張夏瑜

（北京城建集團(tuán)有限責(zé)任公司，北京 100088）

0 引言

建筑行業(yè)的蓬勃發(fā)展，促使鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)業(yè)迅速崛起。建筑鋼結(jié)構(gòu)施工周期相對(duì)較短，且鋼結(jié)構(gòu)自身有較強(qiáng)的防震能力。此外，鋼結(jié)構(gòu)所用的材料可以回收再利用，符合建筑行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的理念[1]。建筑鋼結(jié)構(gòu)施工期間，要加強(qiáng)對(duì)鋼柱、基礎(chǔ)工程以及鋼構(gòu)件焊接、拼裝質(zhì)量的把控，合理選擇可行、先進(jìn)的施工技術(shù)，有效提高建筑鋼結(jié)構(gòu)整體施工質(zhì)量。

1 工程概況

本工程為哈薩克斯坦阿斯塔納市新交通系統(tǒng)輕軌一期（機(jī)場(chǎng)至新火車(chē)站路段）工程，該項(xiàng)目起于阿斯塔納國(guó)際機(jī)場(chǎng)，止于新火車(chē)站。本文主要以一期工程中101車(chē)站至113車(chē)站（含出入口）、112站B出口及主梁、113站鋼結(jié)構(gòu)天橋?yàn)槔?，?duì)建筑鋼結(jié)構(gòu)關(guān)鍵施工技術(shù)以及質(zhì)量控制措施進(jìn)行探討。車(chē)站主要采用路側(cè)式、路中式車(chē)站，在主體結(jié)構(gòu)外部設(shè)置鋼罩棚。車(chē)站的頂部設(shè)計(jì)為雙向拱形曲面，側(cè)面設(shè)計(jì)為向室內(nèi)傾斜平面。結(jié)合建筑表皮構(gòu)造特點(diǎn)，所采用的鋼罩棚主要為菱形網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，網(wǎng)格邊長(zhǎng)為3m×3m，支撐在首層頂梁上。在本工程中，鋼材使用的強(qiáng)度等級(jí)是Q345-D。為提高鋼結(jié)構(gòu)的防銹效果，采用涂層形式進(jìn)行防護(hù)，防護(hù)形式主要分為兩種：①內(nèi)防護(hù)（在不受紫外線照射的區(qū)域使用）；②外防護(hù)（在紫外線照射的區(qū)域使用）兩種。其中，表1為13個(gè)車(chē)站的車(chē)站概況以及結(jié)構(gòu)形式。

表1 車(chē)站概況與結(jié)構(gòu)形式

2 建筑鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)要點(diǎn)分析

2.1 平面布置和結(jié)構(gòu)選型

首先，在進(jìn)行建筑鋼結(jié)構(gòu)平面布置時(shí)，要力求整體結(jié)構(gòu)相對(duì)平整、分布勻稱(chēng)。在同一建筑平面內(nèi)，變化幅度盡可能小，以防由于受力分布不均而影響到鋼結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性和安全性。其次，平面布置和結(jié)構(gòu)選型期間，要充分發(fā)揮鋼結(jié)構(gòu)所具有的抗震性能，對(duì)風(fēng)力作用引發(fā)的平移問(wèn)題進(jìn)行合理控制。比如，在開(kāi)展101站平面布置工作期間，選用的是路側(cè)島式車(chē)站，總長(zhǎng)達(dá)到了100m，總寬為19.5m，共分為上、下兩層，分別為站廳層、站臺(tái)層，局部設(shè)置地下室。車(chē)站主體結(jié)構(gòu)采用的是鋼筋混凝土框架，橫向共三跨、軸距6.45～6.60m，縱向共八跨、軸距12.0～13.6m，采用的是獨(dú)立承臺(tái)樁基礎(chǔ)（端承摩擦樁）。主體結(jié)構(gòu)外部設(shè)置鋼結(jié)構(gòu)罩棚，鋼罩棚的頂部為雙向拱形曲面、側(cè)面為向室內(nèi)傾斜的平面，建筑高度為18.2m。根據(jù)建筑表皮構(gòu)造，鋼罩棚采用菱形網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，網(wǎng)格邊長(zhǎng)為3m×3m，支承于首層頂梁上，圖1為101站平面布置圖。

