趙義

（唐山鋼鐵集團(tuán)有限責(zé)任公司，河北唐山063000）

1 鋼結(jié)構(gòu)廠房施工中的常見問題

鋼結(jié)構(gòu)廠房施工中常遇到的問題包括：（1）鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件制作過程中產(chǎn)生缺陷。 鋼結(jié)構(gòu)材料沒有完全按照設(shè)計(jì)規(guī)范要求采購，繼而使得制作過程中出現(xiàn)鋼結(jié)構(gòu)表面裂紋等質(zhì)量缺陷。此外，由于鋼材焊接過程中的殘余應(yīng)力影響，在構(gòu)件處理過程中的放樣尺寸會(huì)產(chǎn)生偏差。 （2）鋼結(jié)構(gòu)安裝過程中產(chǎn)生缺陷。鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件在吊運(yùn)過程中， 防護(hù)措施不足或者吊裝方式存在弊端等會(huì)使構(gòu)件出現(xiàn)局部失穩(wěn)的不利情形。 有時(shí)為了節(jié)約施工成本或者趕工期，往往省略了臨時(shí)支撐結(jié)構(gòu)的安裝環(huán)節(jié)，導(dǎo)致鋼結(jié)構(gòu)整體質(zhì)量下降，最終無法滿足設(shè)計(jì)要求。 （3）鋼結(jié)構(gòu)焊接過程中未按照工藝規(guī)范要求處理， 使得鋼結(jié)構(gòu)焊接過程中產(chǎn)生裂紋、咬邊未熔合等多種質(zhì)量缺陷。

2 案例概況

某鋼結(jié)構(gòu)廠房的建筑高度為15.78 m， 建筑跨度為65 m，建筑面積為88 357 m2，該建筑基礎(chǔ)形式為獨(dú)立基礎(chǔ)，結(jié)構(gòu)形式為鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，外墻維護(hù)結(jié)構(gòu)形式為輕鋼圍護(hù)結(jié)構(gòu)形式，鋼結(jié)構(gòu)廠房的輔助用房的結(jié)構(gòu)形式為單層現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架。該鋼結(jié)構(gòu)廠房預(yù)埋螺栓總數(shù)為3 497 根，螺栓材質(zhì)為普通低碳鋼，鋼材型號(hào)為Q235B，根據(jù)螺栓實(shí)際應(yīng)用位置不同，螺栓直徑分為3 種M20、M45、M52，長度在600～1 300 mm。

3 鋼結(jié)構(gòu)廠房施工關(guān)鍵技術(shù)分析

3.1 地腳螺栓預(yù)埋法精度控制

案例項(xiàng)目中所用地腳螺栓的根部處于獨(dú)立基礎(chǔ)短柱的中部位置，螺栓數(shù)量多且高度較高，這就要求地腳螺栓的安裝精度要高，地腳螺栓安裝精度直接影響著鋼結(jié)構(gòu)柱的施工質(zhì)量。按照設(shè)計(jì)圖紙尺寸要求預(yù)制角鋼支撐框架和地腳螺栓， 地腳螺栓與角鋼支撐框架的固定方式采用點(diǎn)焊方式， 再依據(jù)地腳螺栓預(yù)埋的設(shè)計(jì)標(biāo)高對(duì)地腳螺栓與角鋼支撐框的相對(duì)位置進(jìn)行調(diào)整，將地腳螺栓整體置入角鋼支撐框內(nèi)，利用水平儀和鋼尺確定其水平度和垂直度，校對(duì)無誤后開始澆筑混凝土。

