高层钢框架结构施工工艺与焊接变形探讨

高层钢框架结构施工工艺与焊接变形探讨

陆官明

广西建工集团第一安装工程有限公司第四分公司 广西南宁市 530211

摘要：由于现代化城市建设的速度越来越快，城市当中的建筑物不断增加。为了让建筑工程钢结构设计得到更好的使用，设计人员结合最新的科学技术对建筑工程钢结构的设计方法进行改进，使得钢结构变得更加合理化、系统化。对于钢结构而言，与其他建筑材料有着很大的不同，能够对资源进行有效节省，让建筑达到节能减排的效果。在实际建筑工程中，钢结构设计依然存在很多方面的问题，相关人员如果不对这些问题进行合理的解决，会对钢结构的稳定性产生严重的影响，因此应该对钢结构的稳定性进行严格的把控，对人员的安全提高重视。

关键词：高层钢框架结构；施工工艺；焊接变形

引言

近年来，我国钢框架结构建筑进入了一个蓬勃发展的时期，为了提升城市韧性，必须对钢框架结构建筑开展韧性评估和韧性提升方面的研究。端板螺栓连接广泛应用于钢框架结构梁柱节点连接，该连接是处于刚接与铰接之间的一种半刚性连接状态,通过梁柱之间产生相对转角位移，引起构件内力重分布，进而在地震中表现出一定的耗能能力。根据端板连接的简化力学模型提出了单向加载和循环加载下的简化弯矩转角关系；通过试验或数值模拟研究了钢框架梁柱半刚性连接特性及计算方法。

1建筑工程钢结构稳定性的设计优点

1.1钢结构的多样性

对于钢结构而言，要想让其拥有较高的稳定性，就必须对钢结构的设计提高重视，避免钢结构受到设计方面的影响。设计人员在对钢结构进行设计的时候，应该对设计的所有环节都提高重视，并对其进行充分的思考，特别是钢结构的受压部位，在对其进行设计的过程中，应该对钢结构的稳定性进行充分的考虑。在一些建筑工程当中，钢结构很容易受到结构变形的影响，使钢结构受到了严重的压力，容易导致钢结构失去稳定性。

1.2复杂性

钢结构需要钢材属性与力学原理的应用，彼此间具有很强的联动性，如果某个位置的施工质量出现问题，或引起连锁反应；部分钢结构存在的问题较难被发现，尤其是腐蚀、隐性损伤的存在，可能会引起多种问题；多数建筑工程中钢结构最复杂的部分位于顶棚部位，这些部位结构复杂、检修困难，如果无法保证施工质量，将会给整个建筑留下严重隐患。

2高层钢框架结构主要施工工艺分析

2.1测量定位

具体的测量定位过程为：（1）应对施工现场的平面控制基线或者红外线界桩点和标高基准点进行验收，做好相应的书面交接记录；（2）对基础埋件做好放线就位与标高测量；（3）设置好垫板组，控制好各个构件的安装标高与轴线；（4）建立主轴线网，测放平面控制网，并做好标高引测；（5）根据设计要求与实际情况，校正H型钢柱以及箱型柱。在对钢柱进行测量定位时，应通过经纬仪做好垂直度校正，通过全站仪做好轴线偏差复核。在对高程传递进行测量定位时，其常规方法是直接通过大盘尺传递；同时，可将三角高程原理作为基础，通过全站仪做好高程传递。在对平面控制网进行测量定位时，应将现场实际的通视条件作为基础，先设置好主控制轴线，再加密好各个建筑轴线。在对平面控制网进行垂直引测时，应通过激光铅直仪对完成测设的轴线控制点进行引测。

2.2焊接

在建筑钢结构施工中，焊接质量影响钢结构连接的稳定性与可靠性。受季节性环境及工艺等因素影响，焊接施工质量问题较常见。焊接变形的主要原因是钢材存在的质量问题，如材料本身刚度不达标、螺栓大小和垫片不匹配等；焊接裂纹处未做好有害杂质清理，母材预热不到位，焊接工艺不合理等；咬边问题是因为焊条的焊接角度存在问题，电压控制不合理，或电弧过长等；未焊满问题的出现是因为焊接层次控制不合理，焊缝收弧失误，或焊接出现中断等。

