文/吳強、梁軍　中國十七冶集團有限公司 安徽馬鞍山 243000

隨著我國城鎮(zhèn)化進程的加快和科學技術(shù)的進步，人們的居住環(huán)境得到改善，生活方式也有很大的改變，建筑行業(yè)呈現(xiàn)出蓬勃發(fā)展的態(tài)勢，建筑風格和建筑結(jié)構(gòu)形式也呈現(xiàn)多元化發(fā)展。磚混結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)等發(fā)展也日漸成熟，不管是從規(guī)范、設(shè)計、質(zhì)量管理都形成了一套完整、成熟的體系。傳統(tǒng)的磚、混凝土都是不可再生材料，拆除后材料利用率低，對環(huán)境的保護帶來了嚴重影響，形成難以處理的建筑垃圾，不符合國家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的要求。隨著國家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的提出，新技術(shù)、新材料、新工藝得到了廣泛的應用，鋼結(jié)構(gòu)住宅以其經(jīng)濟合理、高效和綠色環(huán)保等優(yōu)點，開始登上歷史的舞臺，這種新型建筑的工業(yè)化對改變建筑業(yè)現(xiàn)狀、實現(xiàn)建筑行業(yè)的高效可持續(xù)發(fā)展具有重要的現(xiàn)實意義。

1、鋼結(jié)構(gòu)住宅的特點

1.1　鋼結(jié)構(gòu)住宅的優(yōu)點

1.1.1　適用性高

傳統(tǒng)的房屋建筑由于所用材料的特性，在空間布置上受到建筑構(gòu)件尺寸和空間尺寸的限制。若是房屋的開間尺寸過大，就會增加結(jié)構(gòu)的尺寸，比如增加承重板的厚度、加大梁柱的截面尺寸等，既增加了結(jié)構(gòu)的重量又增大了建造成本，還影響室內(nèi)的美觀，從而限制了人們對空間的使用自由。一方面，與傳統(tǒng)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)相比，當構(gòu)件擁有相同的尺寸時，鋼結(jié)構(gòu)能夠承受更大的荷載；當結(jié)構(gòu)承受相同荷載時，鋼結(jié)構(gòu)所用材料的量更小。另一方面，建筑結(jié)構(gòu)截面尺寸的降低，可以提高房屋室內(nèi)面積的使用率，與傳統(tǒng)的磚混結(jié)構(gòu)或者鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)相比，鋼結(jié)構(gòu)的室內(nèi)面積使用率提高了6%左右。更重要的是，鋼結(jié)構(gòu)的重量輕，且鋼材具有一定的延展性，當結(jié)構(gòu)受到地震荷載破壞力作用時，可以吸收較多的能量，從而降低了結(jié)構(gòu)脆性破壞的危險程度，所以鋼結(jié)構(gòu)抗震性能好，結(jié)構(gòu)的安全性更高。有報道稱，1999年9月21日在我國臺灣發(fā)生的里氏7.6級強烈地震中，鋼筋混凝土和磚混結(jié)構(gòu)的建筑遭受嚴重破壞，破壞率達75%以上，而這次大地震中鋼結(jié)構(gòu)建筑的破壞率極小，僅占0.6%。[1]

1.1.2　綜合效益高

目前，我國的鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展水平仍然處在較低的水平，其經(jīng)濟性制約了鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展。一般而言，鋼結(jié)構(gòu)住宅的土建造價要比鋼筋混凝土住宅高10%-20%，但鋼結(jié)構(gòu)住宅在基礎(chǔ)造價上要比鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)節(jié)約30%，房屋室內(nèi)面積的使用率可提高6%左右，并且鋼結(jié)構(gòu)住宅的施工工期也比鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)縮短30%，這樣就使得建筑工程的投資資金的占用周期大大縮短，加速了資金的周轉(zhuǎn)速度。另外，鋼結(jié)構(gòu)住宅工程的施工用水少、占地少，不污染周圍環(huán)境，降低了噪聲、粉塵和建筑垃圾對周圍環(huán)境的二次污染，且拆除后鋼材的利用率高。從長遠利益出發(fā)，鋼結(jié)構(gòu)比傳統(tǒng)建筑結(jié)構(gòu)在環(huán)境保護上更具有優(yōu)勢，屬于綠色環(huán)保型建筑結(jié)構(gòu)，符合可持續(xù)發(fā)展的要求。綜合考慮，在新型建筑工業(yè)化的進程中，鋼結(jié)構(gòu)住宅的綜合效益就會越來越明顯。