因該鋼結(jié)構(gòu)廠房基礎(chǔ)為大體積混凝土結(jié)構(gòu)， 為提高鋼筋骨架的承載能力將鋼筋間距密集設(shè)置， 也正是因?yàn)槊芗匿摻铋g距導(dǎo)致地腳螺栓無法準(zhǔn)確被固定， 在混凝土澆筑產(chǎn)生的壓力和混凝土振搗棒振動(dòng)過程中產(chǎn)生的振動(dòng)雙重作用下，已固定好的地腳螺栓發(fā)生偏移。 為了消除以上缺陷，案例項(xiàng)目采用鋼框架固定地腳螺栓預(yù)埋法。 地腳螺栓預(yù)埋法需要著重控制的環(huán)節(jié)包括測(cè)量、施工兩個(gè)環(huán)節(jié)。

1）測(cè)量環(huán)節(jié)。 測(cè)量環(huán)節(jié)主要是進(jìn)行標(biāo)高控制線和基礎(chǔ)軸線的施測(cè)，再將控制點(diǎn)投測(cè)到基礎(chǔ)頂上。 利用直角坐標(biāo)系法測(cè)量計(jì)算各鋼柱基礎(chǔ)縱軸、橫軸線，確保測(cè)量準(zhǔn)確的前提下在對(duì)應(yīng)位置用紅油漆標(biāo)注地腳螺栓預(yù)埋位置。

2）施工環(huán)節(jié)。 預(yù)埋螺栓框架需要尋找具有相應(yīng)資質(zhì)且制作經(jīng)驗(yàn)豐富的第三方廠家制作， 經(jīng)過層層檢測(cè)合格后方可進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)。 預(yù)埋螺栓框架誤差應(yīng)滿足以下要求：螺栓孔直徑和地腳螺栓外徑之間的差值應(yīng)≥0.5 mm； 螺栓孔中心和用紅色油漆做的十字線標(biāo)記的中心變差應(yīng)≤1 mm；對(duì)角螺孔中心間距之間的距離差值應(yīng)≤2 mm； 預(yù)埋螺栓標(biāo)高誤差控制應(yīng)滿足≤±2 mm。

3.2 地腳螺栓預(yù)埋施工技術(shù)

鋼結(jié)構(gòu)廠房項(xiàng)目的地腳螺栓預(yù)埋環(huán)節(jié)使用了新型工藝，確保了地腳螺栓預(yù)埋的精準(zhǔn)度。 預(yù)埋新技術(shù)采用了模具打孔策略，確保了螺栓預(yù)埋的精準(zhǔn)度，完全避免了因地腳螺栓預(yù)埋偏差帶來的重新返工。 鋼結(jié)構(gòu)柱體的安裝合格率達(dá)到了100%，地腳螺栓預(yù)埋新技術(shù)的施工工藝如圖1 所示。

圖1 地腳螺栓預(yù)埋新工藝施工流程

3.2.1 模具制作

對(duì)各個(gè)螺栓相對(duì)位置進(jìn)行分析后， 螺栓模具的制作材料決定選用型號(hào)為100 mm×100 mm×5 mm 的方鋼管焊接，使用方鋼管焊接螺栓模具可以有效保證各個(gè)螺栓相對(duì)位置關(guān)系不變[1]。 現(xiàn)場(chǎng)混凝土澆筑時(shí)，模具可以確保螺栓群整體位置保持不變。 為了保證螺栓群整體位置關(guān)系的誤差在設(shè)計(jì)允許范圍內(nèi)， 在模具制作過程中要確保模具孔直徑尺寸比螺栓孔直徑尺寸大0.3 mm。

3.2.2 模具使用

短柱周邊使用鋼管搭設(shè)操作架， 再通過操作架將模具架起便于地腳螺栓穿入其孔內(nèi)， 然后使地腳螺栓從模具孔內(nèi)穿入，目的是使地腳螺栓逐個(gè)吊在模具上。 為了確保螺栓間的相對(duì)位置不變， 用一整根鋼筋通過焊接的方式將螺栓連接起來形成整體，目的是便于將焊接后的螺栓群體放置短柱馬凳上。焊接鋼筋選用的等級(jí)與螺栓數(shù)量有關(guān)系， 如果單柱螺栓數(shù)量≤8 個(gè)， 則焊接鋼筋型號(hào)選用C22； 如果單柱螺栓數(shù)量＞8個(gè)，則焊接鋼筋型號(hào)選用C25。

