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钢结构建筑的施工特点与机械化施工方法

发表时间：2020/10/15 来源：《基层建设》2020年第19期作者：徐明星

[导读] 摘要：钢结构施工简单、自重轻、整体刚性好、变形能力强，能够很好地承受动力荷载，具有良好的抗震性能，钢结构不仅可靠性较高，弹性模量也高，且可利用机械化设备进行大规模施工，而机械性能的好坏，对钢结构建筑工程的施工质量有着重要影响。

        山东宏环金宇钢构有限公司山东滕州 277512
        摘要：钢结构施工简单、自重轻、整体刚性好、变形能力强，能够很好地承受动力荷载，具有良好的抗震性能，钢结构不仅可靠性较高，弹性模量也高，且可利用机械化设备进行大规模施工，而机械性能的好坏，对钢结构建筑工程的施工质量有着重要影响。因此，需要认真探讨钢结构建筑的机械化施工方法，确保机械化施工能够顺利进行，本文就此展开了分析探讨。
        关键词：钢结构建筑；机械化施工；施工特点；施工方法
        引言
        钢结构建筑以其诸多优点逐步发展为当前应用最为广泛的建筑结构形式。在钢结构建筑施工过程中，必然会用到各种机械工具。钢结构主要是由型钢和钢板等材料制成的钢梁、钢柱等构件组成，常见钢结构建筑有住宅、办公楼等高层建筑，仓库、厂房、学校等金属房屋，候机楼、体育馆等网架结构，桥梁、水塔、烟囱等。各构件间通过焊接、螺栓、柳钉连接。
        1.钢结构建筑的施工特点
        钢结构建筑主要包括以下几方面特点：
        1.1质量较轻
        钢结构建筑上部质量约为传统结构建筑的十分之一，基础工程量也约为传统结构建筑的四分之一，这样减少了材料用量和施工工作量。
        1.2施工速度快
        钢结构建筑有利于进行机械化和自动化施工，主要取决于施工现场的装配特点。因为钢结构建筑主要采取预制装配化，整体吊装一次成型施工的方法，不会受到砼初凝、终凝等工艺因素的影响，能够实现连续作业。还能加快施工速度，整个建设周期约为传统建筑结构的五分之一。
        1.3施工环境好
        因为钢结构构建通过工厂生产而来，只需要将构件在建筑现场进行安装即可，上部建筑施工基本为干作业，相比于传统结构的湿作业，施工条件更好，并且不会带来污染，便于文明施工。
        1.4适应性强
        围护材料主要为彩色涂层钢板压型板和复合板，预制金属房屋的主要承重体系为轻型钢结构，不需要墙体承重，尺寸变化范围很大，有利于今后拆迁、改建和护建。采用各种设计方法，能够建设成适用于各种抗震要求及气温的房屋。
        2.钢结构建筑的机械化施工方法
        2.1高空拼装法
        高空拼装法主要在厂房、体育馆等网架结构建筑中应用，使用钢管搭建施工平台，主要作用为控制网架标高，当支承网架和拼装操作台使用。在实际施工过程中要用到多台中小型塔机，将钢件吊至空中预定标高处，按照人员在支架上完成钢件的拼装。高空拼装法不会应用到大型起重机械，不过需要用到大量的钢管架，钢管架的装拆工作要耗费很多人力和时间，同时经常开展高空作业，机械化程度并不高，施工劳动强度较大。
        2.2整体安装法
        整体安装法主要在地面完成对厂房钢屋架、钢网架等拼装，之后用起重设备将其提升至设计位置，并进行安装和固定。目前，使用较多的整体安装起重方法有：把杆提升法、电动螺杆提升机提升法和吊链提升法等。在使用整体安装法时，使用的拼装支架并不高，不需要经常进行高空作业，焊接质量能够得到保障，所以近年来在钢结构建筑机械化施工中用的比较广泛。
        2.3钢结构大楼全自动施工法
        钢结构大楼全自动施工法由日本某公司开发而成，其施工系统能够提高钢结构建筑机械化施工的自动化水平。主要工序为：首先在地面安装顶置式大型建造厂（Super Construction Factory，缩写为SCF），SCF主要包括框体、顶升装置、吊车以及外墙安装架等结构组成。