1.1.3　工業(yè)化的生產(chǎn)

在現(xiàn)代建筑工程管理中，計算機的應用貫穿至工程的設(shè)計、施工、驗收、使用等整個過程始終。更先進的計算機軟件使鋼結(jié)構(gòu)住宅設(shè)計周期變短，同時實現(xiàn)了結(jié)構(gòu)構(gòu)件的標準化生產(chǎn)，所用構(gòu)件在工廠大批量加工制造，質(zhì)量和精度上得到了保證。施工上采取機械化的裝配模式，提高了施工速度和施工效率，降低了整個工程的施工周期。

1.2　鋼結(jié)構(gòu)住宅的缺點

1.2.1　材料本身的缺點

鋼材具有強度高、塑性好、韌性好等優(yōu)點，但是鋼材易受空氣中水分、氧氣等多種因素的影響而產(chǎn)生銹蝕現(xiàn)象，即其耐腐蝕性差。鋼材經(jīng)過銹蝕后，會使其本身的強度降低，影響其使用性能，而且局部的腐蝕會引起鋼結(jié)構(gòu)的集中應力，從而影響了結(jié)構(gòu)使用的安全性。另外，鋼材的耐火性差，一般常用建筑鋼材的臨界溫度為540℃，一般而言，建筑火災中火焰的溫度一般在800～1200℃之間，當建筑火災發(fā)生時，火焰的溫度會迅速升高，10分鐘內(nèi)火焰溫度就可以高達700℃，這已經(jīng)超出鋼材的臨界溫度，此時鋼材已經(jīng)失去承載能力，從而導致鋼結(jié)構(gòu)建筑物的垮塌。因此鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件要有很好的防火、防腐措施，鋼構(gòu)件表面和細部節(jié)點涂料的涂刷成為控制的重點。而鋼結(jié)構(gòu)柱體，通常和鋼筋混凝土材料共同使用，如鋼柱外包鋼筋混凝土。

1.2.2　與其他工程的整體性差

應用于住宅中的鋼結(jié)構(gòu)并不是獨立存在的一個個體，它只是住宅的主體結(jié)構(gòu)。它和墻體工程、屋面工程、水電安裝工程、防水工程等配套設(shè)施形成了一個復雜的體系。當前材料的性能和安裝等方面，與鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計在保溫、隔熱、防水以及耐久性能方面還有些不相匹配。如當前墻體材料經(jīng)常使用的是蒸壓輕質(zhì)加氣混凝土板（簡稱ALC板），它具有防水、防滲露、保溫性能好等特點被廣泛使用，但是在施工當中連接方式和細部節(jié)點的處理不當和板縫之間的密封材料的選擇不當，容易造成墻體的滲漏。

2、質(zhì)量控制要點

2.1　施工前期準備

施工圖紙會審和技術(shù)交底是施工準備的重點內(nèi)容，做好施工圖紙會審和技術(shù)交底工作是保障鋼結(jié)構(gòu)施工順利進行的前提。施工圖紙作為施工的依據(jù)，工程項目技術(shù)部門在進行施工之前應當組織相關(guān)技術(shù)人員進行審查，其一是為深入了解圖紙設(shè)計者的意圖，掌握整個工程的特點，提前找出需要解決的技術(shù)難題，其二是為了對施工圖紙進行復查，將圖紙中影響施工的問題檢查出來，防止圖紙出錯。其三是在圖紙會審的時候可以提出問題，把圖紙有疑問、漏項地方同建設(shè)單位、設(shè)計單位共同解決，有利于施工的順利進行。