圖1 101站平面布置

2.2 鋼柱施工技術(shù)

作為建筑鋼結(jié)構(gòu)重要的施工內(nèi)容之一，做好鋼柱部分施工技術(shù)的應(yīng)用有著重要的意義。鋼柱施工期間，一方面要明確鋼柱實(shí)際長(zhǎng)度、取樣模板等內(nèi)容，同時(shí)還要結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況做好測(cè)量[2]。另一方面，要結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)情況對(duì)不同節(jié)段鋼柱進(jìn)行編號(hào)，并嚴(yán)格按照施工方案進(jìn)行施工。這一過(guò)程中，要及時(shí)做好糾偏工作，以防影響到鋼結(jié)構(gòu)整體施工質(zhì)量。

2.3 鋼結(jié)構(gòu)制作、吊裝技術(shù)

為確保鋼結(jié)構(gòu)施工環(huán)節(jié)的有序開(kāi)展，施工過(guò)程中要應(yīng)用好鋼構(gòu)件精加工、表面處理以及運(yùn)輸、吊裝技術(shù)。尤其在進(jìn)行鋼構(gòu)件的現(xiàn)場(chǎng)吊裝工作期間，要嚴(yán)格按照吊裝流程進(jìn)行操作，合理使用現(xiàn)場(chǎng)的掛籃、爬梯等設(shè)備。對(duì)于第一節(jié)鋼柱的吊裝，要將其準(zhǔn)確埋設(shè)在預(yù)定位置，并使用合理的連接形式進(jìn)行加固。需要注意的是，吊裝期間要結(jié)合鋼結(jié)構(gòu)的實(shí)際情況，選用合理的吊裝設(shè)備。吊裝過(guò)程中要明確吊裝高度、平移形式[2]。在本工程中，所有使用的鋼構(gòu)件均在精工工廠進(jìn)行加工制作，制作完成后在工廠完成底漆、中間漆、一道面漆，之后將其運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場(chǎng)。吊裝期間，構(gòu)件打包長(zhǎng)度控制在12.5m，寬度控制在2.7m，高度控制在2.0m。當(dāng)鋼構(gòu)件運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)之后，在地面利用兩臺(tái)25t汽車(chē)進(jìn)行吊裝。具體施工過(guò)程中，預(yù)先拼裝為分片，再利用50t汽車(chē)吊輔助高空吊裝。在本工程中，101至111站為路側(cè)式車(chē)站，單側(cè)不便于吊裝，因而主推累積滑移方案；對(duì)于112至113站，鋼罩棚采用汽車(chē)吊雙側(cè)吊裝方案，對(duì)于其鋼天橋部分，也采用汽車(chē)吊吊裝方案。

2.4 鋼結(jié)構(gòu)連接技術(shù)

