行整体组合安装起来即可，适应全天候的施工作业。建筑行业使用的建筑材料，有的是使用混凝土和混凝土结构在工程中来实施，但是由于水泥本身对环境就有一定的污染，而钢结构能对资源和能源的利用更加合理，对环境破坏较少，能减少对施工环境的污染，是一种绿色环保的材质，在建筑行业中得以广泛的使用，同时对于我们建筑行业来解决环境问题找到了突破口。同时相对于其它建筑形式来说，钢结构建筑可以超越结构的束缚，创造多种形式的空间和形象。另外，斜线、曲线在钢结构建筑中作为一种常见的造型手段创造出了许多新奇、优美的建筑形象。其强大的造型潜力是砖混结构形式建筑难以做到的。如图所示

虽然钢结构具有很多优势，但是，制约我国钢结构发展和推广应用的最大问题，在目前主要是因为设计力量较为薄弱。许多建筑设计的结构设计工程师由于对钢结构设计不是很熟悉，因此在采用钢结构的设计中常常存在某些部件衔接不合理的现象。例如对于砖混结构的建筑中，常常存在节点的构造粗糙与砖混结构部分衔接不好以及外立面交接处理生硬等技术问题。对于这种现象，究其原因主要是因为结构设计师对钢结构建筑的设计缺乏学习和训练，对钢结构建筑的设计特点研究不够深入。

3钢结构的优点

钢结构与混凝土结构有很大不同，在设计、施工、使用功能，以及综合造价方面都具有明显的优势。例如钢结构的断面较小，从而可以减少建筑材料的使用，减少资源的浪费；钢结构采用拼装式的施工模式，比传统的施工方法快，加快开发商的资金回流；钢结构的自重较轻，因而地基及基础处理简单，可以减少基础造价；钢材的延展性好，抗拉伸能力强，使得钢结构住宅的抗震性能好；钢材是可再利用的材料，减少了建筑垃圾的产生，有利于可持续发展。

3.1钢材的韧性和延性好、强度高。

良好的韧性使得结构对动力荷载有较强的适应性；好的延性及吸能能力使钢结构具有很好的抗震性能，结构也不会因超载而突然断裂；利用强度高的特点，采用大开间的柱网布置，建筑平面分隔灵活，空间通透，可形成开放式住宅，实现居住在空间和时间上的可变性。

3.3提高结构抗震性能

钢结构材料由于具有较高的强度、良好的延性和自重较轻等特点。钢结构具有较长的自振周期，具有良好的抗震性能。大型商业建筑作为人员密集场所，抗震分类等级及抗震构造要求较高，使用钢结构后，有效地提高了地震发生时的安全储备。

3.4自重轻、施工便捷、综合效益佳

钢材与钢筋混凝土结构比，强度高、自重轻，同时由于采用了轻质墙体材料及降低了建筑物的层高，大幅度降低了建筑物的总体重量，使得工程的基础造价大幅度地降低，同时由于施工不受气候季节等因素影响，又可进行工厂化加工安装，保证了施工质量。施工时可进行立体交叉作业，且无需支模，极大地提高了劳动生产率，缩短了施工周期，节约了大量的人工费用，产生较高的综合经济效益。

4钢结构的施工

钢结构的具体施工是尤为重要的，在具体的施工过程中如何采用恰当的施工工艺来确保钢结构的完善性成了人们关注的焦点问题。目前来说，钢结构的施工主要包括三个方面的内容：

4.1箱型柱制作工艺和梁及连接板的加工

连接板的加工方面有很多细节需要我们注意，钢板拼接：由于每段柱高在12 米以下，为保证下料后钢板的直线度，首先将两块钢板拼接。钢板两端开坡口。划线下料：按排料图划线，划线宽度方向留余量3mm，长度方向留余量50mm。中间隔板划线不留余量。长度方向沿划线每隔5m 钻Φ8mm 孔。用两台半自动切割机（或双头）沿划线中心同时切割，每隔5 米留100mm 不切割，待冷却后再切割。组装焊接：用H 型钢作临时组装平台，组装前用水准仪将平台找平并将H 型垫实固定。在两腹板上划组装线，组装焊接衬板。

