浅析高层建筑钢结构制作及安装工艺

摘要：钢结构在高层建筑的建造中有着广泛的应用，其自重轻、强度与刚度高、施工速度快等优点正好适用于高层与超高层建筑的需要。文章结合具体工程实例，对高层建筑钢结构工程的施工工艺流程进行了探讨。

关键词：高层建筑；钢结构施工；焊接；制作

1 工程概况

本工程项目为屋面三层钢结构工程，该钢结构工程属于屋面类似于战斗机造型，内部予可使用，钢结构位置在建筑标高l14m上。工程设计为二类建筑；防火为一级；抗震设防烈度为Ⅶ度；建筑高度130m；占地面积为5368㎡。大楼主体结构为42层，其中地下室2层，结构类型为框架剪力墙结构。

本工程钢柱（箱型）从40层底板以上钢结构，4O层、41层、42层及屋面处为钢桁架结构；40层楼面、41层楼面、42层屋面通过箱型、H型钢梁连接，形成整体稳定的空间结构；工程所用钢材为Q345B，板材厚度从8～30mm不等；除锈等级为Sa2.5级；底漆为环氧富锌两度（厚度75mm）；按一级防火要求涂刷厚型防火涂料。

2、工程特点

2.1 技术准备

在构件制作前，应按照施工图纸的要求及《建筑钢结构焊接规程》JGJ81-2002要求编制各类施工工艺，并进行焊接工艺评定；建筑钢结构用钢材及焊接材料的选用应符合设计图纸要求，并有质量证明书及检验报告；当采用其他材料代替设计材料时，须经原设计单位认可。

钢材的化学成分、力学性能复验应符合现行国家有关工程质量验收标准规定；主要焊缝采用的填充材料应按生产批号进行复验，复验应由国家技术质量监督部门认可的质量监督检测机构进行。焊接材料应符合国标《碳钢焊条》（GB/T5117）、（低合金钢焊条》（GB/T5118）规定。焊条、焊丝、焊剂和药芯焊丝在使用前，必须按产品说明书及有关工艺文件的规定进行烘干，受潮的焊条不应使用。

2.2对接要求

不同板厚及宽度的材料对接时，应作平缓过渡：不同厚度的板材或管材对接接头受拉时，其允许厚度偏差值应符合表中规定；其连接处最大允许坡度值为1：2.5。

焊接作业区环境温度抵于0℃时，应将构件焊接区各方向大于或等于两倍钢板厚度且不小于100mm范围内的母材，加热到20℃时方可施焊，且焊接过程中不得低于这个温度。

2.3施工工艺

清理焊接部位→检查构件组装、加工及定位焊→按工艺文件要求调整焊接工艺参数→按合理焊接顺序进行焊接→爆毕自检、交检→交专职检查员检查→工作结束，关闭电源，清理现场。

2.4 焊接工艺

角焊缝焊接时，电流要大些；打底焊时，使用的焊接电流要小些；填充焊时，通常用较大的焊接电流：盖面焊时，为防止咬边和获得较美观的焊缝，使用的电流要小些。焊接电流初步选定后，要通过试焊调整。电弧电压主要取决于弧长。焊接工艺参数的选择，应在保证焊接质量条件下，采用大直径焊条和大电流焊接，以提高生产率。坡口底层焊道宣采用不大于4.0mm的焊条，在承受动载荷情况下，焊接接头的焊缝余高应趋于零。

施焊前，焊工应检查焊接部位的组装和表面的清理，以确保质量；角接接头和对接接头主焊缝两端，必须配置引弧板，其材质应和被焊母材相同，坡口形式应与被焊焊缝相同，禁止使用其他材质的材料充当引弧板。其长度、厚度、宽度均应达到相应标准。焊接完成后，应用火焰切割去除引弧板，并修磨平整。

定位焊必须由持相应资格证的焊工施焊，所用焊接材料应与正式施焊相当，定位焊焊缝应与最终焊缝有相同的质量要求。应按照操作规程及要求进行操作。对于非密闭的隐蔽部位，应按施工图的要求进行涂层处理后，方可进行组装；对刨平顶紧的部位，必须经质检部检验合格后才能施焊。在组装好的构件上施焊，应严格按焊接工艺规定的参数以及焊接顺序进行，以控制焊后变形。在约束焊道上施焊，应连续进行；采用多层、分道次焊接时，应将前一道焊缝表面清理干净后再继续施焊。因焊接变形的构件，可用机械（冷矫）或在严格控制温度的条件下加热（热矫）的方法进行矫正。

