《钢 结 构 施 工 技 术》
读 书
报
告
姓 名： 吴 耀
学 号：1011111127 指导老师： 谢华刚
日 期： 2013.6
摘要：本学期学了《钢结构施工技术》这门课程，由谢华刚老师执教，内容很丰富，学完了有种受益匪浅的感觉，下面为这学期的读书报告。钢结构以质量轻、抗震性能好、强度高、塑性韧性好，施工速度快等优点在工业厂房、层住宅、豪华写字楼等项目广泛应用。钢结构材料、用途也越来越多样化，建筑钢结构施工技术也在被广泛的运用和实施，所以对其施工技术的规范需进行更多的了解，加强施工时工程的安全、质量体系措施。
关键字：钢结构 ；施工 ；读书报告
《钢结构施工技术》学习心得
一、钢结构建筑简介
钢结构是指以钢材为材料做成受力构件的结构，强度高，自重轻、施工速度快、抗震性能好、节能环保及工业化程度高这些特点都是钢结构建筑的优点，因此其成为了我国十五期间重点推广项目之一。最近几年里，建筑业蓬勃发展尤其是在城市建筑上，由于城市的地理条件所限制，高层钢结构工程便开始成为了城市建筑业的主流。在这种背景下，钢结构安装的施工顺序的精确确定、施工安装质量的提高便成为了保证整个工程质量的工期的重点工作对象。钢结构的安装要是在施工过程中出现了问题，轻者会影响工期，破坏结构外观，浪费材料等；重者则可能会造成人员的伤亡，甚至给社会带来严重的不良影响。因此，如何精确地确定钢结构安装的施工顺序和采用多种措施提高施工安装的质量便是钢结构工程施工的关键。
二、钢结构的施工技术
（一）钢结构基础施工技术 1.螺栓的预埋和安装
钢结构基础技术是关键。比如地脚螺栓的精度关系到钢结构定位，位置应给予严格控制，施工中严格控制基础轴线位移控制在±2.0mm范围内, 预埋螺栓标高偏差控制在±5.0mm以内，埋设后要进行两次复测。如果地脚螺栓预埋有困难，可以加工制作定位钢板辅助螺栓定位。对高强螺栓的安装和加固，更应该严格按规程操作。螺栓穿入方向要保持一致，决不能强行穿入螺栓，注意垫圈的朝向和一致性。螺栓紧固时分析实际情况，可以按初拧、终拧或者初拧、复拧和终拧进行操作。
2.吊装
钢柱吊装：钢柱是决定钢结构工程中的主要竖向构件，在吊装时必须既保护之前的柱脚螺栓，又要保证钢柱本身安全。根据实际情况可采用双机吊装或者单机吊装。钢柱吊装就位后，要按规范规定的数值进行校正，长度误差不得超过±3.0mm, 垂直偏差应校正到零。
钢梁吊装: 钢梁在吊装前,应做好安全防范措施和吊装方案设计。吊点的数目和位置、一次性吊装的钢梁数目和是否地上组装梁柱结合体后再吊装。吊装方案既要根据工程要求又要符合操作规范，不可造次。
3.焊接
钢结构焊接是指被焊工件在焊条的作用下，通过加热、加压或两者并用，使工件形成永久性不可拆分连接的工艺过程。影响焊接质量的因素很多，从施工主体上必须严格控制：焊工必须持证上岗，按规程操作；现场设备配备齐全，防网、防雨措施得力；焊条必须质量保关；焊缝清渣自检及时合格；钢结构焊接常见的有电弧焊、埋弧焊、CO2实焊丝气体保护焊、CO2药芯焊丝气体保护焊、电渣焊和栓钉焊等。
现场焊接的原则是减少焊接变形和降低焊接应力。焊接顺序从主到次、从中心框架向四周扩展。焊接质量的优劣在相当程度上与焊接坡口的形式与坡口的尺寸有很大关系。在施工前先要做好焊接规划, 采用合理的焊接方法，施工时要按规划操作，验收时应按照国家最新《建筑钢结构焊接规范》进行检验，Ⅰ级焊缝的探伤比例为100% ，Ⅱ级焊缝的探伤比例为20%，Ⅲ级焊缝无需探伤，但要求焊缝外观无气孔、夹渣、弧坑、裂纹等缺陷。
