淺析高層鋼結構焊接現場的施工工藝

滕秀宙

摘要：隨著我國國民經濟的不斷發展，我國的建筑行業也在不斷的發展，其中高層建筑目前在我國的城市發展中占有重要的地位。高層鋼結構焊接技術是整個高層建筑施工工藝中的最重要因素，因此，相關的建設單位要加強對層鋼結構焊接現場施工工藝的研究，同時也要保證高層鋼結構建筑物的質量。本文主要分析和研究了高層鋼結構建筑的施工要點以及相關的安全措施。

關鍵詞：高層；鋼結構；焊接；工藝

中圖分類號：TU391文獻標識碼： A

一、高層鋼結構建筑的特點

(一)鋼結構材料強度高，結構自重輕

鋼結構強度高，與混凝土結構相比，鋼結構梁、柱截面面積小，可增加有效使用面積，一般高層鋼結構柱的截面積占建筑面積的3％左右，而高層混凝土結構的截面積占建筑面積的7％-9％。

(二)鋼結構施工速度快

鋼結構大部分構件在工廠生產，運往現場通過焊接或螺栓連接進行整體組裝，可以全天候作業，由于鋼結構本身可以作為承載結構的施工荷載，所以減少了施工時的模板工作，因此不僅降低成本，而且大大加快施工速度。鋼結構的施工速度約為混凝土結構施工速度的1.5倍。

(三)管線布置方便

在鋼結構的結構空間中，可采用桁架式構件或采用有空腔的構件，這樣使管線的布置較為方便，而且管線的更換、修理較為方便。但如果采用混凝土結構，梁不宜開孔，管道一般從梁下通過，從而占據一定的空間。因此，在樓層凈高相同情況下，鋼結構的樓層高度可比混凝土結構的樓層高度小，可減少外圍護墻面積。

(四)鋼結構施工環境污染少

鋼結構施工時，很少使用砂、石、土、水泥等做料，從根木上避免了塵上飛揚、廢物堆積和噪聲等污染問題。

(五)鋼結構建筑符合可持續發展政策

鋼結構產業是一項綠包環保建筑產業，它對資源、能源的利用相對合理，對環境破壞相對較少，是解決環境問題的突破口。鋼材是一種具有很高的再循環價值的材料，邊角料都可以回收利用。對同樣規模的建筑物，鋼結構建造過程中有害氣體的排放量只相當于混凝土結構的65％。

二、鋼結構建筑物施工技術的控制要點

（一）施工前的準備，包括三個方面：

1、技術準備。施工前的組織設計，要保證設計的理念充分落實到現場施工中，完善和確定施工標準以及驗收標準，規范施工方的行為，規范市場，進行重要試件的焊接工藝評定以及工藝試驗，保障后面的施工順利開展。

2、吊裝準備。當前我國在鋼結構施工上主要選用的吊裝機械是塔式起重機。塔式起重機分為外附式和內爬式兩種，隨著其高度的增加，起重機的起重量會相對減少。對內爬式起重機的鋼絲繩要格外注意，因為它決定了起重的高度。對外附式起重機要對塔身高度充分了解，判斷其是否符合工程吊裝的需要。

3、現場準備。在鋼結構建筑施工前，其現場的準備工作有：零部件和連接件的檢查以及驗收，丈量器具和測量儀器的準備等。

（二）特殊節框架以及標準節框架的施工。

1、在節框架中，存在很多結構相同的情況，我們把這種節框架稱為標準節框架。為了保證超高層鋼結構的建筑施工質量，就要對節框架的施工進行嚴格的把控，嚴格按照相關的規范標準來施工。只要嚴格規范標準節框架的施工，那么就可以保證超高層鋼結構的建筑施工。

2、特殊節框架與標準節框架的施工有所不同。由于超高層建筑在結構上的特殊要求，施工就有一些不同要求，因此，應該對特殊構件的施工制定專項技術方案，這樣才可以有效完成其安裝。底層大廳的網架結構較大，并且位于建筑的旁邊以及內部，施工條件不好，一般采用高空散裝、搭設平臺等施工方法。通常，塔吊不能整體吊裝，要采用散裝法、分段吊以及整體提升。比如屋頂花園這種比較輕的結構，一般采用散裝法。

3、鋼管的安裝。應該在分析具體數據后，確定好鋼管的傾斜數據以及偏移，根據數據開始安裝。應該依據鋼管的每節長度以及截面變化，每三層進行一次澆筑?；炷量梢圆捎酶呶徽駬v法，利用其下落時的動力達到振實的目的。

4、鋼梁吊裝可以采用兩點法。鋼梁在安裝前，必須要對鋼梁的編號、外形、連接板方位、尺寸以及位置等進行復核，確定符合圖紙要求以后在施工。安裝的順序應該是由上至下，先裝上梁、接著裝中梁、最后裝下梁。在柱牛腿與吊裝連接時，不能發生較大碰撞。如果螺栓孔發生較大錯位，需要對牛腿、梁、安裝軸線以及連接板尺寸進行復測，不可以強行安裝。由于柱牛腿與梁是通過連接板進行連接，吊裝完成后，表面通常比牛腿低，可使用千斤頂使梁的表面和牛腿對齊。鋼梁安裝完成以后，要先用沖釘定位，然后用普通螺栓臨時固定，螺栓的數量要保證不少于總數的三分之一。臨時固定工作完成以后，才可以拆掉吊梁索具。