2.3钢结构吊装

（1）钢柱吊装。其顺序是先安装内筒，后安装外筒；先安装中部，后安装四周；先安装下方柱，后安装上方柱。且一定要按照具体的吊装分区来施工。具体安装中，钢柱吊点应在其顶部设置，可直接使用临时连接板，且至少设置4块，吊孔设置在临时连接板的耳板上，将卡环穿在选好的吊点上，将钢丝绳绑好，经检查合格之后便可起吊，待钢柱初步就位后，拉好缆风绳，再解钩，这样便完成了钢柱就位。（2）钢梁吊装。其总体安装顺序与钢柱一致，在完成相邻2个钢柱的安装后，应及时对其间的钢梁进行连接，这样可使安装好的构件形成稳定框架。在每天的安装工作完成之后，一定要通过钢梁连接所有的钢柱，对于不能够及时连接的钢柱，一定要通过缆风绳做好临时固定处理。钢梁安装中，应先安装主梁，再安装次梁；先安装下层，再安装上层。钢梁吊点通常选在距离其两端1/3的位置，并设置好吊耳，绑好钢丝绳，经检查合格后便可进行钢梁的吊装就位。（3）斜撑吊装。吊装中最为常用的是整体吊装法，斜撑吊点设置及其安装。

3钢结构设计的有效策略得到提高

3.1进一步提高钢结构的稳定性

提高钢结构的稳定性是最关键的工作。根据建筑物使用功能和现场布局，相关工人必须合理选择结构形式，例如：钢框架、钢桁架和网架；建筑物跨度大于等于30m，可选择整体稳定性较好的网架结构和空间网壳结构；对于多层建筑物考虑其经济合理性，可考虑钢框架结构；单层工业厂房考虑整体稳定性较低的门式钢架和排架。设计人员加强对工作的重视，在掌握了钢结构施工的基本原理和国家规范标准后，全面分析钢结构存在的问题，回顾钢结构施工的全过程，确保了所有连接的稳定性。为了控制钢结构的稳定性，设计师应分析飞机支架和框架系统的张力问题，选择合理的结构系统，加强钢结构和其他材料之间的结构重叠措施，防止结构及其他无法准确计算的部位活荷载稳定性不足，确保计算方法符合实际结构。例如，在建造扁平结构时，计算和结构布局可以更加统一，并相应补充支撑点，以控制钢结构的不平衡。

3.2装配与焊接顺序的合理控制

在装配焊接截面对称性构件时，应先对其整体进行装配，再进行焊接。焊接过程中，应通过对角焊接的方法来达到变形平衡效果，并通过翻转架或转动胎具的方法将位置焊缝控制为船形；或是由2个或4个焊接技术人员分别通过平焊或仰焊的方式，从中间朝两端进行焊接。在对大型桁架等大型钢结构进行装配焊接的过程中，应尽量先进行小件组装焊接，再对总体结构进行装配与焊接。组装过程中，为确保焊接接头位置受热均匀，消除其应力，降低焊接变形，技术人员须根据实际情况选择合理的焊接方法与其焊接顺序、工艺施措做好其搭接长度、坡口角度、T形贴角焊缝连接尺寸、对接间隙、等的合理控制，使其与工程中的实际焊接要求相符。

3.3对钢结构防火问题进行控制

在建筑施工中，钢结构防火是保证工程质量和建筑安全的关键。设计人员在施工前应更加重视这项工作。在实践中解决钢结构火灾问题的对策有很多，包括使用耐火涂料、使用耐火板等。在执行消防设计时，设计师必须了解钢结构的位置，并考虑每个连接的适当消防策略。完善防护措施的引入增加了钢结构的重量和成本。因此，设计师应结合实际情况，制定更有意义的对策，关注设计难点和经济因素，确保钢结构的有效发展，一旦各项工作全面落实，有效解决钢结构火灾问题。

结束语

在高层建筑工程的钢结构施工过程中，为确保施工质量与安全，施工单位一定要合理应用施工工艺，包括测量定位、钢结构安装以及钢结构连接等，以确保施工效果。同时应足够重视钢结构的焊接变形，明确钢结构焊接变形的主要种类及其形成原因，并以此为依据，通过合理的措施来做好变形防治，包括放样下料措施的合理控制、装配焊接顺序的合理控制、焊接工艺的合理应用以及反变形技术的合理应用等。通过这样的方式，才可以实现钢结构焊接变形问题的良好控制，有效满足高层建筑工程对于钢结构的实际施工及应用需求，提升钢结构在高层建筑中的应用效果，促进高层建筑工程的良好应用与发展。

参考文献

[1]杜曰武.高层钢结构施工工艺及焊接技术的应用[J].绵阳师范学院学报,2019

[2]马斌.高层钢框架的施工技术研究[J].科技创新导报,2019

[3]陶若文,解林兴.浅谈钢框架结构施工工艺[J].中国新技术新产品,209.

[4]周樟法.高层钢框架结构施工工艺研究[J].中国科技信息,2019

[5]马金彬.高层钢框架结构施工工艺与焊接变形分析[D].重庆大学,2019