建筑工程钢结构设计及安装技术研究

时间：2024-07-28

张俊杰

(太原理工大学建筑设计研究院太原 030024)

前言

随着绿色建筑理念的提出，钢结构建筑逐渐在建筑市场中崭露头角，我国越来越多的高层建筑、轻钢别墅等民用建筑纷纷开始使用钢结构构建进行工程建设。钢结构具备施工周期短、施工污染小、施工材料可回收利用等优点。为了保障钢结构能够安全运用到工程建设中来，提高钢结构的稳定性，对钢结构设计技术、搭建技术、焊接技术等内容进行分析，希望能够有效提升我国钢结构的施工技术水平。

1 建筑钢结构概述

建筑钢结构是由钢板和热轧型钢为主组成的一种钢板骨架结构。建筑钢结构经过工程的焊接加工、铆钉处理等操作，逐渐形成了建筑钢结构框架体系。这种新的框架体系与传统砖混结构相比，具备很高的强度和韧性以及硬度，能满足建设生产结构的使用标准。目前，建筑钢结构模式被广泛应用于图书馆、高层建筑等。由于我国钢结构技术发展还处于初级阶段，钢结构设计与安装技术还有待不断创新，才能更好的推动建筑市场经济的发展。

2 建筑钢结构设计分析

2.1 设计原则

为了保障建筑工程钢结构的安装稳定性和安全性，设计人员需要按照国家制定出的钢结构设计原则来开展延误，有助于提高钢结构的安装质量。钢结构在进行设计时，需要深入了解建筑物的最大强度和耐久性，才能合理控制钢材的重量，保证建筑物的稳定性。目前，建筑钢结构分为横向结构和纵向结构。其中，横向结构的设计质量会直接影响整个建筑结构的质量。而纵向结构的设计质量会受到诸多因素的影响。因此，在从事钢结构建筑物设计的时候，需要重视建筑物设计的质量，保证建筑物的设计具备美观性，才能合理配置钢材用量。

2.2 钢结构的稳定性设计

由于钢结构的整体刚度与钢结构的最大承载力和刚度存在密切关系。在设计过程中需要结合工程实际情况考虑钢结构各构件的变形以及内力截面受力大小，避免钢结构出现失稳和截面变形等问题。目前，设计单位经常采用平面体系进行钢结构设计。为了增加钢结构设计的稳定性，还应使用结构整体部署设计来进行。尤其是进行单层框架或者多层框架设计时，只需根据框架柱平面的长度系数进行计算，就可以知道钢结构设计是否具备很好的稳定性。注意，设计结构中一定要保证钢街头传递弯曲的时候具备很好的刚度和柔性，保证钢结构构建的偏心距离最小。在固定铰支座时，还应该保证简支梁的抗弯强度，避免梁绕纵轴出现扭转问题。

2.3 钢结构的位置设计

建筑钢结构的位置设计也影响着整个建筑结构的质量。首先需要考虑钢结构的受力点，并合理规划钢结构的位置，才能保证钢结构自身具备很好的平衡性能。其次需要借助计算机技术进行钢结构的最大承载力和剪力的模拟分析，验证钢结构是否具备很好的平稳性。一旦发现钢结构位置的选择导致钢结构的稳定性交差，需考虑钢结构的选材型号。

2.4 钢结构的节点设计

钢结构的连接节点是否到位也会影响钢结构的稳定性。所以设计人员需要做好钢结构连接节点的有效预测，避免钢结构的连接节点与设计节点存在差异性。据调查发现，钢结构的节点还可以按照接力、传力等形式分为刚接、半钢接、铰接三种类型。但是，通常情况下钢结构的节点连接是根据转动刚性来实现的。而对于办刚性节点的应用，还有待深入研究。

3 建筑钢结构安装技术分析

3.1 钢结构的搭建

由于钢结构具备很好的稳定性，一般情况下，钢构件制作完毕后，只需要经过质量检验就可以进行安装施工。钢结构的安装流程为：测量、搭建就位准备、钢柱吊装、校正并临时固定、柱最后固定、钢梁吊装等。需要稳定的框架单元如果无法稳固，需要使用缆风绳进行固定，避免钢结构构建出现倒塌现象。一旦钢构建的柱子和梁完成安装后，需要即刻做好钢柱垂直度的调整，并做好柱脚的封闭和二次灌浆。在工程实际搭建中，框架梁会采用工字或者H型钢架组哟喂整个建筑工程的框架梁进行搭建，保证连接的钢材有着最好的刚性。钢框架梁的上下部位有着两翼，主要用于区分钢梁和钢柱的连接点及其连接位置，起着横加勒力的保护作用。而对于螺栓来说，一旦经过质量验收合格，就需要立刻进行安装。另外，浇筑混凝土之前，还需要使用应用定型卡盘将螺栓的位置卡住，并使用钢板孔对螺栓位置进行固定，使用塑料薄膜做好有效防护后涂刷一层防滑油，才能避免螺栓生锈。

3.2 钢结构的焊接

当钢结构构建搭建完成后，还需要做好每个连接点的焊接工作。焊接技术选择错误会直接降低钢结构构件的刚性，导致整个钢结构构件的稳定性下降。为此，选择最优的焊接技术至关重要。焊接人员在确定最终焊接技术前，还需要进行焊接试验，结合焊接过程中出现的问题对焊接工艺进行优化和改善，才能不断提升焊接技术的专业性，提升焊接质量。在正式焊接之前，还需要对钢结构的表面进行清洁处理，保证整个平面干净整洁。而在焊接的过程中，需要保证氧气的纯度，才能将切割技术的最大优势发挥出来，确保焊接的过程中不会发生形变。而对于重要的钢结构构件来说，在进行焊接之前还应该对焊接的部位进行预热，当焊接完成后需要进行适当的冷却处理，才能有效避免焊接过程中出现冷裂纹。焊接工作的质量与焊接人员的技术能力直接有着直接影响关系，焊工的技术水平往往决定着焊接缝的质量。为此，需要加强焊接工程的施工管理、质量管理、技术管理。

3.3 钢柱结构的安装

钢柱结构完成焊接后，还需要严格遵守安装顺序和吊装处理，以便快速完成钢结构框架体系的构建。首先在正式吊装前需要对钢柱进行耳板焊接处理，并及时绑扎固定钢柱的爬梯。其次，清理钢柱内的杂物，在吊装过程中，需要保证吊点的对称性以及钢柱结构吊装处于垂直状态。在相对标高的位置对钢柱结构楼层的标高进行管理，保证钢柱结构乔装钱的标高处于可控制状态。之后，做好上下钢柱连接的校正，及时割掉连接板，打磨表面后做好防锈处理，避免切割过程中损伤到母材。当框架结构的主梁和钢柱结构完成吊装后，需要对螺栓进行有效连接处理。最后需要对钢柱重浇灌混凝土，以便稳定钢柱的稳定性。螺栓安装的注意事项，第一个螺栓在第一次连接时，一定要拧紧。当第二个螺栓连接后并拧紧时，还需再次对第一个螺栓进行检查，是否出现松动现象。如果出现松动问题，需再次拧紧。保证两个螺栓的松紧度处于高度一致状态。