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货物提升机安装完成之后，全自动施工系统正式投入应用，从下往上进行施工，钢梁钢柱焊接工作通过焊接机器人实施，PC板和外墙板安装由专门的机具进行，每完成一层SCF顶升高一层，能够允许全天候施工。施工到顶层后拆除外墙安装架，SCF框架作为钢结构大楼顶层，按照顺序对其他设备进行拆除，从而完成主体结构施工。
        2.4金属房屋自动建筑机
        金属房屋自动建筑机械是美国一家大型公司所研发的一款移动式金属房屋建造工厂，其主要是进行半圆拱形钢结构铝制房屋的建设。房屋主体的钢结构以及起重机械的安装都在同一拖车上进行，可选择牵引汽车将其拖到房屋建造区域进行建造，利用这款机器每天能够建造多达1 400m2钢制房屋需要的支撑式结构板材。
        2.5钢结构大楼用的新型塔机
        钢柱塔机是日本所研发的一种应用于钢结构建筑的新型塔机设备，塔身便是钢结构大楼的钢立柱。随着建筑高度的逐渐增加，其借助于顶升装置也让自身高度持续的增长，这一新型塔机的外形、功能和内爬塔机比起来具备以下优势：无需另外设置塔身，节省施工成本；无需在楼层设置内爬塔机专用的孔洞，同时能够降低大约30%的顶升时间，不但能让施工作业更加便利，同时还可以降低施工材料的使用量。这一塔机目前在日本国内很多钢结构建筑的施工中得到了推广应用，也取得了显著的成效。
        2.6钢结构建筑机械焊接工艺
        钢结构建筑有着使用便利、适应性强、自重轻等优点，对钢结构焊接工程而言，每个细小工作环节都要认真对待，实际施工必须根据焊接工序开展，确保钢结构建筑的质量与安全。在进行钢结构焊接工作时，必须根据施工图中标注的材料与距离，重视预留足够的焊接缩短量和加工余量。在钢材的下料前，需要仔细分析规定的钢材，在对偏差值做出改正与调整之后，必须确保在标准的许可偏差值范围内，确保钢材下料过程中质量良好。
        采用焊接的方法安置悬挂壁，按照焊接节点合理调整吊挂壁的坡度值，保证满足各种要求后方可进行焊接。此外，靠边吊挂壁所有指标正常后，安置其他吊挂壁。在将所有吊挂壁安置好后，将其最高、最低标高线分别标出来。在进行无缝钢管的焊接作业时，必须要坚持先焊接再校正的原则。在吊挂壁设备安装结束之后，应当对不同连接点和连接点附近实施质量检查，确保每一处连接点都可以满足相关质量规定。另外，必须要确保吊挂壁的挂壁竖向面的基本参数都能够满足质量规范，比如不垂直度和挂壁坡度的控制。当结束钢结构主体焊接作业之后，还应当对其实施防锈喷漆等保护作业，同时第一时间对焊接作业过程中出现的熔碴等杂物进行清理，从而确保钢结构表面能够光洁平整。
        3.钢结构新技术的推广与应用
        3.1在高层建筑中的应用
        由于我国钢结构技术起步较晚，我国钢结构技术目前正处于发展阶段，我国建筑用钢量占我国产钢量的百分之三十。由于受到投资和技术的限制，钢结构在我国普及度并不高。大多钢结构建筑集中在南方大城市和一线城市高层建筑中。如：上海金茂大厦，采用了筒钢结构技术。北京、深圳等发达地区的超高层建筑也都采用了钢结构技术。虽然目前钢结构技术，受到经济条件方面的制约，尚未大面积推广，但钢结构技术优势十分明显，广泛应用是为了未来建筑行业发展的必然趋势。
        3.2大跨屋盖中的应用
        工业厂房、大型仓库等建筑，不仅空间高，跨度也比较大，普通结构使用受限。钢结构技术在大跨度建筑中的应用可选用钢网架、钢悬索等结构形式，作为大跨结构屋盖系统，利用轻钢结构技术进行结构施工。轻钢结构不仅造价低于传统砖混结构和混凝土结构，且工期可缩短百分之五十以上。兰州仓库就应用了轻钢结构技术，整个仓库跨度达到了50m.
        4.结语
        总之，在钢结构建筑施工过程中应用各种机械，有利于实现施工效率的提升，并降低了施工量和劳动强度，减少了施工成本。因此，现阶段钢结构的建筑结构形式应用前景十分广阔，只有合理选择施工机械，采取正确的施工方法，才能从整体上提升钢结构建筑施工水平，确保钢结构建筑能够顺利投入使用。
        参考文献：
        ［1］刘子金.施工机械化是建筑施工的必然发展趋势［J］.建筑机械化，2014，（2）：24-25.
        ［2］杨嗣信.钢结构是建筑工业化的理想结构体系［J］.建筑技术开发，2015，（5）：7-10.