试论钢结构施工技术和未来发展展望

蒋霞

摘要：阐述了钢结构施工的现代创新技术和传统基础技术，并根据当前钢结构建筑现状分析了钢结构行业的未来发展展望。

关键词：钢结构 施工 技术 建筑工程

在我国国民经济的高速发展和综合国力的不断提高影响下，大跨度空间钢结构的社会需求和工程应用逐年增加，钢结构跨度的增大和造型设计的复杂化，对空间钢结构的施工技术提出更高的要求。尽管我国空间钢结构施工技术正赶超国际先进水平，但空间钢结构的施工和质量控制等问题，依然是空间钢结构现场施工的技术核心，需要不断总结施工经验和创新施工技术。

现代建筑结构趋向选择高强度、低污染、质量轻的构件为需求，利用空间结构体系、桁架结构体系借助特殊结构对现有的结构体系进行加固。钢结构以其自身的优点，恰好能满足这一需求。

一、钢结构应用范围

人们在不断追求覆盖更大的空间的同时，积极的需找可以搭建的最佳材质和方法，在生产活动中发现，随着钢材的材质和钢结构设计形式的改进，钢结构的应用得到了很大的发展，根据笔者的实践经验，工业与民用建筑钢结构常常应用在以下范围：

（一）厂房仓库等建筑的大跨结构

吊车起重量较大或其工作空间需求较大的多采用钢骨架。如冶金厂房的平炉、转炉车间、混铁炉车间，初轧车间。飞机装配车间、飞机库、物流存储库、干煤棚、展览馆大厅、大会堂、重型机械厂的铸钢车间，水压机车间，锻压车间等等，其结构体系可为网架、悬索、拱架以及框架等钢结构搭建。近年来随着网架结构的大量应用，一般的工业车间和仓库都采用钢结构。

（二）多层和高层建筑的高耸结构

塔架和桅杆结构类。如高耸入云的电视塔、无线电天线揽干、广播局发射桅杆等，属于简体体系（框筒体系、桁架筒体系、筒中筒体系、束筒体系）该类建筑需要美观实用、搭建便利、快速安装、易于维修；多層和高层建筑的骨架类。如北京京广中心、国际经济交流中心、环球金融中心、电视大楼等。

二、钢结构施工技术

近年来，我国钢结构设计和施工技术都有了很大的飞跃，特别是奥运工程中钢结构展示出来的水准，让全世界看到了中国钢结构设计施工方面的创新和成就。

（一）钢结构基础施工技术

1.螺栓的预埋和安装

钢结构基础技术是关键。比如地脚螺栓的精度关系到钢结构定位，位置应给予严格控制，施工中严格控制基础轴线位移控制在±2.0mm范围内， 预埋螺栓标高偏差控制在±5.0mm以内，埋设后要进行两次复测。如果地脚螺栓预埋有困难，可以加工制作定位钢板辅助螺栓定位。对高强螺栓的安装和加固，更应该严格按规程操作。螺栓穿入方向要保持一致，决不能强行穿入螺栓，注意垫圈的朝向和一致性。螺栓紧固时分析实际情况，可以按初拧、终拧或者初拧、复拧和终拧进行操作。

2.吊装

钢柱吊装：钢柱是决定钢结构工程中的主要竖向构件，在吊装时必须既保护之前的柱脚螺栓，又要保证钢柱本身安全。根据实际情况可采用双机吊装或者单机吊装。钢柱吊装就位后，要按规范规定的数值进行校正，长度误差不得超过±3.0mm， 垂直偏差应校正到零。

钢梁吊装： 钢梁在吊装前，应做好安全防范措施和吊装方案设计。吊点的数目和位置、一次性吊装的钢梁数目和是否地上组装梁柱结合体后再吊装。吊装方案既要根据工程要求又要符合操作规范，不可造次。

3.焊接

钢结构焊接是指被焊工件在焊条的作用下，通过加热、加压或两者并用，使工件形成永久性不可拆分连接的工艺过程。影响焊接质量的因素很多，从施工主体上必须严格控制：焊工必须持证上岗，按规程操作；现场设备配备齐全，防网、防雨措施得力；焊条必须质量保关；焊缝清渣自检及时合格；钢结构焊接常见的有电弧焊、埋弧焊、CO2实焊丝气体保护焊、CO2药芯焊丝气体保护焊、电渣焊和栓钉焊等。

现场焊接的原则是减少焊接变形和降低焊接应力。焊接顺序从主到次、从中心框架向四周扩展。焊接质量的优劣在相当程度上与焊接坡口的形式与坡口的尺寸有很大关系。在施工前先要做好焊接规划， 采用合理的焊接方法，施工时要按规划操作，验收时应按照国家最新《建筑钢结构焊接规范》进行检验，Ⅰ级焊缝的探伤比例为100% ，Ⅱ级焊缝的探伤比例为20%，Ⅲ级焊缝无需探伤，但要求焊缝外观无气孔、夹渣、弧坑、裂纹等缺陷。

（二）钢结构创新施工技术

1.大跨度吊装滑移

大跨度空间钢结构体系是现代钢结构发展趋势，符合与时俱进的发展规律。在已有的钢结构建筑中，成功的案例很多。例如广州新白云国际机场旅客航站楼双胎架滑移、哈尔滨体育会展中心屋盖滑移、深圳机场二期扩建航站楼屋盖滑移等等。深圳机场二期扩建航站楼屋盖属于曲线钢桁架体系，施工滑移采用高空分榀组装、单元整体滑移、同步横向滑移等技术创新。

2.大型钢屋盖整体提升

智能微机液压整体提升技术是近年来建筑钢结构施工领域的创新技术。其主要工作原理是帕斯卡液压原理，根据各作业点要求组合液压千斤顶集群，在微机智能控制下操作，平稳整体提升，其难点是移位过程中要确保大型结构的原始姿态。例如上海东航40号机库钢屋盖整体提升、广州新白云机场飞机维修库钢屋盖整体提升、首都机场A380机库钢屋盖整体提升等等。

3. 应用软件分析和仿真

近年来，我国在钢结构施工安装方面运用了软件仿真模拟技术，对复杂钢结构和复杂施工情况进行仿真，并通过仿真代替大量试验，既保证了施工精准，又提高了施工效率。创建三维实时动态仿真，完成各种构件装配、吊装试验和优化施工过程，还能提前发现施工方案中的问题并及时纠正，减少工地试拼装工序，达到事半功倍的效果。

三、钢结构应用发展前景

新型的节能环保的钢结构建筑体系，在汶川地震和北京奥运会建筑群中都体现出无可比拟的魅力，早就被世界誉为21世纪的“绿色建筑”，并有着广阔的发展前景。

就钢结构应用发展前景来看，出现最明显的五个特点。一是向高耸建筑发展。二是钢结构工程向大规模方向发展。三是向大跨度方向发展。四是向造型美观化、施工复杂化方向发展。五是施工理论和技术规程不断更新和修编。其中包括《钢结构施工规范》、《钢网格结构技术规程》、《钢结构高强度螺栓连接技术规程》、《建筑钢结构焊接规范》、《高层钢结构技术规程》等国家标准，同时在奥运钢结构技术创新的基础上编制《预应力钢结构技术规程》、《膜结构技术规程》、《铸钢节点应用技术规程》等协会标准。

四、结语

建筑工程中钢结构施工技术内容丰富，要求严格，需要基础科学与工程科学密切配合与交叉渗透，并根据工程实际不断创新和发展，钢结构行内企业有必要进行施工技术的跨越式升级，全面掌握钢结构的各项技术，为我国钢结构建筑做出更大的技术创新方面的贡献。