胡軍安

摘 要：我國的許多現(xiàn)代建筑是以混凝土為主要的結(jié)構(gòu)，但是隨著新材料的不斷問世，鋼結(jié)構(gòu)得到了廣泛的應(yīng)用，并且因為其強度高、自重輕、施工快、承載力強等優(yōu)點，使其在高層建筑中得到了較廣泛的應(yīng)用。鋼結(jié)構(gòu)在我國雖然起步較晚，但也得到了迅速的發(fā)展。本文分析了鋼結(jié)構(gòu)高層建筑在設(shè)計和施工中存在的一些問題，并根據(jù)實際的情況提出了一些解決的方法和建議，希望能為相關(guān)的技術(shù)人員提供一些幫助。

關(guān)鍵詞：鋼結(jié)構(gòu)；高層建筑；設(shè)計與施工；存在問題；解決措施

中圖分類號：TU74 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-3362（2013）09-0020-02

前言

混凝土結(jié)構(gòu)一直是我國當(dāng)代建筑的主要結(jié)構(gòu)，并且也有很多的優(yōu)點，但是隨著新材料、新技術(shù)的不斷發(fā)現(xiàn)，新的建筑要求的不斷提出，混凝土結(jié)構(gòu)不能完全的滿足當(dāng)代建筑的要求。在西方發(fā)達國家，鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用已經(jīng)有近百年的時間，并且應(yīng)用范圍也比較廣泛。在我國雖然起步較晚，但是隨著我國經(jīng)濟的不斷發(fā)展，人口數(shù)量的不斷增加，對鋼結(jié)構(gòu)建筑的需求也在逐漸的增加，尤其是其具有的“輕、大、高”三個方面的優(yōu)勢，使其在高層建筑中有著重要的優(yōu)勢，并且得到了較快的發(fā)展。本文分析了鋼結(jié)構(gòu)高層建筑的主要特點，討論了鋼結(jié)構(gòu)高層建筑在設(shè)計和施工環(huán)節(jié)中容易出現(xiàn)的問題，并提出了相應(yīng)的解決建議和措施。

1 鋼結(jié)構(gòu)高層建筑的主要特點

1.1 自重輕、強度高、經(jīng)濟成本低

傳統(tǒng)的鋼筋混凝土高層建筑所耗費用高，并且工期也較長，還容易受到雨季、自然災(zāi)害等影響。而鋼結(jié)構(gòu)的建筑一般采用先進的加工工藝和設(shè)計，并且都是大規(guī)模的生產(chǎn)，這樣就能大幅的降低造價，在進行安裝時也迅速簡單，節(jié)省了時間，也基本不受季節(jié)天氣的影響。另外，鋼結(jié)構(gòu)建筑因為其自重輕，也能相應(yīng)的節(jié)省地基處理的費用[1]。所以，建筑鋼結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)的混凝土結(jié)構(gòu)相比，經(jīng)濟成本較低，性價比高。

1.2 材料環(huán)保

當(dāng)今社會是一個提倡綠色環(huán)保的時代，而鋼結(jié)構(gòu)建筑正是滿足時代的要求。鋼材具有較高的強度，能夠支撐比較大的結(jié)構(gòu)，也能實現(xiàn)工業(yè)化的生產(chǎn)。鋼材的邊角料的再利用再循環(huán)價值也很高，運輸和回收也都很方便。鋼材的循環(huán)利用不僅節(jié)省了經(jīng)濟成本，對整個環(huán)境也是有益的。

1.3 空間大，可移動

傳統(tǒng)的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的跨度都不能太大，一般都小于15m，并且建成后對其結(jié)構(gòu)改造難度大，也很難進行移動。而鋼結(jié)構(gòu)建筑的內(nèi)部空間很大，可以達到60m，并且還可以簡單的進行改建和擴建，如果采用螺栓連接，還能夠較簡單的進行拆開、移動和重新組裝，有很好的移動性。

1.4 抗震性能好

鋼材具有一定的韌性，再加上其在被破壞前具有較大的變形，比較容易觀察到進而及時的躲避，較輕的重量和較好的力學(xué)變形特征，使之能夠有效的抵抗地震，一般可抵抗8級以上地震。而鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，在地震時容易變形不足產(chǎn)生破壞，造成較大的危害。

2 鋼結(jié)構(gòu)建筑在設(shè)計上存在的問題

2.1 設(shè)計人員整體素質(zhì)不高

鋼結(jié)構(gòu)高層建筑設(shè)計人員整體素質(zhì)偏低，對具體的細節(jié)不夠注意，認為只要滿足相應(yīng)的功能要求和技術(shù)要求即可，沒有對設(shè)計方案的優(yōu)化、經(jīng)濟上的合理做出認真的考慮。并且在相關(guān)設(shè)計模型和設(shè)計理念等方面，也都需要提高。