（二）钢结构创新施工技术
1.大跨度吊装滑移
大跨度空间钢结构体系是现代钢结构发展趋势，符合与时俱进的发展规律。在已有的钢结构建筑中，成功的案例很多。
2.大型钢屋盖整体提升
智能微机液压整体提升技术是近年来建筑钢结构施工领域的创新技术。其主要工作原理是帕斯卡液压原理，根据各作业点要求组合液压千斤顶集群，在微机智能控制下操作，平稳整体提升，其难点是移位过程中要确保大型结构的原始姿态。
3.应用软件分析和仿真
近年来，我国在钢结构施工安装方面运用了软件仿真模拟技术，对复杂钢结构和复杂施工情况进行仿真，并通过仿真代替大量试验，既保证了施工精准，又提高了施工效率。创建三维实时动态仿真，完成各种构件装配、吊装试验和优化施工过程，还能提前发现施工方案中的问题并及时纠正，减少工地试拼装工序，达到事半功倍的效果
三、钢结构的常用钢 (一)碳素结构钢
目前国内钢结构用钢的品种主要是普通碳素结构钢和低合金高强度结构钢。碳素结构钢（非合金钢）
1.碳素结构钢是最普遍的工程用钢建筑钢结构中主要使用低碳钢(其含量在0.28%以下)。按国家标准《碳素结构钢》GB700-1988，碳素结构钢分5个牌号，即Q19
5、Q
315、Q2
35、Q2
55、Q275。其中Q235钢厂为一般焊接结构优先选用。
2、牌号及其表示方法
国标《碳素结构钢》（GB700—88）中规定，牌号由代表屈服点的字母、屈服点数值、质量等级符号、脱氧方法等四部分按顺序组成。其中以“Q”代表屈服点；屈服点数值共分19
5、
215、2
35、255和275MPa五种；质量等级以硫、磷等杂质含量由多到少，分别为A、B、C、D符号表示；脱氧方法以F表示沸腾钢、b表示半镇静钢、Z、TZ表示镇静钢和特殊镇静钢，Z和TZ在钢的牌号中予以省略。 例如：Q235—A·F表示屈服点为235MPa的A级沸腾钢
3、选用
一方面要根据钢材的质量、性能及相应的标准；另一方 面要根据工程使用条件对钢材性能的要求。
国标将碳素结构钢分为五个牌号，每个牌号又分为不同的质量等级。一般来讲，牌号数值越大，含碳量越高，其强度、硬度越高，但塑性、韧性越低。硫、磷含量低的D、C级钢的质量优于B、A级钢。特殊镇静钢、镇静钢质量优于半镇静钢，更优于沸腾钢，当然质量好的钢成本也高
工程结构的荷载类型、焊接情况及环境温度等条件对钢材性能有不同的要求，选用钢材时必须满足。一般情况下，沸腾钢在下述情况下是限制使用的：
（1）在直接承受动荷载的焊接结构。 （2）非焊接结构而计算温度低于或等于—20℃ 时。
（3）受静荷载及间接动荷载作用，而计算温度等于或低于—30℃ 时的焊接结构。
4.钢的牌号和化学成分
（二）低合金高强度结构钢
1.低合金高强度结构钢比碳素结构钢含有更多合金属元素，属于低合金钢的范畴（其所含合金总量不超过5%）。低合金高强度结构钢的强度比碳素结构钢明显提高，从而使钢结构构件的承载力、刚度、稳定三个主要控制指标都能有充分发挥，尤其在跨度或重负载结构中优点更为突出。
2.按国家标准《低合金结构钢》GB/T1591-94，钢分为5个牌号，即Q295﹑Q345﹑Q390﹑Q420﹑Q460。其中Q345最为常用，460一般不用于建筑钢结构工程。
四、钢结构的特点
钢结构构件较小，质量较轻，便于运输和安装，便于装拆、扩建。 适用于跨度大、高度高，承载重的结构。 1.钢材的材质均匀，质量稳定，可靠度高；
2.钢材的强度高，塑性和韧性好，抗冲击和抗振动能力强；
