钢结构在建筑施工中的应用

0 引言

随着全球城市化进程的加速，建筑行业面临着资源短缺、环境污染和安全隐患等多重挑战。在此背景下，钢结构因其优良的性能和可持续发展特性，逐渐成为现代建筑施工的重要选择。钢材作为一种可回收利用的建筑材料，不仅具有较高的强度和韧性，还能有效降低建筑物的自重，从而在设计上提供更多灵活性。此外，钢结构的施工周期相对较短，能够显著提高施工效率，减少对环境的负面影响。因此，深入研究钢结构在建筑施工中的应用，不仅有助于推动建筑行业的技术革新，更为实现节能减排目标提供了可行路径。

1 钢结构建筑特点

1.1 节能环保

钢结构建筑在节能环保方面展现出显著优势，其材料的可回收性和再利用性。钢材作为一种高强度、低重量的建筑材料，能够有效降低建筑物的自重，从而减少基础设施的用量。这不仅降低了施工过程中的能源消耗，还减少了对天然资源的依赖。钢结构的设计灵活性使得建筑师可以创造出更为高效的空间布局，最大化自然采光和通风，进而减少对人工照明和空调系统的需求，这进一步降低了建筑的能耗 。

1.2 提高施工效率

钢结构在建筑施工中的应用显著提高了施工效率。钢结构的预制化生产方式使得构件可以在工厂内进行加工和组装，减少了现场施工的复杂性和时间成本。这种方式不仅加快了施工进度，还降低了因天气等外部因素对施工的影响，提高了工程的可控性。钢结构的拼装方式灵活多样，能够快速适应不同的设计需求和现场条件。施工团队可以根据项目的实际情况，灵活调整施工方案，从而缩短了整体施工周期。

1.3 抗震性好

钢结构在抗震性能方面的优越性，使其成为高风险地震区域建筑的理想选择。钢材本身具有良好的延展性和韧性，这意味着在地震等外力作用下，钢结构能够有效吸收和分散能量，降低发生破坏的风险。此外，钢结构的轻质特性使得建筑物的自重相对较轻，减少了地震时产生的惯性力，从而降低了结构的整体受力。现代钢结构设计通常采用合理的构造形式和连接方式，如采用预应力钢筋、抗震支撑和减震装置等，进一步增强了抗震能力。这些设计理念不仅符合国家抗震设计规范，还通过计算机模拟与实验验证，提高了抗震设计的科学性和有效性。

2 钢结构在建筑施工中的应用技术要点

2.1 项目概况

某建筑项目占地面积达44 万m2，该项目精心规划多栋功能齐全的建筑，包括综合办公大楼、大型会堂、图书馆、教学楼、学员宿舍、文体活动中心以及食堂等。整个校区的总建筑面积达 244492.09m2，其中，地上建筑层数从一层至十层不等，总面积为 188710.06m2，而地下一层则提供55782.03m的额外空间。

2.2 前期准备工作

施工前期准备是保证建筑钢结构工程吊装施工顺利进行的关键，能够为后续施工工作有序落实奠定基础。在施工的前期准备阶段有以下几点需注意：第一，结合工程现场情况和施工要求，科学调整施工方案，在业主、监理方、设计方、施工方等多个主体协同合作下，对施工方案进行审核，判断吊装施工方案是否合理，分析吊装施工方案的可行性和有效性。在对吊装施工方案进行分析时，应注意是否存在超大件或超重件吊装施工，如果有，应提前设计好专项吊装施工方案。在完成设计方案交底工作以后，需要提前进行技术与施工设备准备[2]。第二，对施工现场进行规划，分析施工现场场地分布，将待吊装施工的钢结构运送到吊装位置，保证后续施工工作可以正常进行，而且要明确吊装构件施工标准，确定好中心线、标高等，并整理相关施工信息。第三，对钢结构质量进行检测与分析，根据拟建区实际情况分析钢结构的质量与性能，可以从材料性能、结构等多方面入手，注重钢结构构件质量管理，减少施工质量问题发生。施工前期准备工作要点见表1。