5、主樓樓板要使用混凝土與壓型鋼板組合樓板。在鋪板之前，先測出鋼板梁頂部的標準高，并且沿著搭接方向彈出中心線，確定板的鋪放位置。壓型鋼板鋪放完以后，將各個梁的中心線，彈到鋼板上，讓搭接的位置更加清楚，保證其正確的焊接位置。

（三）焊接的施工工藝的進行

進行焊接時應裝焊墊板及引弧板。引弧板與母材焊接應牢固,其表面清潔程度要求與坡口表面相同,墊板與母材應貼緊。根據平面和立面形狀結構形式等就實際地理位置進行分區組織施工。焊接時,第一層的焊道應封住坡口內母材與墊板的連接處。然后逐道逐層累焊至填滿坡口。每道焊縫焊完后都必須清除焊渣及飛濺物,出現焊接缺陷應及時磨去并修補。如不得已而中途停焊時,應進行保溫緩冷處理。再焊前應重新按規定加熱。一個接口必須連續焊完。當對某一建筑工程進行施工時，要注重焊接的順序，結構的安裝以及高強螺栓的終擰，隨后,從平面中心選擇四面都有焊接梁的柱子作為基準柱并以此作為垂偏測量基準，并首先安排其四側都有抗彎焊接的梁，然后向四周擴展施焊。采取結構對稱，節點對稱和全方位對稱焊接的原則。在一柱節點焊接時,箱形柱的對稱兩面應由兩名焊工相對依次逆時針焊接。梁的焊接應先焊下翼緣,后焊上翼緣,以減少角變形。為應對變形問題焊接時,操作者要對稱分散分布，使收縮應力分散,以借自身的剛性抵消部分變形。焊接位置要選擇正確,以避免焊接應力釋放時產生變形。焊接時必須注重順序，應先焊構件的主焊縫，后焊次要焊縫;先焊對稱部位的焊縫,后焊非對稱焊縫;先焊收縮量大的焊縫,后焊收縮量小的焊縫;先焊對接焊縫后焊角焊縫。手工焊接較長焊縫時，應采用分段焊接的方法,由工件的中間向兩頭退焊捍接時人員應對稱分散布置,避免由于熱量集中引起變形。形狀不對稱的大型構件應將小部件組焊矯正完變形后再進行總組裝配焊接,以減少整體變形。構件焊接應經常翻動使變形互相抵消。對尺寸大和焊縫多的構件應采用分段、分層和間斷施焊的方法并控制焊接電流、焊接速度和方向一致。對焊后易產生角變形的零部件，應在焊前進行預變形處理。

三、 施工過程中保證安全的措施

（一）垂直登高措施。永久性扶梯以及臨時性的兩用電梯要保證滿足人員以及貨物的正常登高。對于拆除吊索的柱頂施工，要在其安裝之前與地面固定好，在鋼柱的側面進行臨時的固定。

（二）水平通道設施。一般都采用鋼管腳手架通道、扶手繩、工具式腳手架通道以及裝配通道板等形式。一般扶手繩在沒有安全通道的情況下，都使用尼綸或者鋼絲繩來代替。其可用于鋼梁上行走的施工人員扶繩緩行以及安全固定，確保施工人員的安全。

（三）操作平臺。鋼柱與鋼柱之間的連接一般都采用焊接的方法。必須要有供焊工使用的操作平臺。通常都用鋼管腳手架或者工具式平臺來進行平臺的搭設。在吊裝前將其固定與柱上，一起吊裝。

（四）鋼梁與鋼梁以及鋼梁與柱子之間的節點一般采用焊接以及高強螺栓形式。這些節點一般采用鋼制腳手架，懸掛梁上不僅使用靈活還便于移動。

（五）超高層鋼結構建筑在施工過程中要設有豎向防護網、挑網以及樓層水平網這三種。樓層水平網可以設置在鋼梁上，也可以設置在腳手架通道下方或者鋼梁下的掛鉤上，挑網和豎向防護網主要起到側面防護的作用。在鋼結構的施工過程中，工地實施立體交叉作業，一些材料或者工具可能由安全網的眼漏處落下，導致砸傷施工人員，因此，有必要設置隔離層。目前在施工中，隔離層經常使用壓型鋼板。一般在鋼結構的安裝過程中，可將隔離層的鋪設工作穿插于施工中，起到安全保護的作用。

結 語

超高層建筑的跨度以及高度是衡量一個國家建筑技術水平的主要指標，我國在超高層建筑上也在不斷的發展。目前，鋼結構已經在超高層建筑中被廣泛應用，鋼結構也是未來建筑業的發展趨勢。鋼結構建筑是一個工藝和技術都比較復雜的工作，隨著科技進步，越來越多的先進儀器應用到施工中，也對施工、監理、設計提出了更高要求，這還需要我們進行更深的研究。

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