3.钢结构工业化程度高，工厂制造，工地安装，加工精度高，制造周期短，生产效率高，建造速度快； 4.钢结构抗震性能好； 5.耐腐蚀和耐火性差。﹑
五、绿色施工
在保证质量。安全等基础要求的前提下，通过科学管理和技术进步，最大限度地节约资源，减少对环境负面影响，实现“四节一环保”（节能、节材、节水、节地和环境保护）的建筑工程施工活动。
（一）绿色施工项目的基本规定
1．建立绿色施工管理体系和管理制度，实施目标管理。 2．根据绿色施工要求进行图纸会审和深化设计。
3．施工组织设计及施工方案应有专门的绿色施工章节，绿色施工目标明确，内容应涵盖“四节一环保”要求。
4.工程技术交底应包含绿色施工内容。
5.采用符合施工要求的新材料、新技术、新工艺、新机具进行施工。 6.建立绿色施工培训制度，并有实施记录。
8.采集和保存过程管理资料、见证资料和自检评价等绿色施工资料。 9.在评价过程中，应采集反应绿色施工水平的典型图片或影像资料。
（二）发生下列事故之一，不得评为绿色施工合格项目 1.发生安全生产死亡责任事故。 2.发生重大质量事故，并造成严重影响。 3.发生群体传染病、十五中毒等责任事故。
4.施工中因“四节一环保”问题被政府管理部门处罚。
5.违反国家有关“四节一环保”的法律法规，造成严重社会影响。 6.施工扰民造成严重影响。
（三）钢结构建筑的绿色施工 1.资料审核
审查施工单位现场拼装、吊装和安装的施工组织设计，重点审查施工吊装机具起吊能力施工技术措施、垂直度控制方法和屋架外形控制措施 ，特殊的吊装方法应有详细的工艺方案。审查施工单位的焊接工艺评定报告、焊工合格证、工作人员资格证书，其中焊接工艺评定报告的焊接接头形式、焊接方法及材料的覆盖性、焊工合格的焊接方法、位置、有效期等方面的内容，都要符合施工规范要求，严禁无证上岗。特别应注意焊接工必须有全位置焊接的证书，而不是一般水平位置焊工证书
2.建筑设计
在钢结构设计的整个过程中都应该强调“概念设计”，它在结构选型和布置阶段尤其重要。在钢结构设计中应该从整体结构体系与分体系之间的力学关系、震害、破坏机理、试验现场和工程经验中所获得设计思想，对一些难以做出精确性质分析或规范未规定的问题，从全局的角度来确定控制的布置及细部措施。
3.成本预算
首先，要降低材料损耗。要保证各种材料的有效利用，杜绝原材料不合格使用而造成让费现象。其次，加强定额管理。施工前由项目预算员测算出各工种、各部位的预算定额，然后有专业施工员根据预算定额，分任务给个施工班组，是每个工作人员明白施工目标，把经济效益与职工的劳动紧密的结合起来，充分调动职工的劳动积极性。
4.施工方法
在钢结构安装于防护工作中，应建立科学有效的保障和操作规范。施工，必须保证钢构件全部安装，使之具有空间刚度和可靠稳定性。在安装之前，准备工作要充分，包括现场清洁，修筑道路，运输构件，构件的到位、堆放、拼装、加固、检查清理、弹线编号及吊装机具的准备等。另外，钢结构的测量，这是钢结构工程的关键程序，关系整个工程质量。测量的主要内容是：土建工序交接的基础点的复制和钢柱安装后的垂直控制、沉降观察。
5.安全管理
贯彻国家劳动保护政策，严格执行施工企业有关安全、文明施工管理制度和规定。明确安全施工责任，贯彻“谁施工，谁负责安全”的制度，责任到人，层层负责，切实地将安全施工老实处。加强安全施工宣传，在施工现场显著悬挂标语、警示牌，提醒施工人员：施工人进入施工现场需佩戴安全帽：施工机具、机械每天使用前要例行检查，特别是钢丝绳、安全带每周还应进行一次性能检查，确保完好。
6.设备选用