模具位置通過橫向和縱向拉通線確定， 將模具放在支撐架上時(shí)，地腳螺栓群也同時(shí)放置在馬凳筋上。 模具落到操作架體的橫向桿件上時(shí)， 模具的方鋼管兩側(cè)應(yīng)立即設(shè)置扣件來確保模具具體位置， 模具方鋼管兩側(cè)釘入200 mm×100 mm×50 mm 的短木方用于固定模具。 現(xiàn)場(chǎng)混凝土澆筑完畢后10 h內(nèi)，將模具拆除后用清水洗凈晾干后待重復(fù)使用。 因馬凳上的鋼筋承受著螺栓群的自重，螺栓群不會(huì)發(fā)生下沉現(xiàn)象，可以確保螺絲外漏長度的準(zhǔn)確性。

3.3 大跨度鋼桁架分段吊裝

按照施工圖紙要求對(duì)需要安裝的鋼桁架結(jié)構(gòu)進(jìn)行科學(xué)合理的分區(qū)，分區(qū)完成后按照既定順序進(jìn)行分段吊裝。 鋼桁架單元自身結(jié)構(gòu)復(fù)雜， 為了確保吊裝過程不會(huì)對(duì)鋼桁架單元造成損害，通常會(huì)在鋼桁架兩側(cè)設(shè)置可靠的支撐系統(tǒng)。 分區(qū)后的鋼桁架分段吊裝時(shí)，吊裝起點(diǎn)設(shè)置在鋼桁架結(jié)構(gòu)的兩側(cè)，分段兩端分別設(shè)置在鋼支座和臨時(shí)支座上部， 兩次相鄰的分段吊裝應(yīng)保持一致。 具體的吊運(yùn)步驟如下：（1）將鋼桁架放置在和安全區(qū)域相距1 m 左右的位置， 并使用纜風(fēng)繩對(duì)鋼桁架方向進(jìn)行微調(diào)整；（2）通過履帶吊大鉤將鋼桁架移動(dòng)到距離安裝位置上方0.5 m 處；（3）檢查鋼桁架位置是否與安裝位置保持縱向垂直，如果不在一條垂直線上，需要調(diào)整履帶吊大溝位置，將分段結(jié)構(gòu)移動(dòng)到安裝位置上方；（4）在人工牽拉纜風(fēng)繩和操作履帶吊的雙重配合下，對(duì)分段結(jié)構(gòu)位置進(jìn)行最終調(diào)整，保證分段結(jié)構(gòu)安裝在準(zhǔn)確的預(yù)定位置。

在考慮焊接變形的基礎(chǔ)上， 準(zhǔn)確測(cè)量分段結(jié)構(gòu)的實(shí)際相對(duì)標(biāo)高，再對(duì)分段結(jié)構(gòu)位置進(jìn)行校對(duì)，確保結(jié)構(gòu)分段位置符合設(shè)計(jì)規(guī)范要求后，將各個(gè)分段結(jié)構(gòu)進(jìn)行連接。 一般情況下，如果結(jié)構(gòu)分段位于混凝土結(jié)構(gòu)的上方， 大部分條件下可以選擇直接支撐模式，小部分條件下會(huì)選擇設(shè)置減震支座，目的是便于結(jié)構(gòu)分段放置。 在固定措施完成后，履帶吊應(yīng)及時(shí)與鋼桁架起吊裝置脫鉤，目的是減小連接區(qū)域的受力情況，確保結(jié)構(gòu)分段的安裝符合設(shè)計(jì)要求。