4.2箱型柱制作工艺和梁及连接板的加工

首先是定位焊。在衬板内侧每隔300mm 焊10-20mm 焊缝。将一腹板与隔板组对，进行定位焊。用三根同尺寸的箱体并排，并两点焊。用两边箱体作自动焊机轨道用。焊接：用两台埋弧自动焊沿同一方向焊接两条焊缝。焊缝两端加100mm 引弧板和熄弧焊。焊完一层后将箱体翻身，焊接另一面两条焊缝。焊接方法同上。待焊接完毕后再翻身施焊另一面两条焊缝。焊接完毕，即将引熄弧板在离母材5mm处切断，并用砂轮机修磨平整，切不可用锤击落；并修磨后的切割面进行检查。

4.3制作打磨工序

下料：型钢采用型钢切割机下料，钢板采用半自动切割机下料, 下料后应进行清渣修磨，编号归类放置。钻孔：先在构件上用划针和钢尺划出孔的中心和直径，在孔的四周（90°位置）打四只冲孔，钻孔后检查。高强度螺栓摩擦面处理：喷砂处理高强度螺栓摩擦面的表面粗糙度：喷砂压力约6kg/cm2，石英砂的粒度1.5~4mm，加工后的钢材表面呈现灰白色。用电动砂轮机打磨钢板的表面，砂轮打磨的方向与受力方向垂直，打磨范围不应小于4 倍螺栓直径，打磨时不应在钢材表面磨出明显的凹坑。

5工程施工中钢结构需要注意的问题

焊接通常是在焊缝处局部加热，使焊接材料与焊剂在高温下融化成液态金属，随后冷却凝固成整体。在焊接过程中，焊缝以外的材料随之受热膨胀然后冷却，由于这种热胀冷缩效应在局部范围快速进行以及受热收缩的不均匀性，在焊接完成材料冷却至常温后将会有塑性变形残留下来。焊接变形是焊后残存于结构中的变形，主要有以下几种：（1)纵向收缩变形:构件焊后在焊缝方向发生收缩。（2)横向收缩变形:构件焊后在垂直焊缝方向发生收缩。（3)弯曲变形:构件焊后发生挠曲,由焊缝纵向收缩引起和横向收缩引起。（4)角变形:焊后构件的平面围绕焊缝产生的角位移。（5)波浪边形:焊后构件呈波浪形。以上几种类型的变形,在焊接结构生产中往往并不是单独出现的,而是同时出现,互相影响的。焊接变形是焊接结构生产中经常出现的问题。焊接变形不但影响结构尺寸的准确和外形美观,而且有可能降低结构的承载能力;焊接结构件上出现了变形,就需要花许多工时去矫正。火焰矫正法利用金属热胀冷缩的物理特性，使用火焰局部加热金属件表面，金属热膨胀部分受周围冷金属的制约，不能自由变形，而产生压缩塑性变形，冷却后压缩塑性变形残留下来，引起局部收缩且在被加热处产生聚结力，使金属构件变形获得矫正。

6结语：如今人们在居住上越来越注重现代化和人性化，设计师应着眼于人类居住环境的保护，将传统的住宅设计方法与现代的技术结合，重视住宅质量、资源消耗、生态环境等综合效益。钢结构是目前建筑中常用的建筑材料，具有诸多的优势，但是其缺点也比较明显。利用建筑施工的手段，避免其缺点、发挥其优势，是结构设计的重点。一个好的建筑结构的设计，都需要做到形象构思和设计的结构构思形成一体。形成安全牢靠、美观大方的钢结构建筑是顺应时代的需要。

参考文献：

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[2]陈绍蕃.钢结构[M].北京:中国建筑工业出版社,1994.33-35.

[3] 张斌. 论高层建筑钢结构的设计步骤及思路[J]. 中国新技术新产品，2009（1）：119.