施工单位应尽量选用高性能、低噪音、少污染的设备，施工区域和非施工区域间设置标准的分隔设施，习惯现场使用的热水锅炉等必备使用清洁燃料，市区（距居民区1000米范围内）禁用柴油冲击桩机、震动桩机、旋转桩机和柴油发电机，严禁打导管和钻杆，控制高噪音污染，综合利用建筑废料，照明灯必须采用俯视角，避免光污染等。
7.环境保护
为了达到绿色施工的目的，首先，现场搭建活动房屋之前应按规划的要求的相关手续，保证搭建设施的材料符合规范，工程结束后，选择有合法资质的拆除公司临时设施拆除，其次，建设单位或者施工单位应采取相应方法，隔离地下水进入的、施工区域，限制施工降水。最后还要控制好施工扬尘，保持建筑环境的和谐。施工单位还要做好渣土绿色运输、降低声、光排放等，保证建筑活动符合绿色要求。
六、钢结构施工未来的发展前景
钢结构施工设计广泛的用于各种大、中建筑类型。
1、大跨度结构：体育场、馆、会展中心、会堂、剧场、飞机库、机车库等。
2、高层建筑：
3、工业建筑
设有大吨位吊车，炼钢车间，船体车间，水压机车间。
4、轻钢结构
5、高耸结构(塔桅结构)
高压输电塔，微波站，雷达站，火箭发射塔，海洋石油平台。 随着现代建筑技术发展，塔桅结构由单一功能向多功能方向发展。
6、活动式结构 水工钢闸门，升船机。
7、可拆卸或移动的结构
钢栈桥、移动式平台，发挥钢结构重量轻，便于运输和安装的优点。
8、高压容器和大直径管道
9、抗震要求高的结构
10、特种结构
钢烟囱、钢水塔，纪念性建筑、城市大型雕塑
七、工程实例
（一）、工程概况
某项目总建筑面积5489m2,建筑高度95m，大楼主体采用钢结构。工程设计耐久年限50年,结构安全等级为一级,基础采用1.2m厚筏板式钢筋混凝土基础,强度等级C35。内为地下三层,地上十四层。工程施工中遇到了很多困难,钢管柱承插施工关键技术就是其中之一。
（二）、钢管柱承插施工关键技术
(1)技术特点及难点
该建筑主体为钢结构,结构形式采用钢框架一支撑体系。其中钢柱为直径600mm,厚度为30mm、25mm、20mm 的焊接直缝钢管, 用钢量2380余吨。材质除钢柱Q345C外, 其余均为Q345B。每个楼层在明层外框的角柱上沿着45度角平分线向内收缩,内收200-300mm不等,该承插节点钢柱共计96根。
在施工技术的应用中,结构逐层内收式的钢管柱承插应用率较低。但是在该项工程施工中主体钢结构所采用的便是该技术。该技术又被称作“移位法”,也就是说伴随着每一层高度的不断提升,柱子会向内以一定的比例发生位移,从而导致柱向一侧出现“内收”。
通过分析可以知道,钢管柱承插施工技术在施工过程中其难点主要内容如下:
a.钢管柱节点的组对:该节点处不但是上下钢管互相承插,同时还通过牛腿把上下钢管柱一级周边框架梁连接为整体的结构。也就是说,钢管的承插轴线、多个框架梁连接节点板所具有的标高以及方位控制都对结构标高、安装质量以及安全性有着直接的影响。正因为如此,该节点组对是作为关键控制点存在的,其也是施工过程中最难的技术点。
b.焊接难度大:该节点处的零部件不但多,而且结构复杂,同时由于受空间的限制,在进行多方位焊接是对焊接质量的要求较高。
c.钢管柱的安装:钢柱标高、轴线以及垂直度在方向控制上也是技术难点。
(2)解决方案
