周均來

高層鋼結(jié)構(gòu)的質(zhì)量管理要點

周均來

文章根據(jù)高層鋼結(jié)構(gòu)施工特點分析，從材料的預(yù)制、預(yù)檢、吊裝、主要的焊接工藝、螺栓連接等方面闡述一下高層鋼結(jié)構(gòu)的質(zhì)量量管理要點。

鋼結(jié)構(gòu)；預(yù)檢；吊裝；焊接；高強(qiáng)螺栓

鋼結(jié)構(gòu)因為擁有一系列優(yōu)勢，在高層鋼結(jié)構(gòu)在住宅以及公用建筑上的應(yīng)用越來越廣。高層鋼結(jié)構(gòu)主要分為純框架、框架-支撐（剪力墻）、錯層桁架、外筒式、筒體等結(jié)構(gòu)體系。現(xiàn)代高層鋼結(jié)構(gòu)廣泛選取低碳鋼（普通碳素鋼）、普通低合金鋼、熱處理低合金鋼（淬火回火合金鋼）等鋼材作為高層鋼結(jié)構(gòu)的母材，按構(gòu)件類型分采用最多有H型鋼、壓型鋼板、厚度方向性能鋼板、薄壁鋼管等。

1 鋼結(jié)構(gòu)材料的預(yù)檢

高層鋼結(jié)構(gòu)的鋼材都需要在工廠預(yù)制做，材料出廠前應(yīng)該組織相關(guān)單位全數(shù)檢查鋼材的品種、數(shù)量、規(guī)格、尺寸等是否與設(shè)計圖符合。同時檢驗鋼材的表面質(zhì)量，表面不得存在結(jié)疤、裂紋、折疊和分層等缺陷，其最大深度不得大于該鋼材厚度負(fù)允許偏差值的二分之一。此外還需要全數(shù)檢查質(zhì)量合格證明文件、檢驗報告、運輸記錄等資料是否齊全。如遇到國外進(jìn)口的鋼材、鋼材混批、鋼材質(zhì)量保證書上的項目少于設(shè)計所要求的項目、板厚大于40mm同時設(shè)計有幾項性能要求的厚鋼板、設(shè)計有要求復(fù)驗或者對鋼材質(zhì)量有疑義等情況的都需要進(jìn)行抽樣復(fù)驗，復(fù)驗結(jié)果應(yīng)該符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)以及設(shè)計要求。此外，也要檢查鋼結(jié)構(gòu)臨時堆放場地是否平整，以免生產(chǎn)出來的構(gòu)件因為堆放過高而導(dǎo)致變形，若發(fā)現(xiàn)變形必須矯正后方可使用。

2 高層鋼結(jié)構(gòu)安裝

2.1 鋼結(jié)構(gòu)的吊裝

高層鋼結(jié)構(gòu)的安裝采用塔式起重機(jī)進(jìn)行吊裝。附著式的塔式起重機(jī)要注意錨固點的選擇，內(nèi)爬式塔式起重機(jī)要確定好爬升的位置。吊裝方法一般分為平吊和立吊兩種方法，吊裝過程當(dāng)中應(yīng)該按照構(gòu)件的大小、形狀等計算構(gòu)件重心以確定吊點。難以計算重心的，可加設(shè)倒鏈協(xié)助確定重心，構(gòu)件平衡后方可起吊，同時構(gòu)件安裝所需的零件附件等應(yīng)與構(gòu)件一起起吊，保證“一件一吊”安裝完畢。

2.2 安裝流水段的劃分

安裝施工前應(yīng)該按照工程的實際情況進(jìn)行平面流水段或立面流水段的劃分。平面流水段的劃分原則是保證鋼結(jié)構(gòu)在安裝過程中的對稱性、整體穩(wěn)定性以及施工的便捷性，施工應(yīng)該從中央向四周擴(kuò)展，以此減少焊接造成的結(jié)構(gòu)誤差；立面流水段的劃分以一節(jié)鋼柱（因設(shè)計問題，各節(jié)所含層數(shù)可能不一）為單位，每單位的安裝應(yīng)先安裝主梁或鋼支撐，其次把帶狀的桁架安裝成框架，最后安裝次梁、樓板及非結(jié)構(gòu)構(gòu)件，同時塔式起重機(jī)的提升、頂升、錨固等都應(yīng)滿足組成框架的施工需要。無論是平面流水段或者立面流水段的劃分，施工過程中為免產(chǎn)生混亂，需要編制詳細(xì)的鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件安裝順序表，清楚注明每一個構(gòu)件節(jié)點的型號大小。連接的方法以及相應(yīng)構(gòu)件螺栓的數(shù)量，焊接量，焊接形式，有條件的應(yīng)附上構(gòu)件圖片，合理的進(jìn)行施工規(guī)劃的編排。

