建筑工程中钢结构施工技术

【摘要】钢结构建筑是新兴的绿色建筑中的一种，与其他的建筑结构相比，钢结构建筑强度更高且自重较轻，塑性、韧性及抗震能力等方面的优点也都更为突出，其易安装、投资回收快、工期短且造型美观等特点使其备受建筑专家青睐。本研究对建筑工程中钢结构施工技术中的连接技术和安装技术进行了简单的介绍，并对钢结构的材料要求、分类、设计原则、最终效益等进行了简要的论述。

【关键词】建筑工程；钢结构；施工技术

1.钢结构的材料与种类

高层建筑钢结构用钢有普通碳素钢、普通低合金钢和热处理低合金钢三大类。大量使用的仍以普通碳素钢为主。我国目前在建筑钢结构中应用最普遍的是 Q235 钢。基于高层钢结构的重要性，把冷弯试验、冲击韧性、屈服点、抗拉强度和伸长率并列为钢材力学性能的五项基本要求，这 5 项指标皆合格的钢材方可采用。

2.钢结构体系的分类

2.1钢框架结构体系

特点是受力明确，平面布置灵活，为建筑提供较大的室内空间，且结构各部分刚度较均匀，具有较大的延性，自振周期较长，因而对地震作用不敏感，抗震性能好，结构简单，构件易于标准化、定型化，施工速度快，但框架结构属典型的柔性结构体系，其侧向刚度差，易引起非结构构件的破坏。

2.2钢框架―支撑结构体系

为了提高钢框架的侧向刚度，有效地抵抗水平荷载，减少层间位移，通常在墙体平面内布置由角钢或槽钢构成的垂直支撑体系，当房屋较高时，较纯框架经济。支撑设置的位置要合适，为了与建筑设计相协调，一般布置在窗台下至下层窗顶之间，既隐蔽又能满足支撑体系的需求。为了有效地提高钢框架的侧向刚度，支撑应沿建筑物同一平面四周环向封闭布置，以形成一个封闭的加强箍。偏心支撑在地震作用下具有较好的延性和耗能性能，可在强震区采用。

2.3交错桁架结构体系

由房屋外侧的柱子和跨度等于房屋宽度的桁架组成，桁架高度等于层高，在相邻柱上为上下层交错布置，楼板一端搁置在桁架的上弦，另一端搁置在相邻桁架的下弦。由于两开间布置一榀桁架，且中间无柱子，所以非常适合要求各单元灵活布置的住宅、旅馆建筑。同时，因为桁架隔层布置，减小了桁架弦杆引起的局部弯矩，使柱在框架平面内的弯矩很小，主要受轴力，有利于减小柱的断面尺寸，框架的横向刚度大，侧向位移小。

3.钢结构的基本设计原则

（1）承重钢：“强柱弱梁、强节点弱”。具体的设计，如果强柱弱梁的设计公式得不到满足，符合轴压比也可行。（2）框架主梁：热轧或高频焊接H型钢。（3）次梁：对框架柱子，一般可选用热轧或焊接工字钢、圆钢管，方（箱形）钢管，H型钢、或轻型热轧型钢，冷弯薄壁型钢等相关材料。在实际建设中，很多商家为了节约钢材，降低造价，框架柱采用了在空钢管内浇筑高强素混凝土的方法。这种方法下的框架柱一般称之为钢管混凝土框架柱。由于这种材料具备了混凝土柱与钢筋柱的优势，因而抗震、耐火和受力性能十分优良。而且其钢柱截面尺寸因单柱的轴向承载力得到提高而减小。

4.钢结构连接技术

4.1CO2气保焊

CO2气保焊设备较简单，操作简便，因采用卷装焊丝可机械连续送丝，不仅可焊接长构件焊缝的自动焊，还可半自动焊接和短焊缝，且适用于各种位置的焊接。因使用细焊丝、大电流密度以及CO2保护和冷却，熔深比手工电弧大，焊接效率是手工电弧的3-4倍。CO2气保焊热影响区较小，相应的变形和残余应力较小，用实芯焊丝时基本无焊渣，减少了焊工大量的辅助时间。是现钢构生产主要焊接方法之一。