2.2 施工圖在設(shè)計時不夠嚴(yán)謹(jǐn)、隨意性大

在采用套圖設(shè)計時，圖樣不夠精細，有時會出現(xiàn)漏項和錯誤，不夠精準(zhǔn)因而不能滿足相應(yīng)的投標(biāo)、采購和施工的要求。設(shè)計的變更審核不過關(guān)，導(dǎo)致出現(xiàn)漏、錯、缺等設(shè)計矛盾，沒有形成完善的體系[2]。

2.3 對一些復(fù)雜環(huán)節(jié)考慮不周

鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件中的梁梁節(jié)點、梁柱節(jié)點、柱柱節(jié)點、柱頭、柱腳等節(jié)點結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，往往對其設(shè)計沒有引起足夠的重視，容易出現(xiàn)一些問題。還有可能在進行相關(guān)設(shè)計時沒有考慮風(fēng)力作用的影響，這樣就可能造成在大風(fēng)天氣影響整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

2.4 未考慮受自然條件的影響

鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件長期暴露在露天的情況下，會受到風(fēng)雨等自然條件的影響，這樣就會造成鋼構(gòu)件的老化生銹，不僅會影響建筑物的外在美觀，還會導(dǎo)致其自身承重能力下降，造成質(zhì)量隱患。如果在設(shè)計時沒有考慮到鋼結(jié)構(gòu)受腐蝕的影響，那么可能會對鋼結(jié)構(gòu)的安全質(zhì)量構(gòu)成隱患。

3 鋼結(jié)構(gòu)建筑在設(shè)計上問題的改進措施

3.1 加強對設(shè)計人員的技術(shù)培訓(xùn)和素質(zhì)培訓(xùn)

要對相應(yīng)的設(shè)計人員展開專業(yè)的技術(shù)培訓(xùn)和綜合素質(zhì)培訓(xùn)，使他們不僅具有較高的業(yè)務(wù)水平，還應(yīng)具有較好的責(zé)任心。相關(guān)設(shè)計人員要對工程的難度有合理的預(yù)測，對一些關(guān)鍵的環(huán)節(jié)和重要的步驟，要做到心中有數(shù)，做好鋼結(jié)構(gòu)的各個節(jié)點的優(yōu)化工作，保證設(shè)計的系統(tǒng)和完整。

3.2 完善施工圖在設(shè)計上的審核制度

要嚴(yán)格按照相應(yīng)的規(guī)章制度來進行設(shè)計圖紙的會簽和審核制度，保證預(yù)埋件、管線布置、預(yù)留孔的合理和系統(tǒng)。同時，對圖紙做好詳細的檢查工作，盡量減少之后的施工環(huán)節(jié)中的設(shè)計變更。

3.3 重視鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點的設(shè)計

鋼結(jié)構(gòu)系統(tǒng)中的節(jié)點的設(shè)計具有很重要的作用，要對其有足夠的重視，在設(shè)計過程中要保證其可靠安全，并且最大可能的采用可靠、穩(wěn)定、簡便的施工工藝，應(yīng)盡量采用高強螺栓連接和栓焊混合連接，減少甚至避免鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點的焊縫連接方法。

3.4 做好防腐設(shè)計

在考慮鋼結(jié)構(gòu)的防腐設(shè)計時，要綜合考慮當(dāng)?shù)卮髿猸h(huán)境的腐蝕環(huán)境、現(xiàn)場的濕度和溫度、防腐的年限、裝飾的相關(guān)要求、鋼結(jié)構(gòu)所處的具體位置等各種條件，根據(jù)具體情況選用最佳的方案。

4 鋼結(jié)構(gòu)建筑在施工環(huán)節(jié)存在的問題

4.1 施工前的準(zhǔn)備工作存在的問題

在鋼結(jié)構(gòu)建筑施工前可能存在施工人員對設(shè)計圖紙理解不充分，對鋼結(jié)構(gòu)安裝前的檢查工作不夠深入仔細，構(gòu)件和設(shè)備在施工場地堆放較亂等情況。

4.2 鋼結(jié)構(gòu)施工過程中存在的問題

在鋼結(jié)構(gòu)建筑施工過程中的一些關(guān)鍵環(huán)節(jié)和步驟可能會出現(xiàn)一些問題。如螺栓的預(yù)埋工作中出現(xiàn)差錯，可能會造成構(gòu)件局部或整體的偏移；鋼柱的吊裝工作和鋼梁的吊裝工作沒有對吊裝質(zhì)量進行必要的校準(zhǔn)，造成吊裝質(zhì)量不合格；構(gòu)件連接出現(xiàn)問題，由于螺栓表面存在油污、銹蝕等雜質(zhì)，螺栓孔有毛刺等原因，造成在螺栓緊固時不滿足相應(yīng)的設(shè)計要求。