3 高層鋼結(jié)構(gòu)的連接施工

建筑鋼結(jié)構(gòu)是一種由鋼材制作，通過預(yù)制工廠加工成型，施工現(xiàn)場拼裝而形成的結(jié)構(gòu)，所以構(gòu)件之間的連接點是形成鋼結(jié)構(gòu)并保證結(jié)構(gòu)安全正常工作的重要組成部分。鋼結(jié)構(gòu)的最常見的連接方式有焊接連接和高強(qiáng)螺栓連接兩種方式。

3.1 焊接連接

焊接的工藝按照不同的焊接方法確定。焊接工藝的確定主要是根據(jù)設(shè)計圖紙以及現(xiàn)場施工條件的要求，按照被焊構(gòu)件的品牌、材料特性、化學(xué)成分，結(jié)構(gòu)類型，焊接性能要求來選定。而高層鋼結(jié)構(gòu)柱與柱、柱與梁之間的焊接的一般采用坡口焊的形式。

（1）坡口焊的焊接流程詳見圖1。

圖1 焊接流程圖

（2）坡口焊的工藝：正常情況下，鋼板厚度大于5cm的碳素結(jié)構(gòu)鋼和厚度大于3.6cm的低合金結(jié)構(gòu)鋼，在構(gòu)件焊接前后要進(jìn)行預(yù)熱和后熱兩道工序。預(yù)熱的作用是用來減緩焊接區(qū)域的激熱和速冷效應(yīng)，避免因為溫度驟變而導(dǎo)致鋼材產(chǎn)生裂紋。此外對于約束力大的接頭，預(yù)熱后可以減小因溫度變化大而產(chǎn)生的收縮應(yīng)力同時排除焊接區(qū)的水分和濕氣，以免產(chǎn)生氫氣。預(yù)熱溫度按規(guī)范要求一般控制在攝氏100到150度之間，后熱溫度應(yīng)按照構(gòu)件類型通過試驗確定。構(gòu)件的預(yù)熱區(qū)一般設(shè)在焊道兩側(cè)，焊道兩側(cè)預(yù)熱的寬度應(yīng)是焊件厚度的2倍以上，同時不得小于10cm。環(huán)境溫度低于攝氏0度時，預(yù)熱和后熱溫度應(yīng)根據(jù)構(gòu)件的類型以及工藝試驗確定。柱子與柱子之間對接焊的時候應(yīng)同時由兩名持證焊工在構(gòu)件的兩個對角等溫、等速對稱焊接，避免兩頭變形量不一導(dǎo)致柱子安裝出現(xiàn)傾斜或位移，影響施工質(zhì)量。柱與梁接頭的焊縫一般先進(jìn)行鋼梁的下翼緣板的焊接，然后焊上翼緣板，梁的兩端“先焊一端冷卻一端”到常溫狀態(tài)再焊另一端，以免兩端溫度不一導(dǎo)致施工誤差。焊縫收縮值受周圍已安裝構(gòu)約束影響程度的不同，收縮值也不同，在焊接的過程中應(yīng)根據(jù)工藝試驗測出收縮值，反饋到加工廠，作為以后構(gòu)件加工的參考。

（3）鋼結(jié)構(gòu)焊縫質(zhì)量檢驗分三級。①一級焊縫檢驗的要求：所有焊縫都需要進(jìn)行外觀檢查和超聲波檢查，焊縫長度的百分之二以上進(jìn)行X射線放射檢查，同時至少留有一張X光底片作為施工資料歸檔；②二級檢驗的要求：所有構(gòu)件的焊縫都需要進(jìn)行外觀檢查，其中50%的焊縫長度進(jìn)行超聲波檢查，而且檢查合格；③三級檢驗的要求：所有構(gòu)件焊縫進(jìn)行外觀檢查。一般情況下，鋼結(jié)構(gòu)高層建筑的焊縫質(zhì)量檢驗屬于二級檢驗。檢查時如發(fā)現(xiàn)有焊縫質(zhì)量不合格的情況，應(yīng)將不合格部分進(jìn)行返修，

返修部位按同種施工工藝補(bǔ)焊，補(bǔ)焊完成后再進(jìn)行檢查。同部位的同一條焊縫，補(bǔ)焊不得超過2次，否則要更換母材。

3.2 高強(qiáng)螺栓連接

高強(qiáng)螺栓連接副包括螺栓、螺母、墊圈三個構(gòu)件，高強(qiáng)螺栓分為摩擦型連接和承壓型連接。在設(shè)計值范圍下，摩擦型連接以連接件之間產(chǎn)生相對滑移作為承載能力極限狀態(tài)；承壓型連接以螺栓或連接件達(dá)到最大承載能力作為承載能力極限狀態(tài)。承受動力荷載、反復(fù)荷載以及冷彎薄壁型鋼構(gòu)件的連接不宜使用承壓型連接，摩擦性連接是高層鋼結(jié)構(gòu)中最常見的連接方式，但是摩擦型連接的環(huán)境溫度達(dá)到攝氏100～150度時，設(shè)計承載力會相應(yīng)降低10%。