鋼桁架結(jié)構(gòu)分段吊裝受到起吊重量、 起吊作業(yè)環(huán)境溫度以及焊接作業(yè)等不同因素的影響會(huì)產(chǎn)生一定的誤差， 這也是鋼結(jié)構(gòu)施工過程中需要重點(diǎn)關(guān)注的地方。 鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件在安裝期間受到環(huán)境溫度或者焊接等因素的影響， 鋼桁架構(gòu)件會(huì)出現(xiàn)不同程度的變形， 繼而導(dǎo)致鋼桁架結(jié)構(gòu)分段安裝時(shí)出現(xiàn)誤差[2]。 所以在上一個(gè)單元安裝完成后，要對(duì)其變形情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，對(duì)其變形規(guī)律進(jìn)行總結(jié)，在下一個(gè)單元安裝過程中要對(duì)點(diǎn)位積極實(shí)施反變形， 在最大程度上保證鋼桁架結(jié)構(gòu)分段安裝的準(zhǔn)確性。

3.4 鋼結(jié)構(gòu)高強(qiáng)度螺栓連接

調(diào)試鋼結(jié)構(gòu)廠房的鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件在正式采用高強(qiáng)度螺栓連接之前，應(yīng)先使用普通螺栓進(jìn)行預(yù)連接，連接個(gè)數(shù)為總連接數(shù)的1/3 為宜，當(dāng)確定普通螺栓位置準(zhǔn)確后，再用高強(qiáng)度螺栓替換普通螺栓。 如果螺孔在穿入作業(yè)中出現(xiàn)異常情況，應(yīng)第一時(shí)間使用鉸刀進(jìn)行修復(fù)和處理， 在修復(fù)過程中應(yīng)使用普通螺栓固定板疊，來保證鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件質(zhì)量不受到損壞。

高強(qiáng)度螺栓在穿入時(shí)， 應(yīng)確保螺母帶圓臺(tái)一側(cè)與螺母倒角一側(cè)的方向保持一致， 螺栓頭的方向與螺栓頭下墊圈倒角一側(cè)方向保持一致。 此外，高強(qiáng)度螺栓穿入過程中嚴(yán)禁使用額外力量強(qiáng)制穿入，以免對(duì)高強(qiáng)度螺栓造成損害。

高強(qiáng)度螺栓在鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)安裝過程中主要包括初擰、復(fù)擰以及終擰3 個(gè)環(huán)節(jié)。 初擰的扭矩為終擰扭矩的1/2，復(fù)擰的扭矩與初擰的扭矩相同。 為了避免少擰的情況出現(xiàn)，將已經(jīng)完成初擰和復(fù)擰的螺栓，選擇兩種特殊顏色進(jìn)行標(biāo)記，高強(qiáng)度螺栓施加扭矩的部位只有螺母位置， 其他位置不能施加額外的力。 高強(qiáng)度螺栓施擰的順序非常重要，首先應(yīng)從鋼結(jié)構(gòu)剛度大的位置開始擰起，向著自由端的方向施擰；如果是施擰部位處于鋼結(jié)構(gòu)的相同節(jié)點(diǎn)，應(yīng)在螺栓群中心開始施擰，向著四周方向施擰。 此外，無論是初擰、復(fù)擰還是終擰的施擰順序應(yīng)完全一致。高強(qiáng)度螺栓終擰完成后的48 h 內(nèi)進(jìn)行質(zhì)量抽查，抽查比例為施擰螺栓總數(shù)量的10%，且抽查數(shù)量在10 個(gè)以上；每個(gè)鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)的抽查比例也是10%， 但是其抽查數(shù)量在2 個(gè)以上即可，并對(duì)抽查檢測(cè)信息進(jìn)行詳細(xì)記錄。

3.5 鋼結(jié)構(gòu)大面積廠房地面施工技術(shù)

3.5.1 安裝模板、傳力桿以及鋼筋網(wǎng)

