现代钢结构工程施工关键技术选择与应用

现代钢结构工程施工关键技术选择与应用

发表时间：2018-01-09T15:29:36.663Z 来源：《建筑科技》2017年第15期作者：夏树杰

[导读] 本文对现代钢结构工程施工的技术特点和施工原则进行说明。

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摘要：随着现代社会的高速发展，钢结构工程施工工艺和技术的提升为多样化建筑的设计以及建设提供了可能，现代钢结构建筑样式多样，需要根据工程的实际特点，选用合适的施工技术，保证钢结构建筑的质量和安全。本文对现代钢结构工程施工的技术特点和施工原则进行说明，分析现代钢结构工程施工中对关键技术的选择以及其应用，希望能对我国今后钢结构建筑工程建设质量的提高提供理论指导。

关键词：现代工程；钢结构；施工技术

随着我国城市化建设不断加快，土地资源使用紧张的局面使得我国现代建筑朝着高层、高空的方向发展，高层、超高层大跨度结构建筑已然成为了现代钢结构工程的标志。凭借着良好的抗震、抗风、耐久性能以及对于施工效率有着显著提升的特点，钢结构在我国的超高层建筑、大型厂房、场馆以及桥梁建设等各项工程施工当中都有着广泛的使用，例如我国的上海环球金融中心、杭州湾跨海大桥、广州体育馆以及上海广播电视塔等建筑均是钢结构工程施工的典型。现代钢结构建筑向着更高层建设，复杂的建筑结构设计对于工程施工的技术以及工艺也提出了更为苛刻的要求，因此，如何针对现代不同钢结构工程的特点选用合适的施工技术，从而提升工程建设的质量水平，是当前现代钢结构工程施工中需要重点关注的内容。

1.现代钢结构工程施工的技术特点

以往各项工程施工大多采用混凝土等作为材料，但随着现代工程对于功能有着更高的要求，使得传统的混凝土越来越不能满足现代工程建设的需要。钢结构具有优良的抗震性、抗冲击性等，且在工程施工中只需要对钢结构进行拼接和组装，很大程度上提高了施工的效率。现代钢结构建筑具有更大的高程以及跨度，其结构自重大、焊接难度高、焊接热应力集中，一旦发生变形则很难进行恢复，且钢结构安装垂直度受到安装误差、焊接等因素影响，难以进行精准的控制，使得钢结构工程施工具有较高的难度，对于施工技术有着很高的要求

[1]。

2.现代钢结构工程施工的关键技术及其应用

2.1 施工测量技术

现代钢结构工程建筑构造复杂，对于正式开始施工前测量数据的准确度有着很高的要求，选用合适的测量技术，提升数据的准确度对于保证钢结构工程建设的质量有着十分重要的作用。在当前的钢结构工程测量工作当中，一般采取双重控制网的测量方式，双重控制网测量首先需要借助GPS设备构建一个测量基准网，并利用测距仪、全站仪等工具进行测量，从而建立起立体的建筑钢结构模型，通过对测量数据进行合理的运算，从而制定详细的施工计划。该测量过程中数据的准确度对于工程建设的重要性不言而喻，现代钢结构工程通过采用先进的测量仪器，使得测量数据更加精确、科学。以往对于施工现场的各项数据一般采用的是光学经纬仪，而随着先进测量设备的诞生，现在多采用电子经纬仪、全站电子速测仪等设备，这些仪式在现代钢结构工程施工测量当中的使用不仅降低了人工测量的成本，提高了测量的效率，同时还提升了测量数据的准确度，为确保后续钢结构施工质量的提高提供了有效的保障。

2.2 构件连接技术

当前钢结构工程超高层以及大跨度的构造特点，对构件之间连接的稳定性提出了更高的要求，当前钢结构施工的构建连接一般使用到地脚螺栓预埋技术、钢柱安装技术以及钢梁安置技术[2]。地脚螺栓预埋技术是通过选用与钢柱底垫板尺寸一致的定位钢板，通常会选用厚度为6至10cm的厚钢板，在钢板下的螺栓上安装止退调节螺栓，并在钢板上预留出15cm左后的孔，从而达到增强建筑地脚螺栓强度的目的；钢柱安置技术是通过定位钢板和螺母来实现对首根柱子的标高以及定位轴线的精准调节，达到减小钢柱标高、垂直度以及定位轴线之间偏差的目的，钢柱的安装过程需要控制好柱子各项标高等参数；钢梁安置技术是将吊装耳板装在钢梁两端，并在钢梁上面安装与吊装耳板厚度一致的限位钢板，从而提升钢梁安装的精确度，并提高施工效率，一般来说，吊装耳板需要安装在钢梁两端距离中心1/4的位置，并将耳板的厚度控制在1至1.6cm之间。

我国大连国际会议中心是采用多支撑筒体大悬挑、大跨度的钢结构建筑工程，由于该建筑屋盖结构有多达1000个节点和10000个对接口，且连接的方向繁杂，给安装定位造成了很大的阻碍。根据该建筑设计的特点，在构件连接方面采用了大跨度空间网格结构安装技术，先进行施工分区，并遵循从下往上、从局部稳定至整体安装的原则，采取下弦杆、腹杆至上弦杆的安装顺序，配合全站仪构件矩形网络，达到十字节点精确调整与安装的目的，确保了钢结构工程构件的稳定性。

2.3 施工焊接技术

钢结构工程的施工焊接技术是确保工程建设稳定性的重要内容，对于现代超高层、大跨度的钢结构工程来说尤其关键。现代钢结构建筑构造复杂，结构之间的连接点非常多，在钢材的选取上多采用Q345以上的钢材，但钢材强度的提升会导致焊接性能的下降，给焊接提出了很大的难题[3]。现代钢结构施工焊接有着严格的顺序要求，需要根据钢结构的排列形式选用合适的焊接顺序，对于平面钢结构需要从中心向四周焊接，竖向钢结构需要从框架梁向压型钢板支托的方向焊接。现代钢结构焊接技术的变化还体现在焊接工艺的提升，以往手工电弧焊的方式已经无法满足现代钢结构施工的要求，因而采取了埋弧焊、气体保护焊以及电阻焊等多种先进的焊接技术，以适应不同焊接条件的要求。在焊接时，需要清理和打磨焊接处，对钢管柱承插节点采用一级焊缝并进行100%的超声波探伤检测，对钢柱、腹板焊接以及牛腿翼缘采用二级焊缝，采用20%探伤检测。焊接过程中，需要按照《建筑钢结构焊接技术规程》进行，选用低强度和低氢型焊材，加强焊缝金属的韧性并降低焊接氢的逸出，避免层状撕裂和焊接裂纹现象发生。在焊接时，对于厚钢板宜采取反变形法和正反面交替焊接法；对于复杂节点采取气保焊和埋弧焊，减少焊缝金属填充量。为了降低焊接变形发生，对于大型的构件需要由中心向四周焊接，长焊缝需要采取分中逐步退焊法或者间跳焊接，并用刚性固定法、锤击法等控制钢材构件变形的情况发生。

深圳市平安金融中心是高度为558.45m的现代超高层钢结构建筑，其钢结构施工大型构件数量繁多且构造复杂的特点使钢结构焊接施