技術(shù)交底是為了讓直接參與工程的施工人員能夠了解施工過程中需要注意的事項，把握影響施工質(zhì)量的關(guān)鍵點，以做到施工和設(shè)計的相結(jié)合、鋼結(jié)構(gòu)吊裝和土建施工相結(jié)合、鋼結(jié)構(gòu)和混凝土施工相結(jié)合。另外，項目技術(shù)人員要對于新技術(shù)、新工藝的施工要進行學習，對施工工藝充分了解、對工序之間的施工銜接安排得當、對施工人員做好安全技術(shù)交底工作。在保證質(zhì)量的同時安全工作作為重點控制點。

2.2　鋼結(jié)構(gòu)深化設(shè)計

作為鋼結(jié)構(gòu)工程中一項必不可少的工作，深化設(shè)計的深度、精度直接影響到鋼結(jié)構(gòu)的加工、安裝質(zhì)量；尤其是新型高層鋼結(jié)構(gòu)住宅工程，鋼筋混凝土構(gòu)件與鋼構(gòu)件的連接通常采用鋼構(gòu)預留穿筋孔、預焊鋼筋套筒、設(shè)置鋼牛腿環(huán)板與受力鋼筋焊接等方式，因此深化設(shè)計不能單純考慮鋼構(gòu)件深化，還應該細化到與鋼筋混凝土構(gòu)件的銜接，加大了深化設(shè)計的難度，因此要求深化設(shè)計人員加強與土建、鋼筋翻樣人員的密切配合，避免日后施工產(chǎn)生過多的矛盾；外墻維護結(jié)構(gòu)采用預制蒸壓加氣混凝土板（ALC板）的，由于ALC板安裝工藝要求采用鐵件與主體鋼構(gòu)件焊接固定，為保證焊接固定質(zhì)量，固定鐵件宜在鋼結(jié)構(gòu)深化設(shè)計時同步考慮，在鋼構(gòu)件加工時工廠同步完成，有條件的可利用BIM軟件進行輔助設(shè)計。

2.3　鋼結(jié)構(gòu)加工、運輸質(zhì)量控制

鋼結(jié)構(gòu)工程的施工過程主要包括鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的工廠制作和現(xiàn)場安裝兩個階段，鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件加工質(zhì)量的好壞直接影響到鋼結(jié)構(gòu)施工過程中的質(zhì)量和使用過程中的安全；由于鋼結(jié)構(gòu)住宅造價略高的原因，業(yè)主在考慮建造經(jīng)濟成本時，往往會要求設(shè)計單位盡量降低單位平方用鋼量，鋼構(gòu)件設(shè)計的較為細弱，極易產(chǎn)生扭曲變形；因此，為了保障鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的安裝施工質(zhì)量，鋼構(gòu)件在加工時除了要按照常規(guī)加工要求嚴格控制加工質(zhì)量，還應該加強構(gòu)件成型后涂裝前的二次矯正工作；為防止鋼構(gòu)件在運輸過程中產(chǎn)生扭曲變形，給后續(xù)安裝精度造成影響，構(gòu)件運輸時綁扎必須牢固，防止松動，鋼構(gòu)件在運輸車上的支撐方式、兩端伸出支點的距離和綁扎方式都應能確保鋼構(gòu)件不產(chǎn)生變形，并且鋼構(gòu)件也要有保護表面涂層不受損壞的措施，通過這些保障措施使運輸對鋼構(gòu)件的危害程度降到最低保證運輸安全。