（1）高強(qiáng)度螺栓連接副的安裝和緊固，各層鋼板之間如發(fā)生錯孔的情況，可以使用鉸刀擴(kuò)孔調(diào)正。安裝高強(qiáng)螺栓時，應(yīng)將螺栓自由投入，同一組高強(qiáng)螺栓宜按同一方向穿入螺孔。安裝高強(qiáng)度螺栓時，構(gòu)件的摩擦面應(yīng)保持干凈，不得在雨中安裝。梁與柱之間接頭為腹板栓接或者翼緣焊接時，應(yīng)先進(jìn)行腹板栓接后進(jìn)行焊接的方式施工。高強(qiáng)螺栓的擰緊應(yīng)從構(gòu)件螺栓群中間部位開始向四周擰進(jìn)，逐個擰緊。大六角頭高強(qiáng)度螺栓施工使用的扭矩扳手，施工前必須進(jìn)行校正，扳手扭矩誤差在±5%內(nèi)，校正用的扳手，扭矩誤差在±3%內(nèi)。高強(qiáng)螺栓宜通過初擰、復(fù)擰和終擰達(dá)到擰緊。大六角頭高強(qiáng)螺栓的初擰扭矩為施工扭矩的百分之五十左右，復(fù)擰扭矩和初擰扭矩的數(shù)值應(yīng)該相等，終擰扭矩的數(shù)值等于施工扭矩 。扭剪型高強(qiáng)螺栓的初擰扭矩為0.065Pc·d，復(fù)擰扭矩等于初擰扭矩。用專用扳手進(jìn)行終擰，直至擰掉螺栓尾部梅花頭為止，高強(qiáng)螺栓的初擰、復(fù)擰、終擰一般要在24小時內(nèi)完成。

（2）高強(qiáng)度螺栓的緊固方法一般有扭矩法、轉(zhuǎn)角法，扭剪型高強(qiáng)度螺栓三種。最常見的大六角頭高強(qiáng)度螺栓一般采用扭矩法和轉(zhuǎn)角法緊固。轉(zhuǎn)角法，就是根據(jù)各層鋼板之間緊密接觸之后，螺母的旋轉(zhuǎn)角度和高強(qiáng)度螺栓的預(yù)拉力成正比關(guān)系確定的一種方法。緊固螺栓施工的時候，先是使用短扳手把螺帽擰至不轉(zhuǎn)動的位置，然后換用長扳手把該螺帽擰到規(guī)定的位置，這樣就能實現(xiàn)把螺栓與螺帽擰緊起到固定的作用以達(dá)到預(yù)拉力，這種方法是使用最多的一種方法。扭矩法，根據(jù)扭矩M與預(yù)拉力成正比的關(guān)系，施工時先使用普通的扳手把螺帽初步擰緊，然后采用可顯示扭矩值的專用扳手?jǐn)Q至設(shè)計的扭矩值。扭剪型高強(qiáng)度螺栓有一特制尾部，采用帶有兩個套筒的專用扳手緊固。高強(qiáng)度螺栓連接應(yīng)在完成1h后，48h內(nèi)檢查終擰數(shù)值是否符合設(shè)計要求。抽查數(shù)量不少于節(jié)點總數(shù)量的10%，同時不得少于10個節(jié)點，抽查的每個節(jié)點按螺栓數(shù)為節(jié)點總螺栓數(shù)的10%，同時不得少于2個。

4 結(jié)束語

隨著國內(nèi)鋼結(jié)構(gòu)拼裝工藝以及技術(shù)的發(fā)展，而且鋼結(jié)構(gòu)拼裝建筑有速度快，質(zhì)量好等諸多優(yōu)點，國內(nèi)主要大城市的高層建筑都開始采用鋼結(jié)構(gòu)體系建設(shè)。必須從鋼結(jié)構(gòu)的預(yù)檢、安裝、連接、防腐等方面加強(qiáng)控制，才能促進(jìn)高層鋼結(jié)構(gòu)質(zhì)量的提升。

[1]張明軒.鋼結(jié)構(gòu)工程的施工質(zhì)量控制[J].鋼結(jié)構(gòu),2004,(6):56-57+61.

[2]王燈奎,吳標(biāo)清.鋼結(jié)構(gòu)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用策略分析[J].住宅與房地產(chǎn),2015,(28):117.

[3]宮曙光,周榮濤.冶金工業(yè)廠房鋼結(jié)構(gòu)的安裝施工技術(shù)研究[J].冶金叢刊,2016,(4):38.

[4]申健,韓冰.高層住宅鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計探析[J].住宅與房地產(chǎn),2016,(27):62.

TU391

A

2096-2789（2016）11-0133-02

周均來（1987-），男，廣東中山人，研究方向：建筑工程管理,身份證號： 442000198703274279。