表1 施工前期准备工作要点

2.3 螺栓预埋施工

在吊装施工中，螺栓预埋是一项比较重要的施工环节，施工企业在进行螺栓预埋施工时，应提前确定好预埋施工位置，保证位置准确合理，不能和施工要求之间有较大偏差。螺栓定位点需要和轴线中心靠近，对所需高级准点和预埋工作都必须提出具体施工要求。同时，施工企业还要检查螺栓轴线定位点，之后检验螺栓预埋施工完成后的浇筑固定，一共进行两次检验，施工人员在开展任何一次检验工作时都要严格按照相关标准操作，检验通过后才能开展后续施工，从而保证施工质量与安全[3]。

2.4 预拼装技术

预拼装技术是钢结构安装中一项至关重要的技术，通过在工厂或施工现场预先组装钢结构构件，可以有效检验构件的匹配度和安装精度，从而减少现场安装误差。具体而言，在预拼装过程中，构件的对接面需经过精细打磨和校正，对接间隙需控制在1mm以内，以确保现场安装时能实现精准对接。此外，预拼装还能提前发现构件制作过程中可能存在的问题，如尺寸偏差、变形等，及时进行修复和调整，从而提高整体安装质量和效率。实践数据表明，采用预拼装技术的钢结构工程，其安装精度可提高约 30% ，施工周期可缩短约 20%_⋅ 。

2.5 起吊中钢构件保护

在起吊施工中做好钢结构保护工作是非常重要的，反之则会给施工质量带来影响，导致资源浪费。在钢结构保护中需要注意的内容有：第一，在吊装施工前期，应检查钢结构捆扎是否稳定。通常来说，要想提高施工效率、保证施工质量和安全，在此环节可以采用焊接吊耳方式为吊装施工提供便利条件。如果钢结构不具备焊接吊耳施工要求，则应注重钢筋绳质量管理，通过捆扎钢筋绳方式将问题加以处理。第二，在钢结构中安装吊环以保证施工有序进行，并加入护角器来确保施工安全，避免让钢结构在吊装施工中发生碰撞。第三，在吊装施工中，应注意检查钢筋绳绑扎位置，其会影响钢结构吊装施工的安全性与稳定性。如果在钢结构吊装施工中钢结构为 H 型或工字型，应安装加筋板保证钢结构安全。起吊中钢构件保护要点见表2。

表2 起吊中钢构件保护要点

基于本建设项目的实际情况，在开展焊接前，施工人员对高强钢材的热切割面进行打磨处理，打磨厚度不小于 0.5mm ，直至露出原始金属光泽，母材的焊接坡口及两侧30～50mm内，须彻底清除气割氧化皮、熔渣、锈、油、涂料、结露等影响焊接质量的杂质，依据设计文件要求，一般按坡口角度35° 、间隙8mm处理，并进行焊前坡口尺寸检查，记录间隙、错边、焊缝原始宽度等原始数据。再检查设备，确保焊接设备完好，如：焊机、焊枪、保护气体设备等，均处于正常工作状态，焊接人员需持证上岗，焊接过程中，严格按照焊接工艺评定所得参数进行施焊，包括电流、电压、焊接速度等，确保焊接质量，采用合理的焊接顺序进行施工，如：对称焊、分段退焊等，以减少焊接应力和变形。对于需要保护气体辅助的焊接方法，要确保保护气体的流量和压力稳定，以形成对焊接熔池的渣—气联合保护，提高焊接质量，并严格控制层间温度，避免温度过高导致焊接接头性能下降[4]。

高强度螺栓靠预紧力达成构件之间的紧密结合，施工过程中要用到扭矩扳手精确把控拧紧力矩，以使预紧力达到设计要求，许可的偏差需控制在 10%以内，定时对高强度螺栓执行检测和养护，可以免除由于预紧力过小或者过大而引发的结合部位松动或者构件产生变形的情况。不论是焊接或者高强度螺栓结合，都要施工人员具有专业技能以及很强的责任心，通过科学合理的结合方式并遵照严谨的施工步骤，才可以保证钢结构在复杂环境里长期稳定运行，从而给建筑物的安全使用给予稳固的支撑。