2.4　鋼結(jié)構(gòu)的安裝質(zhì)量控制

鋼結(jié)構(gòu)的安裝質(zhì)量控制主要包括安裝前、安裝過程當中和安裝完成后的質(zhì)量控制。在鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件安裝前，應對構(gòu)件的質(zhì)量、出場合格證及預拼裝記錄進行檢查，重點對鋼構(gòu)件的變形程度檢查復核，如果構(gòu)件的變形、缺陷超出規(guī)范和設(shè)計規(guī)定的范圍，要對鋼構(gòu)件進行矯正處理達到允許范圍之后再進行安裝。安裝過程當中要加強施工人員的管理，嚴格按照技術(shù)交底作業(yè)，并及時檢查保證施工質(zhì)量。鋼結(jié)構(gòu)柱體安裝完畢校正后，及時對柱腳進行灌漿，用膨脹混凝土進行澆筑，振搗要密實到位。就高層鋼結(jié)構(gòu)的安裝而言，下面著重介紹焊接變形控制和鋼構(gòu)安裝的測量校正。

2.4.1　焊接工程的質(zhì)量控制

焊接工藝是鋼構(gòu)件制作和安裝過程中的重點控制環(huán)節(jié)。焊接質(zhì)量問題較多存在于手工焊縫，應加強焊前焊接工藝評定工作，對于不合格的焊縫，需要報技術(shù)人員進行焊接工藝的討論，確定方案后進行處理，不得擅自處理，對于同一位置的焊縫反復處理次數(shù)不應大于2次。大批量焊接應以控制鋼構(gòu)件的應力、應變?yōu)榛境霭l(fā)點，制定詳細的焊接方式和順序，禁止把焊口合攏的部位留置在構(gòu)件應力集中的位置。對于框架結(jié)構(gòu)來說，柱剛性接頭的焊接施工，首先從整個結(jié)構(gòu)的中間構(gòu)件上焊接，形成框架以后再向兩側(cè)對稱施焊。對于柱和柱之間的對接焊接，要安排兩名焊工從柱體兩側(cè)相反方向?qū)ΨQ焊接。H型鋼柱首先焊接翼緣板，然后焊接腹板。要有防止溫度過高的措施，減小溫度應力。當焊縫超過一定長度時，可采用兩名焊工分段同步焊接的跳焊法，用來減少構(gòu)件變形。最后一層焊縫施工要一次成型，禁止分段焊接。

2.4.2　鋼構(gòu)安裝的測量校正

高層住宅鋼結(jié)構(gòu)的安裝對精度控制要求極為嚴格，以高度100米的鋼構(gòu)為例，垂直安裝誤差要求控制在2cm內(nèi)才能不影響后續(xù)維護結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量，因此要求在每一安裝高度段都必須嚴格測量控制，避免出現(xiàn)“下層差之一毫，上層偏之千里”的不利局面。安裝測量工作應從基礎(chǔ)預埋時就高度重視，嚴格控制預埋地腳螺栓的平面尺寸和支撐固定的穩(wěn)定性；土建施工過程中跟蹤監(jiān)測埋件偏移情況，遇有問題及時處理，為后續(xù)安裝精度打下良好的基礎(chǔ)。豎向構(gòu)件安裝時每一個安裝高度段內(nèi)，應對所有構(gòu)件逐個用兩臺經(jīng)緯儀從90度方向進行反復校正垂直度；鋼梁安裝時宜從中間位置向兩邊對稱施工以減小累計誤差的影響，同一安裝高度內(nèi)所有構(gòu)件安裝完成應再次全面復核校正后再實施橫豎向構(gòu)件的緊固和焊接。

結(jié)語：

鋼結(jié)構(gòu)以其施工速度快、綜合效益好、綠色環(huán)保、工業(yè)化的生產(chǎn)等優(yōu)點應用在建筑工程中，鋼結(jié)構(gòu)住宅也必然會成為以后住宅工程的發(fā)展方向。在工程施工過程中，加強質(zhì)量的控制使房屋在功能性和適用性上更好滿足人們的需求，實現(xiàn)人們的居住環(huán)境和經(jīng)濟的協(xié)調(diào)發(fā)展。

參考文獻:

[1]王亞勇.臺灣9.21大地震特點及震害經(jīng)驗[J].工業(yè)抗震，2000（2）.

[2]鋼結(jié)構(gòu)高強度螺栓連接的設(shè)計、施工及驗收規(guī)程JGJ82-91.

[3]鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范GB50205-2001.