【摘要】通過工程實(shí)例，介紹高層建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、焊接用鋼材的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，分析高層建筑鋼結(jié)構(gòu)安裝階段的質(zhì)量控制及其鋼結(jié)構(gòu)連接的質(zhì)量控制，以供參考。

【關(guān)鍵詞】高層鋼結(jié)構(gòu)建筑；吊裝安裝；連接；質(zhì)量控制

1工程概況

本文以漯河經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)立達(dá)雙創(chuàng)孵化園1#鋼結(jié)構(gòu)辦公樓為案例進(jìn)行研究，結(jié)構(gòu)形式為框架鋼結(jié)構(gòu)，地上23層，地下1層，建筑面積45736.25m2，建筑高度99.8m。

2高層建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、焊接用鋼材的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)

眾所周知，鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要以選擇鋼材作為基點(diǎn)。國(guó)內(nèi)鋼結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)在擇取鋼材的過程中，要依附于美國(guó)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)協(xié)會(huì)對(duì)抗震鋼結(jié)構(gòu)用鋼材的主要標(biāo)準(zhǔn)，其中包括：屈強(qiáng)率不得超過85%，有顯著的屈服臺(tái)階，伸長(zhǎng)比例要超過20%，具備優(yōu)異的焊接性。一些發(fā)達(dá)國(guó)家在超高層建筑中擇取調(diào)質(zhì)鋼的極厚鋼板與交叉形鋼，同時(shí)還會(huì)應(yīng)用SA440高性能鋼，而對(duì)此類鋼材焊接的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)還需要進(jìn)一步的研究。國(guó)內(nèi)個(gè)別高層建筑與相關(guān)鋼結(jié)構(gòu)工程是由國(guó)外設(shè)計(jì)師設(shè)計(jì)的，其鋼板選取最大厚度超過140mm、強(qiáng)度超過460MPa的鋼材。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)也開始著手研發(fā)了390MPa、420MPa、460MPa等級(jí)的鋼材，同時(shí)已被應(yīng)用于建筑工程。超強(qiáng)特厚鋼材的科學(xué)應(yīng)用已成為未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)，即為設(shè)計(jì)工作者未來(lái)研究的側(cè)重點(diǎn)。優(yōu)異的焊接性要依附于飽和度，國(guó)內(nèi)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)均明確指出，厚板需擇取Z向鋼，包括3個(gè)等級(jí)，其標(biāo)準(zhǔn)即為板厚方向拉伸過程中的斷面收縮比例，與飽和度具有較強(qiáng)的相關(guān)性。國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)超過50mm狀態(tài)下板厚方向性能要超過Z15；而GB50011—2010《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（2016版）中明確指出，板厚超過40mm要擇取Z15，個(gè)別工程選擇Z25。國(guó)內(nèi)現(xiàn)階段強(qiáng)度345MPa的低合金結(jié)構(gòu)鋼產(chǎn)品，厚度若低于40mm在焊接過程中會(huì)發(fā)生層狀撕裂，這意味著此強(qiáng)度的鋼材具有焊接性不穩(wěn)定的問題。要區(qū)別主結(jié)構(gòu)與次結(jié)構(gòu)，前者即為確保結(jié)構(gòu)在一定負(fù)荷與地震振動(dòng)下的承載性及穩(wěn)定性，對(duì)結(jié)構(gòu)的變形度及耗能能力具有一定的保證功能；后者并無(wú)法承受地震的振動(dòng)。同時(shí)主結(jié)構(gòu)構(gòu)件之間的連接要匹配于抗震設(shè)計(jì)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，次結(jié)構(gòu)的連接無(wú)需達(dá)到抗震標(biāo)準(zhǔn)。主結(jié)構(gòu)內(nèi)的框架梁及框架柱的連接即為核心連接區(qū)域。同時(shí)在偏心支撐中，消能梁段和柱的連接焊縫即為主要焊縫。國(guó)內(nèi)梁翼緣和柱的對(duì)接焊縫及柱拼接的對(duì)接焊縫是整個(gè)焊接過程的側(cè)重點(diǎn)；不過梁腹板、剪力板及柱的連接，由于梁腹板通常缺乏厚度，國(guó)內(nèi)以往都會(huì)擇取雙面角焊縫�？蚣芰汉椭�的連接主要有下述幾類方法：（1）梁懸臂段要在加工區(qū)域和柱進(jìn)行焊接，現(xiàn)場(chǎng)予以對(duì)接；（2）梁和柱在現(xiàn)場(chǎng)予以連接。上述方法在工程中都得到了大量的應(yīng)用。梁的拼接要擇取螺栓予以連接，腹板也要通過螺栓連接，且翼緣需要對(duì)接焊縫，此類方法僅需用到很少的螺栓，因此，可以有效控制成本，不過抗震性能要弱于全螺栓拼接[1]。