在起始阶段先把牛腿分开,在完成钢管承插连接的基础上,后组对牛腿的上下翼缘与连接腹板,导致钢管柱的收缩量与轴线出现严重的超差,因而对质量造成极大恶劣的影响；后从确保楼层钢管柱所具有的收缩量与轴线的要求出发,将下柱与牛腿部分组对好通过焊接完成成型,上柱是通过高空安装时将其直接插入牛腿上翼缘与下柱的承插口,这种操作方式存在的难度是不易操作,同时还要求搭设高空操作平台,也就是说需要支付较高的成本。经过研究分析,将技术确定为: 先对牛腿部分进行提前制作, 然后上柱、下柱、牛腿在1:1的胎具上组对成整体, 在此基础上进行焊接, 经过检测质量指标满足施工的各项要求,可以将其作为施工方案对施工进行指导。
(3)工艺的实施过程
a.工艺流程
工艺流程依次为: 准备、承插节点放样、胎具制作、牛腿部分组对、焊接、上下钢管柱下料、焊接内环板、开槽、组装上下钢柱及牛腿、焊接、探伤检验、进行验收、安装钢柱、校正、焊接、探伤检验以及验收。
b.放实样制作钢柱承插收缩胎具
从制作质量的层面来说,应确保牛腿部分零件的放样所具有的准确度。在具体的工艺流程中应用0.5mm的白铁皮作为基础进行样板制作,准确的放出构件大样。牛腿部分应提前进行组装,同时要完成焊接成型,包括穿心腹板也必须提前进行焊接。由于钢柱重达6.5 吨,所以在对场地的要求上是应平整坚硬,确定20mm 厚的钢板为制作胎具所用的材料。在制作的1:1胎膜上完成上下钢柱和牛腿组对, 应先组对下柱和牛腿,接下来组对上柱。
c.钢管柱节点的焊接
当对已经组装好的钢柱焊接时,应在焊接该节点处由两个焊工同时进行对称焊接,通过这种焊接方式来避免由于变形过大而出现很难校正的校正, 焊接中采用的技术是CO2气体保护焊与手工电弧焊,在焊接是应对坡口处进行打磨清理, 焊接完成后应打上焊工钢印号。钢管柱承插节点处焊缝是一级焊缝,牛腿翼缘焊接、腹板焊接以及钢柱焊缝是二级；钢管柱承插节点处焊缝要求100% 探伤检测, 其余的要求是20%探伤检测,对所发现的不合格焊缝处理后重新进行焊接,并重新进行探伤检测,一直到合格为止。
d.吊装准备
钢柱安装顺序为先建筑中部后四周,先下后上进行。钢柱有箱型与H型两种,根据钢构件的重量、长度、吊点选择的情况,准备足够的不同长度、不同规格的钢丝绳以及卡环。钢柱吊装前,必须对钢柱的中心线和标高、轴线等进行检查,并对钢柱的编号、外形尺寸、螺孔位置及直径、承剪板的方位等进行全面复核,确认无误后办理交接验收。起吊前,钢构件应横放在垫木上,钢柱起吊时不得在地面上有拖拉现象,回转时,需有一定的高度。起钩、旋转、移动三个动作交替缓慢进行,就位时缓慢下落,防止擦坏螺栓丝口。
e.钢柱的安装
钢柱的安装需在埋设地脚螺栓浇灌完砼后。安装钢柱时预留部分后浇灌砼,最后固定。安装前要对预埋件进行复测,并在基础混凝土上进行放线。根据钢柱的底标高调整好螺杆上的螺帽,并在钢柱上打好冲眼,以方便校正。然后钢柱直接安装就位。钢柱的起吊,采用单机回转法。起吊前,钢柱应横放在垫木上,柱脚板位置垫好方木,起吊时,不得使柱子在地面拖拉,必须边起钩、边转臂使钢柱垂直离地。
钢柱吊升到位后。首先将钢柱底板穿入地脚螺栓,放置在调节好的螺帽上,并将柱的四面中心线与基础放线中心线对齐吻合,四面兼顾,中心线校准确,使偏差控制在规范许可的范围以内时,穿上压板,将螺栓拧紧。每节柱的定位轴线应从地面控制线直接从基准线引上,不得从下层柱的轴线引上,结构的楼层标高可按相对标高进行。安装第一节柱时从基准点引出控制标高在混凝土基础或钢柱上,以后每次使用此标高,确保结构标高符合设计及规范要求；钢柱就位后对钢柱必须临时固定,采用四方向拉设缆风绳的方法。现场在楼板或者梁钢筋上预埋锚环以便钢柱安装时临时固定揽风绳,锚固环应留在钢柱十字线的延长线上,使其距离为该柱节高度1.5倍。