3钢构件的焊接检验

无论对于钢结构的哪种焊接，我们在检查时都要悉数检查，以确保焊接的质量和安全。对于焊接材料的品种、规格、性能等应符合现行国家产品标准和设计要求，检查焊接材料应注重质量合格证明文件，中文标志及检验报告等；重要钢结构采用的焊接材料应进行抽样复验、复验结果应符合现行国家产品标准和设计要求，重点是检查其复验报告；焊工必须经考试合格并取得合格证书，持证焊工必须在考试合格项目认可的范围内施焊，检查焊工合格证书及其认可范围、有效期；施工单位对其首次采用的钢材、焊接材料、焊接方法、焊后热处理等，应进行焊接工艺评定，并根据评定报告确定焊接工艺，着重于检查焊接工艺评定报告；设计要求全熔透的一、二级焊缝应采用超声波探伤进行内部缺陷的检验：当超声波探伤不能做出判断时，应采用射线探伤，其内部缺陷分级及探伤方法应符合现行国家标准，关键是检查焊缝探伤报告；焊缝表面不得有裂纹、焊瘤、烧穿、弧坑等缺陷，一、二级焊缝不得有表面气孔、夹渣、弧坑裂纹、电弧擦伤等缺陷；且一级焊缝不得有咬边、未焊满等缺陷，要注重于观察检查或使用放大镜、焊缝量规和钢尺检查；角接接头等要求熔透的对接和角接组合焊缝，其焊脚尺寸不得小于1/4的板厚；焊脚的允许偏差为0～4mm，要观察检查，用焊缝量规抽查测量。

4钢结构构件的组装

4.1钢构件组装的一般规定

组装平台、模架等，必须依据图纸、工艺和质量标准，并结合构件特点，提出相应的组装措施，以保证构件的组装精度和平整牢固；应考虑焊接的可能性，焊接变形为最小，且便于矫正，以确定采取一次组装或多次组装，即先组装、焊接成若干个部件，并分别矫正焊接变形，再组装成构件；还应考虑焊接收缩余量、焊后加工余量。

对所有加工的零部件应检查其规格、尺寸、数量是否符合要求，凡隐蔽部位组装后，应经质检部确认合格后，才能进行焊接或外部隐蔽；组装出首批构件后，应经质检部全面检查确认合格后，方可继续组装；凡需拼接接料时，应先拼接、焊接、经检验、矫正合格后，再进行组装。

应根据结构形式、焊接方法、焊接顺序等因素，确定合理的组装顺序，一般宜先主要零件，后次要零件，先中间后两端，先横向后纵向，先内部后外部，以减少变形；当采用夹具组装时，拆除夹具时，应用气割切除，应对残留的焊疤、熔渣应修磨干净。钢板拼接宽度不宜小于300mm，长度不宜小于600mm；型钢拼接长度不宜小于2倍截面长边或直径，且不小于600mm。所有拼接焊缝均为全熔透对拼焊缝，100%超声波探伤检验合格。

4.2 组装方法

对钢结构构件的组装一般采用如下方法：仿形复制装配法，此装配方法适用横断面互为对称的桁架结构组装；立装法，此法适用放置平稳、高度不大的结构或者大直径的圆筒；卧装法，此方法适合于断面不大，但长度较长的细长构件；胎模装配法，此装配方法适用于批量大、精度高的产品。

4.3 构件组立在全自动组立机上进行

组立前须核实待组立件与设计图纸是否相同，并检验CO2，气体的纯度，焊丝的规格、材质；先将腹板与翼板组立、点焊成“T”或者“『”型，再点焊皮“H”或者“口”型，点焊采用手工电弧焊或CO2：气体保护焊：腹板采用二次定位，先由机械系统粗定位，再由液压系统精确定位，保证腹板对中性。组立后由专职质检员对构件进行检测，检测工具：卷尺、角度尺、塞尺。允许偏差。

4.4钢结构制作工艺流程图

准备施工详图、材料检验、确定制作工艺→放样、切割→零件校正→制孔→组装→检查→焊接→无损检验→外形尺寸检验→清理、喷砂、油漆→验收。

5、钢构件的验收

我们在对钢构件及其构件的验收过程中，应该全数检查。

（1）钢构件检验：钢材品种、性能应符合现行国家产品标准和设计要求，检查质量合格证明文件，中文标志及检验报告。

（2）对设计有复验要求的钢材或对质量有疑义的钢材，应进行抽样复验，其复验结果应符合相关标准和设计要求，检验不合格者不得使用；检查复验报告。

（3）钢材切割面或剪切面应无裂纹、夹渣、分层和大于1mm的缺棱；观察或用放大镜及百分尺检查，有疑义时作渗透、磁粉或超声波探伤检查。

（4）气割或机械剪切的零件，需要进行边缘加工时，其刨削量不应小于2mm；检查工艺报告和施工记录。

（5）钢结构外形尺寸主控项目允许偏差应符合GB50205-2001附表之规定；用钢尺检查。

（6）组装检查合格后，标注中心线，控制基准线等标记特殊位置。

（7）验收加钢构件制作应提交的资料是否齐全合格，钢构件制作要提供规范或标准要求的有关制作和预拼装资料，以作为现场安装的依据。

（8）根据合同规定或业主的要求，验收合格后方可安排运输至现场，验收要填写记录报告，以便复查。

6 结束语

总而言之，钢结构工程的设计、组织、施工及应用是一个综合的过程，我们在对其进行分析时，应结合工程的实际情况及工程结构的技术综合考虑各方面要素，唯此方能确保工程合理有序进行。

参考文献

[1]高爽.浅谈钢结构加固.中国科技博览，2010（26）

[2]常青.大型钢结构广告牌的设计和施工[J].内蒙古科技与经济，2006，（08）

[3]杜宇波.对高层建筑结构的施工技术分析[J].广东科技，2008，（24）

[4]阙永东.浅谈钢结构广告牌的设计和施工[J].商品与质量，2009，（S3）

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