鋼結(jié)構(gòu)連接主要采用的方式有兩種：焊接、栓接。對(duì)于焊接方式而言，利用焊接工具對(duì)鋼構(gòu)件的局部位置進(jìn)行加熱、加壓，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)鋼構(gòu)件的緊密連接，這一過(guò)程可以根據(jù)實(shí)際情況選擇相應(yīng)的填充材料。施工期間，主要用到的焊接技術(shù)包含熔焊、壓焊兩種。調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，鋼結(jié)構(gòu)焊接是最為常見(jiàn)的連接方式，比例可達(dá)90%以上。鋼結(jié)構(gòu)的另一種連接方式為栓接，這一連接方式主要通過(guò)螺絲、螺母之間的咬合作用而賦予鋼構(gòu)件一定的抗剪、抗扭能力。螺栓連接有著一定的優(yōu)勢(shì)，比如易于裝拆、便于檢修，且栓接過(guò)程中不會(huì)改變接頭位置的成分、形狀[3]。但是，采用螺栓連接的方式經(jīng)常在縫隙位置產(chǎn)生腐蝕問(wèn)題，進(jìn)而影響到鋼結(jié)構(gòu)的耐久性，施工期間要對(duì)栓接部位進(jìn)行防銹處理。在本工程中，由于項(xiàng)目所在地阿斯塔納市的冬季時(shí)間較長(zhǎng)，氣溫相對(duì)較低。鋼結(jié)構(gòu)采用低溫焊接的方式，會(huì)導(dǎo)致鋼材在焊接前后產(chǎn)生較大的溫度變化，因而在鋼結(jié)構(gòu)焊縫接頭位置易出現(xiàn)冷裂紋現(xiàn)象。因此，在低溫焊接時(shí)，須采取相應(yīng)的工藝和技術(shù)措施，保證鋼結(jié)構(gòu)低溫焊接質(zhì)量。在現(xiàn)場(chǎng)焊接過(guò)程中，主要采用的焊接技術(shù)有兩種：①CO2氣體保護(hù)焊（FCAW）；②手工電弧焊（SMAW）。具體施工期間，對(duì)于箱型構(gòu)件的焊接，兩個(gè)對(duì)稱(chēng)的面板要求兩個(gè)焊工（焊工1與焊工2）同時(shí)對(duì)稱(chēng)施焊（見(jiàn)圖2）。對(duì)于整體框架的焊接，按照結(jié)構(gòu)單元安裝的先后順序，先立面再平面，同一結(jié)構(gòu)面內(nèi)焊接順序?yàn)橄戎鳁U件、后次桿件，每個(gè)結(jié)構(gòu)面焊接形成空間穩(wěn)定體系后，才能進(jìn)入下一個(gè)結(jié)構(gòu)面的焊接，以提高結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性，降低安裝累積誤差。

圖2 箱型構(gòu)件對(duì)接焊縫

3 建筑鋼結(jié)構(gòu)質(zhì)量控制措施研究

3.1 施工期間質(zhì)量控制措施

首先，施工過(guò)程中要嚴(yán)格按照施工方案進(jìn)行操作，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)與設(shè)計(jì)人員進(jìn)行溝通并協(xié)商解決。其次，正式施工之前要熟悉施工設(shè)計(jì)方案，對(duì)施工環(huán)節(jié)中所用的各項(xiàng)施工技術(shù)與工藝進(jìn)行了解。此外，加強(qiáng)對(duì)施工材料質(zhì)量把控，嚴(yán)禁出現(xiàn)以次充好、偷工減料的問(wèn)題。另外，加強(qiáng)對(duì)鋼構(gòu)件表面防銹處理質(zhì)量的控制，提高鋼結(jié)構(gòu)的美觀性與防銹效果[3]。

3.2 基礎(chǔ)工程質(zhì)量控制措施

在開(kāi)展基礎(chǔ)工程施工工作時(shí)，要與土建人員進(jìn)行密切的溝通，保障預(yù)埋螺栓的施工質(zhì)量。結(jié)合基礎(chǔ)工程的施工進(jìn)度，有序進(jìn)行螺栓預(yù)埋，這一過(guò)程中要確保栓口不被混凝土掩埋，并嚴(yán)格控制好預(yù)埋螺栓的數(shù)量與距離，將螺栓之間的距離控制在誤差范圍以?xún)?nèi)，以免影響到后續(xù)的施工。

3.3 焊接質(zhì)量控制措施

一方面，鋼構(gòu)件對(duì)接期間要設(shè)計(jì)好焊接收縮余量，在確保焊縫質(zhì)量達(dá)標(biāo)的情況下，盡可能降低坡口尺寸；另一方面，為減輕焊后變形問(wèn)題，在裝配、焊接過(guò)程中要合理利用工裝夾具以及工藝隔板、撐桿等輔助設(shè)施。此外，在同一構(gòu)件上進(jìn)行焊接時(shí)，要考慮到熱量分散問(wèn)題，宜采用對(duì)稱(chēng)分布的方式進(jìn)行焊接。另外，對(duì)于焊縫較多的鋼構(gòu)件，要事先明確焊接順序。

4 結(jié)語(yǔ)

建筑鋼結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量受到施工技術(shù)、外界環(huán)境、鋼構(gòu)件自身性能等多方因素的影響。施工期間，要加強(qiáng)對(duì)各環(huán)節(jié)施工質(zhì)量的把控，合理選用施工技術(shù)與工藝，提高建筑鋼結(jié)構(gòu)的整體施工效果。