3高層建筑鋼結(jié)構(gòu)安裝階段的質(zhì)量控制

3.1進(jìn)行鋼柱的吊裝

鋼柱吊裝的吊點(diǎn)需要在鋼柱頂部位置，運(yùn)用臨時(shí)連接板，吊點(diǎn)要在鋼柱的上部位置并運(yùn)用4個(gè)臨時(shí)連接耳板。在進(jìn)行鋼柱吊裝之前需要清除干凈在鋼柱底面的浮銹，確保鋼柱能夠頂緊接觸接面。在安裝吊裝之前要先復(fù)測(cè)筏板頂再在基礎(chǔ)上進(jìn)行放線。根據(jù)地腳螺栓標(biāo)高調(diào)整好標(biāo)高，然后鋼柱直接安裝就位，可以在鋼柱下設(shè)置墊板進(jìn)行墊平，就是在鋼柱四角設(shè)置墊板，墊板不應(yīng)該超過4塊。墊板需要緊貼基礎(chǔ)面以及柱底面，之后就可以安裝鋼柱了。若鋼柱吊到距離準(zhǔn)確位置上方200mm時(shí)，應(yīng)該停止機(jī)器并保持穩(wěn)定，在準(zhǔn)確對(duì)準(zhǔn)十字線之后再進(jìn)行緩慢的下落，而且要注意在鋼柱下落的過程中防止磕到鋼筋，鋼柱和地腳螺栓要趨近于接觸的時(shí)候要停止鋼柱的下落，仔細(xì)地檢查鋼柱的四邊中心線、支架十字軸線對(duì)準(zhǔn)情況以及地腳螺栓鋼墊板的位置和地腳螺栓鋼墊板的數(shù)量，若不準(zhǔn)確要及時(shí)進(jìn)行調(diào)整，反復(fù)進(jìn)行調(diào)整之后的鋼柱誤差處于3mm以內(nèi)就可以下落鋼柱，落實(shí)鋼柱就可以進(jìn)行收緊4個(gè)方向的纜風(fēng)繩，擰緊柱腳和螺栓，如果因?yàn)榄h(huán)境條件原因出現(xiàn)不能拉緊纜風(fēng)繩的情況，就可以運(yùn)用硬支撐的方法來(lái)固定鋼柱以及校正鋼柱。