3 建筑施工中钢结构安装质量控制措施

3.1 质量管理体系建立

在建筑施工中，需搭建完备组织架构，明确各部门、各岗位在钢结构安装质量管控中的职责。设立质量管理部门，统筹规划质量管理工作，从施工准备到竣工验收全程跟进。给施工班组分配明确质量任务，如负责构件吊装班组，要保证构件安装位置精准、连接牢固。以材料验收制度为例，规定所有进场钢结构材料都要有齐全质量证明文件，且应进行外观检查和抽样检测，避免潜在质量隐患。明确不同工序检验标准及检验方法，对于焊接工序，要按照规定进行外观检查和无损探伤检测，保证焊缝质量达标。施工现场的质检人员要及时将发现的质量问题反馈给相关部门，当发现构件尺寸偏差时，应立即通知生产厂家和设计部门，共同商讨解决方案，还应定期对质量数据进行分析总结，找出质量问题规律及根源，不断优化质量管理体系，提升钢结构安装质量。

3.2 过程质量控制

从基础预埋件施工起，需对预埋件位置、标高及水平度准确控制，若出现预埋件水平度偏差大情况，钢柱安装时不得不重新调整，将延误工期，增加成本，施工时要用精密仪器反复测量、校准，保证预埋件安装无误。构件进场验收环节需对构件尺寸、规格、外观质量进行检查，如果检测发现部分构件壁厚不达标，若直接使用，会降低结构承载能力，需及时退回更换以避免质量事故。吊装时要选对吊点，保证构件平稳起吊，避免晃动碰撞，焊接时要控制好电流、电压，焊缝质量直接影响结构安全。如果焊接时电流过大，将导致焊缝出现气孔。螺栓连接要按规范拧紧，扭矩不足会使连接松动[5]。每完成一道工序，需进行自检、互检和专检，发现问题及时整改。吊装过程中，严格按照吊装方案进行操作，控制好吊装速度和构件的姿态，避免构件碰撞变形。构件就位后，及时进行校正和固定，保证构件的安装精度。

3.3 质量验收

验收前仔细核对施工图纸、变更记录等资料，确保验收工作有的放矢，查看钢结构表面是否存在裂缝、变形、锈蚀等问题。一旦钢材在运输过程中受到不当挤压，后期在受力情况下会迅速扩展，影响建筑安全。利用激光测距仪、全站仪等高精度仪器，对构件长度、宽度、垂直度、平整度等尺寸精确测量。在安装大型钢梁时，若垂直度偏差超出允许范围，会导致整个结构受力不均，影响稳定性。采用超声、射线等方法，探测焊缝内部是否存在气孔、夹渣等缺陷。对于高强度螺栓连接，检查扭矩规定值。验收人员使用激光测距仪、经纬仪等设备，对钢柱、钢梁的安装精度进行测量，并对螺栓的拧紧力矩进行抽检，一旦发现螺栓存在松动情况，需要求施工单位进行紧固，保障钢结构整体的安全性和稳定性。当发现施工质量问题时，需要求施工单位整改，整改后重新验收，在各项指标符合质量要求后，方可投入使用。建筑施工中钢结构安装质量控制见表3。

表3 建筑施工中钢结构安装质量控制

结语

总而言之，在建筑钢结构工程中钢结构吊装施工是比较重要的组成部分，起吊施工质量与工程整体施工质量息息相关。因为钢结构吊装施工比较复杂，并且存在大量的安全隐患，为了保证施工质量和安全，施工企业应结合现场情况做好前期的准备工作，还应加强施工细节控制，采用创新的施工理念和先进施工技术，对钢结构吊装施工流程进行综合分析，保证钢结构吊装施工质量，为后续工程建设与运营奠定基础。

参考文献：

[1]张瑞，顾伟东，赵浩星，等.装配式钢结构住宅建筑施工主要技术分析[J].工程建设与设计，2024，（20）：133- 135.

[2]林加环.混凝土与钢结构工程中的建筑工程施工技术探究[J].居业，2024，（10）：239- 241.

[3] 李 志 鸿 . 装 配 式 钢 结 构 公 共 建 筑 施 工 关 键 技 术 研 究 [J]. 广 东 土 木 与 建筑，2024，31（10）：49- 52+60 .

[4]邓蕾.建筑钢结构施工的质量控制要点[J].居业，2024，（09）：79- 81.

[5]赵彦章.装配式钢结构建筑设计和施工技术研究[J].金属世界，2024，（05）：60- 67.