钢柱初就位后垂直度调整采用水平尺对钢柱垂直度进行初测,利用设置在纵横轴线上的两台经纬仪,用临时固定用的缆风绳、支撑、千斤顶等对柱子的垂直度进行校正,对柱子的水平位置进行处理,确认无误后进入下一步工作。首层钢柱校正完毕后,应及时催促土建单位对柱底板和基础顶面之间的空隙进行混凝土二次浇灌。钢柱定位后应及时将垫板、螺帽与钢柱底板点焊牢固。
f.钢柱轴线、标高、垂直度等偏差的控制
首先应在对节点构件完成组装的基础上进行复核, 经过检测与复核,将组装偏差控制在0.5mm内,从而有效的攻克了制作时轴线偏差超差所导致的问题。其次在安装时对轴线、标高以及垂直度进行控制,以现场情况为基础采用外控法, 以楼层为基础采用十字控制,把建筑物的中心轴线上设为桩位,除此以外在角部钢柱450轴线的位置处设置控制点, 相邻柱的之间中心间距允许偏差是1mm,下一层钢柱到上一层钢柱间距的标高允许偏差也是1mm,每节柱所确定的定位轴线必须从地面控制轴线引上来。标高可以应用相对标高控制法,利用起重机来起落调节柱的间隙,符合规定的标高要求后打入钢楔,点焊固定,将耳板高强螺栓拧紧, 标高的偏差调整在+5mm可以有效的避免焊缝收缩与柱自重压缩而产生变形。钢柱扭转进行调整,可以在柱连接耳板所具有的不同侧面加入垫板,同时拧紧高强螺栓。在钢管柱的对接焊接过程中, 应采用两台经纬仪打900进行跟踪校正, 这是因为焊工在焊接的进度、焊接风向以及焊缝冷却速度都不同的情况下, 柱-柱节点装配的间隙也存在区别,焊缝熔敷金属有区别,在这个过程中就会导致偏差, 可通过焊接来进行纠偏。
（三）、实施效果
承插的钢管柱制作改为地面进行, 牛腿部分提前制作,然后上柱、下柱、牛腿在1：1的胎具上组对成整体,并采用反变形、火焰矫正焊接, 整体吊装等措施, 减少高空作业工作量, 确保钢柱标高、轴线、垂直度、焊接等施工质量, 提高施工效率。该整套施工工艺,具有结构受力合理,抗震性能好、高空作业工作量少, 施工周期短、工程质量易于保证等特点。
八、小结
我国曾经是一个严重缺钢的国家，但今日已成钢铁大国，钢产量连续15年雄居世界第一。国家的用钢政策也从过去的“限制用钢”过渡到了“合理用钢、鼓励用钢”。钢材可以重复利用，钢结构建筑符合循环经济的发展方向，在发达国家已被广泛采用，被称为绿色建筑的最主要代表。将钢结构建筑与我国的城市化建设和保障性住房相结合，还可解决由于钢铁产能过剩而带来的就业压 力等民生问题，缓解泡沫过度的房地产市场。更重要的是，从长远来看，由于我国优质的铁矿石资 源相对缺乏，只能从国外高价进口，作为现代化工业的粮食——钢铁，必将成为制约我国大踏步地 向现代化迈进的一个“瓶颈”。当前大量建设的钢结构建筑更是一种十分宝贵的优质资源，它是一种国家长远的战略储备产业，更是国家战略新兴产业，发展钢结构建筑意义深远。
钢材虽然是不燃烧体，但就其本身耐火性来讲，远低于砖石和钢筋混凝土，钢结构建筑耐火性能差。因此，针对钢结构建筑消防安全方面存在的耐火等级先天较低的情况，应鼓励摸索研究钢结构防火保护新措施，研究耐火性能好、时效长、粘结力高的钢结构防火材料以及金属、非金属钢结构复合防火材料，积极应用建筑耐火钢，进一步提高钢结构建筑的耐火性能。绿色建筑，是未来世界建筑业的发展方向，中国与世界建筑业的节能减排任务艰巨。钢结构虽有其独特的优势，但节能减排也任重道远。如何评价和考虑钢的可再生、可循环性在节能减排中的作用仍是学术上和政策上的重要课题。
参考文献：
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