5 鋼結(jié)構(gòu)建筑在施工環(huán)節(jié)問題的解決措施

5.1 施工前的準(zhǔn)備工作

5.1.1 加強施工圖紙的會審

施工圖紙是施工過程中的依據(jù)，在工程開展之前，要組織專門的人員了解工程的圖紙和相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范、技術(shù)和工藝條件，充分理解圖紙所傳遞的含義。另外，也要組織專門的技術(shù)人員對圖紙會審，對可能出現(xiàn)的問題再細心檢查，避免因為圖紙出現(xiàn)問題而影響工程的進度和質(zhì)量[3]。

5.1.2 加強鋼結(jié)構(gòu)安裝前的檢查

吊裝機械的鋼絲繩和其他重要的配件要進行檢查，保證其良好的性能，如塔吊在選擇時應(yīng)考慮根據(jù)建筑物的特點、現(xiàn)場的施工條件、不同塔吊的型號選用來進行檢查。

5.1.3 構(gòu)件的運輸、驗收和堆放方法的制定

一般施工的場地都較小，所以對各種材料和構(gòu)件的運輸和堆放有較高的要求。在施工開始時，鋼結(jié)構(gòu)的數(shù)量較多，往往需要堆疊數(shù)層，如果沒有科學(xué)合理的計劃，就會造成各種物資材料進場時的混亂，可能相應(yīng)的構(gòu)件都存放不下。所以要根據(jù)施工的具體要求，合理規(guī)劃構(gòu)件進場順序和堆放地點，保證各種構(gòu)件和物資有序的排放，創(chuàng)造良好的施工條件。

5.2 施工過程中

5.2.1 螺栓的預(yù)埋工作

必須保證預(yù)埋的螺栓位置非常精確，不然容易造成鋼柱在安裝時很困難，并且還會影響安裝的質(zhì)量。所以，在進行預(yù)埋工作時要對其位置進行嚴(yán)格的控制，控制標(biāo)高基準(zhǔn)線和基礎(chǔ)軸線，埋設(shè)完成后要進行兩次復(fù)測，第1次在埋設(shè)并且定位后進行測量，第2次測量需在澆筑完基礎(chǔ)混凝土，并待其堅固后再進行，在復(fù)測過程中如果發(fā)現(xiàn)位置的移動超過一定的范圍，需要進行重新埋設(shè)。

5.2.2 鋼柱和鋼梁的吊裝工作

鋼柱和鋼梁的吊裝工作，要做好校正和固定工作，在完成吊裝后要及時的對吊裝質(zhì)量進行復(fù)檢，可以使用纜風(fēng)繩進行復(fù)校，如果條件不允許可以采用千斤頂或調(diào)整桿校正，在對鋼柱復(fù)校進行時，柱腳底板和基礎(chǔ)間間隙需墊入墊鐵，然后將錨固螺栓擰緊，焊接墊鐵，拆掉纜風(fēng)繩。

5.2.3 鋼結(jié)構(gòu)螺栓的連接

在安裝高強螺栓之前，應(yīng)先將接頭的摩擦面清潔干凈，還應(yīng)保持其整潔干燥，不能有毛刺、飛邊、污垢等，除了設(shè)計的要求之外，一般不在摩擦面涂漆。在結(jié)構(gòu)架調(diào)整完后再進行高度螺栓的安裝，并對結(jié)合部分進行校正，去除結(jié)合件的變形、錯孔和錯位，結(jié)合部的摩擦面貼緊實后，安裝高強的螺栓。

6 結(jié)語

鋼結(jié)構(gòu)隨著新材料、新技術(shù)的不斷問世，并且因為其強度高、自重輕、施工快、承載力強等優(yōu)點，使其在高層建筑中得到了較廣泛的應(yīng)用。但由于其在我國起步較晚，鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計在人員培訓(xùn)和制度審核上都需要加強；另外，鋼結(jié)構(gòu)施工作為一門剛興起的技術(shù)，各個企業(yè)的施工水平不一致，容易造成工程的質(zhì)量隱患。因此，隨著鋼結(jié)構(gòu)高層建筑的不斷發(fā)展，各個企業(yè)要及時總結(jié)已有的設(shè)計和施工經(jīng)驗，提高相關(guān)的技術(shù)水平，滿足市場對高質(zhì)量鋼結(jié)構(gòu)高層建筑的要求。

參考文獻

[1] 陸總兵，陸健.鋼結(jié)構(gòu)高層住宅設(shè)計與施工中問題的探討[A].第四屆全國鋼結(jié)構(gòu)工程技術(shù)交流會論文集[C].2012：407-409.

[2] 張建強，斯群.建筑鋼結(jié)構(gòu)的施工技術(shù)與質(zhì)量管理[J].城市建筑，2012（10X）：40-41.

[3] 郎廣軍，張培黨.建筑鋼結(jié)構(gòu)施工管理的探討[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2010（019）：191.

基金項目：本文受省教育廳高校青年教師出國研修項目資助