模板安裝：使用水準(zhǔn)儀來測(cè)量角鋼上平面的相對(duì)標(biāo)高，然后利用高精度絲桿套件對(duì)誤差在10 mm 內(nèi)的模板位置進(jìn)行微調(diào)。 傳力桿套件制作：傳力桿套件采用現(xiàn)場(chǎng)制作現(xiàn)場(chǎng)使用的原則，傳力桿套件制作流程包過圓鋼P(yáng)VC 套管的切割作業(yè)和安裝作業(yè)，所有作業(yè)內(nèi)容均嚴(yán)格按照施工圖進(jìn)行，為保證制作時(shí)模板處于水平狀態(tài)，在模板外側(cè)用鋼筋和馬凳進(jìn)行固定。

柱邊、墻邊所使用的加強(qiáng)鋼筋網(wǎng)片設(shè)置：依據(jù)施工圖要求的鋼筋規(guī)格，選用為φ10 mm 的圓鋼作為箍筋，利用扎絲與柱子鋼筋綁扎，綁扎形式采用滿點(diǎn)綁扎，最終形成3 m×3 m 規(guī)格的鋼筋網(wǎng)片規(guī)格，在上一層網(wǎng)片預(yù)留出施工的切割位置，下部使用馬鐙作為支撐架支架并預(yù)留35 mm 的鋼筋保護(hù)層。

3.5.2 混凝土澆筑

（1）根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工平面布置圖，先設(shè)定混凝土澆筑區(qū)域，在澆筑區(qū)域四周安裝模板，并確定澆筑的先后順序。 （2）在適當(dāng)位置安裝固定激光發(fā)射器， 所選位置要盡最大可能不存在激光發(fā)射盲區(qū)。 根據(jù)混凝土設(shè)計(jì)標(biāo)高來調(diào)整激光整機(jī)作業(yè)單元的標(biāo)高設(shè)定，避免混凝土面澆筑標(biāo)高出現(xiàn)問題。 （3）現(xiàn)場(chǎng)施工人員正確指揮混凝土運(yùn)輸車均勻傾倒混凝土， 傾倒過程中速度過快會(huì)對(duì)模板造成較大沖擊，使模板發(fā)生變形，影響混凝土成型后的均勻性， 如果模板發(fā)生膨脹則會(huì)發(fā)生混凝土用量嚴(yán)重超過設(shè)計(jì)方量，造成浪費(fèi)。 此外，現(xiàn)場(chǎng)施工指揮調(diào)度人員要確保激光整平設(shè)備有充分的時(shí)間來進(jìn)行混凝土整平作業(yè)，嚴(yán)格控制混凝土預(yù)攤鋪距離和攤鋪高度在激光整平機(jī)最大伸展長度范圍內(nèi)。 （4）在激光整平作業(yè)過程中，要反復(fù)測(cè)量已澆筑完成的混凝土面標(biāo)高。 （5）廠房柱子邊緣和廠房墻角處無法使用激光整平機(jī)進(jìn)行操作， 這時(shí)需要人工使用振搗棒進(jìn)行振搗，振搗需均勻，振搗棒插入深度要符合操作規(guī)范，振搗后采用抹子手工刮平，同樣也需要反復(fù)測(cè)量已完成區(qū)域的標(biāo)高，檢查其標(biāo)高是否符合設(shè)計(jì)要求。

4 結(jié)語

鋼結(jié)構(gòu)建筑具有結(jié)構(gòu)性能好、 使用安全系數(shù)高以及施工效率高等諸多優(yōu)點(diǎn)，在建筑領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，同時(shí)鋼結(jié)構(gòu)廠房建筑也是一種新的結(jié)構(gòu)體系類型， 施工中所遇到的各類技術(shù)問題有些仍處于探索階段。 隨著研究的不斷深入，鋼結(jié)構(gòu)工程的發(fā)展必將為建筑與的發(fā)展帶來巨大貢獻(xiàn)， 也必定會(huì)產(chǎn)生較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。