3.2進(jìn)行鋼梁的吊裝

在鋼梁的吊裝完成就位時(shí)就可以運(yùn)用普通螺栓完成臨時(shí)連接，并運(yùn)用塔吊串吊鋼次梁。連接鋼梁的形式包括栓接連接以及栓焊連接。鋼梁的結(jié)構(gòu)形式是雙加板模式，在進(jìn)行安裝的過程中可以先把鋼梁另外一塊連接板和鋼梁就位一塊，而腹板的連接板就可以運(yùn)用臨時(shí)螺栓進(jìn)行固定，等待完成鋼柱調(diào)校之后就可以更換成高強(qiáng)螺栓，根據(jù)相關(guān)的設(shè)計(jì)和以及規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的要求就能更好地完成初擰高強(qiáng)螺栓和終擰高強(qiáng)螺栓以及鋼梁焊接和夾板焊接。鋼梁的正確安裝順序是先在平面上進(jìn)行吊裝鋼構(gòu)件，這與鋼柱的吊裝順序基本一致。然后是在立面上進(jìn)行鋼構(gòu)件的吊裝，可以運(yùn)用由下到上的安裝順序進(jìn)行安裝。整體是按照鋼柱的安裝順序進(jìn)行安裝的，主要是先從中間開始再向四周進(jìn)行吊裝，在完成安裝相臨的鋼柱之后要及時(shí)連接鋼梁構(gòu)件，使之能更好地形成較為穩(wěn)定的框架，每次校正完鋼柱之后一定要運(yùn)用鋼梁進(jìn)行連接，如果不能及時(shí)進(jìn)行連接，要拉設(shè)纜風(fēng)繩完成穩(wěn)固工作。時(shí)刻遵循先進(jìn)行主梁后進(jìn)行次梁的順序，在進(jìn)行局部穩(wěn)定單元柱梁吊裝的過程中，為更好地確保整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定、校正以及安裝，需要先固定頂層梁，之后固定下層梁，最終完成固定中間梁。

4鋼結(jié)構(gòu)連接的質(zhì)量控制

高強(qiáng)螺栓分2次擰緊，第1次初擰到標(biāo)準(zhǔn)予拉力的60%~80%，第2次終擰到標(biāo)準(zhǔn)予拉力的100%。高強(qiáng)度螺栓的緊固構(gòu)件按設(shè)計(jì)要求組裝并測(cè)量校正、緊固合格后，開始緊固螺栓，高強(qiáng)度螺栓緊固分為初擰和終擰。高強(qiáng)度螺栓的初擰和終擰應(yīng)在同一天完成。初擰可用電動(dòng)扳手，風(fēng)動(dòng)扳手或手動(dòng)扭矩扳手，終擰多用電動(dòng)扳手，也可用手動(dòng)扳手進(jìn)行終擰。高強(qiáng)度螺栓在初擰、復(fù)擰和終擰時(shí)，連接處的螺栓應(yīng)按一定順序施擰，一般應(yīng)由螺栓群中央順序向外擰緊。（1）一般接頭的緊固順序：應(yīng)從接頭中心順序，向兩端進(jìn)行緊固。（2）工字梁接頭栓群的緊固順序：應(yīng)從柱側(cè)上下翼緣→柱側(cè)腹板→梁側(cè)上下翼緣→梁側(cè)腹板的先后順序進(jìn)行。（3）2個(gè)接頭栓群的緊固順序：應(yīng)為先主要構(gòu)件接頭，后次要構(gòu)件接頭。認(rèn)真做好技術(shù)準(zhǔn)備工作，根據(jù)JGJ81—2002《建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接規(guī)程》的規(guī)定編制符合工程情況的焊前工藝評(píng)定計(jì)劃書，完成同有關(guān)部門及工程監(jiān)理單位的報(bào)批程序，根據(jù)工程焊接工藝評(píng)定的結(jié)果編制作業(yè)指導(dǎo)書，完成人、機(jī)、料的計(jì)劃及組織。焊接順序：（1）鋼結(jié)構(gòu)施工關(guān)鍵性焊縫：（2）箱型柱與箱型柱高空對(duì)接焊縫；（3）箱型柱與H型梁高空對(duì)接焊縫[1]。

5結(jié)語(yǔ)

綜上所述，目前國(guó)內(nèi)高層建筑鋼結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)，在擇取鋼材的過程中主要依據(jù)美國(guó)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)協(xié)會(huì)對(duì)抗震鋼結(jié)構(gòu)用鋼材的主要標(biāo)準(zhǔn)。總的來(lái)說，無(wú)論對(duì)于哪一類建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，都要遵循焊接的相關(guān)要求，這樣才能夠確保建筑鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性。

【參考文獻(xiàn)】

【1】楊升.鋼筋混凝土施工質(zhì)量現(xiàn)況與控制及有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、構(gòu)造的探討[D].大連:大連理工大學(xué),2012.