4.2埋弧焊

埋弧焊受剂的包围，熔渣覆盖焊缝金属起隔热作用，因此热效率较高，再加上使用粗焊丝，大电流密度，因而熔深大，减少了坡口尺寸及填充金属量。埋弧焊热输入大、冷却速度慢、熔池存在的时间长冶金反应充分。各种有害气体能及时从熔池中逸出，避免气孔产生减少了冷裂纹敏感性。不见弧光，操作条件好，但一般只适用于平焊，是大型构件制件中应用最广的高效的焊接方法。

4.3高强度螺栓连接技术

目前，高强度螺栓连接是我国比较流行的钢结构连接形式之一，其已发展成为与焊接并举钢结构的重要连接形式，使用高强度螺栓连接技术施工时，可以比其他连接形式更加简单，更加耐疲劳，主要是抗震效果好、刚度强。因此，在现代各种建筑工程中被广泛的应用。

5.钢结构安装

5.1高空拼装

高层建筑物高大的特点是显而易见的，因此，在进行高层建筑物钢结构施工中，进行高空拼装式不可避免的。在进行高空拼装时，首先要把拼装支架在地面上搭建起来，接下来在使用起重机进行如下操作：把网架构件分件或分块吊至空中的设计位置，在支架上进行拼装的方法。网架的总的拼装顺序是从建筑物的一端开始向另一端以两个三角形同时推进，待两个三角形相反后，则按人字形逐渐向前推进，然后在另一端的正中闭合。每榀块体的安装顺序，在开始的两个三角形部分是由屋脊部分开始分别向两边拼装，两个三角形相交后，则由交点开始同时向两边推进。

5.2多机抬吊整体安装

在进行多机台吊法施工时，要预先做好准备工作，其准备工作并不复杂，并且安装起来也是非常迅速，其被跨度大约为40m、高度在 25m 左右的中小型网架屋盖所采用。

6.钢结构建筑的楼面结构体系施工设计

楼面板和钢梁构成楼面结构。楼盖的作用有二，一是强化了抗侧结构的稳定性，二是分配负荷给墙、柱，使竖向重量得以分配，保证建筑的安全性。因此，楼盖的刚度，强度以及稳定性必须能够在工程设计以及实施中得以保障。楼面的主次梁应该使用紧凑型结构，来尽最大可能地保证钢材的整体稳固度。一般在工程中常见的楼板构造形式主要有如下：钢结构住宅成本受维护体系内外墙的成本影响非常大，比重可达30%。而且，围护墙体应当具有强度高，隔热性好，安全耐用，经济实惠等优良性能。围护墙体一般选择轻质材料，以满足建筑节能要求，并减轻结构自重，同时能够发挥钢结构住宅的优势。另一种是将预制预应力混凝土薄板与钢梁进行连接，在其上浇混凝土薄板来组成叠合楼板，这种楼板称为预制预应力混凝土叠合楼板。它节省了压型钢板的使用，也具有现浇组合的整体性，同时支膜过程能够省去，使得施工过程大大简化，因此在工程中能够很好地节约成本，是工程建设中的重要方式。

7.钢结构住宅的特点及效益

7.1结构简单、成本低、抗震能力强

钢材具有抗剪、抗拉强度高的优良性能。钢结构住宅可以充分发挥钢材强度高、自重轻、、塑性变形能力强、延性好以及抗震性能好的特点，不仅减小了所受重力和受地震威胁程度，而且使小梁、柱截面尺寸也得到减小，节约了钢材，运费和安装费用。

7.2内部空间布置灵活

钢材轻质高强，所以便于形成大柱距、大开间的建筑空间，能够灵活地布置和分隔室内的分区，满足现代住宅建筑的使用要求与功能。与砖混结构或混凝土结构相比，其有效使用面积得到了进一步的提高，管线布置也更为方便。

7.3环保程度高

工程中使用环保易降解或可回收的原材料制作钢结构建筑材料，因此在拆除建筑物市可以回收绝大部分钢材，因此减少了建筑垃圾，对自然环境的影响达到最小化。

8.结语

钢结构建筑体系的诸多优点决定其必然有十分广阔的应用前景，目前，我国已经进入了钢结构建筑快速发展的新时期，我们应详细的了解其不同结构体系的特点并对其整体把握，以对其进行合理的运用，使钢结构建筑的优点能够得到最大程度的发挥。

参考文献：

[1]尚忠信，建筑业发展趋势探究，中国建筑出版社，2010

[2]王铭宇，钢结构原理及应用，中国冶金出版社，2008