土木工程项目中的钢结构施工技术研究 陈剑峰

发表时间:2021/7/28   来源:《基层建设》2021年第14期   作者:陈剑峰
[导读] 近年来,我国正大力发展绿色施工,钢结构施工逐步与绿色理念结合,特别是我国积极建设环保型城市,钢结构技术出现在环保节能领域

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        摘要:近年来,我国正大力发展绿色施工,钢结构施工逐步与绿色理念结合,特别是我国积极建设环保型城市,钢结构技术出现在环保节能领域。建筑行业基于各种新型材料和建筑机械实现了可持续发展。土木工程施工应用钢结构技术后,发生了巨大的变革。通过对钢结构施工技术分析,为可持续发展土木工程项目奠定了基础。
        关键词:土木工程项目;钢结构;施工技术


        引言
        我国土木工程行业的发展过程涉及很多不同类型的项目,也在更多方面提出了全新的要求。为了获得土木工程项目施工的良好效果,一般要对其结构深入分析,最大程度彰显结构的实用价值。目前,我国普遍应用的结构处理方式为钢结构施工技术,其具有很多优势,研究其在高层建筑及工业厂房建设中综合应用,表现出较强的现实意义。
        1土木工程项目中钢结构应用特点
        1.1较强的便捷性
        钢结构选择相对简单的材料,通常都是成材,有利于实现加工。土木工程钢结构施工过程,以螺丝实现安装,不仅提高了施工的便捷性,还节省了施工时间。同时,安装钢结构结束后,更容易进行反复改装。
        1.2增加了建筑经济效益
        现代建筑把混凝土作为主要材料,其在使用过程投入巨大,需要大量精力使用材料,无形增加了运输和施工成本。钢结构是施工的主体方法,减少了资本投入,有利于建筑企业获得最大化收益。
        1.3节能环保性更高
        建筑行业消耗更多的能源,土木工程项目也是如此,而钢结构可有效控制能耗。钢结构施工的主要材料是钢筋,其具有可回收特点。因此,建筑物拆除以后,大多数钢结构均回收利用,减少了能源的消耗,很好保护了生态环境。
        2土木工程施工中钢结构技术要点
        2.1做好施工前的准备
        监理人员做好充足的前期准备,施工过程系统归纳技术难点。另外,要认真和仔细分析图纸,及时报告图纸存在的设计缺陷,解决图纸存在的问题,提高钢结构施工效率。
        2.2螺栓的安装
        安装螺栓的过程应把握这些技术要点:1)严格把握土木工程钢结构基础轴线的移动,最大程度预防位移现象,提高钢结构的稳定水平;2)统一穿入螺栓的方向,其确定的方法是对垫圈方向科学规定;3)选择初柠与反复拧的方法固结螺栓。
        吊装在钢结构整体过程发挥了至关重要的作用,决定了钢结构是否稳定,目前钢结构吊装具体涉及钢柱与钢梁吊装。钢柱吊装,关键是设置钢柱的标高和轴线,钢柱吊装的对应柱节,需要注意其存在的差异,系统分析钢结构具体施工过程;钢梁的吊装,严格把握安装钢梁的位置,使钢梁垂直连接位置,预防钢结构发生变形。
        2.3焊接
        钢结构施工中焊接工作非常关键,很多因素都会影响钢结构焊接作业,造成焊接不符合规定标准。为了保证焊接质量,应做好这些工作:首先,焊接作业人员,具备上岗证书,根据规定实施焊接,施工现场配置焊接所需材料,正式焊接之前,制定作业方案。
        2.4安装技术
        钢结构若在运输中产生形变,可结合施工现实情况有效调整。各塔吊存在不同的运行高度,空中应预防碰撞,提高施工水平。安装结束后,以纱布反复打磨钢筋外侧,可预防钢筋材料出现锈蚀问题。
        3钢结构施工技术的应用
        3.1钢结构概况
        某土木工程是大跨度不规则空间网格结构,最大桁架跨度68m,结构复杂。结构受力体系与设计状态间的差异较大。空间网格结构包括纵横向拱形三角圆钢管桁架、管桁架间单层网壳。
        3.2关键施工技术
        本工程桁架、网壳等具有较大的跨度与面积,综合运输易发生变形,且投入成本较高。本工程各杆件长度、角度、节点关系相对复杂,施工现场要求不断调整。经分析,主要采取工厂杆件加工、现场拼装、分段吊装组装的施工技术。
        3.2.1加工技术
        本工程各管桁架截面尺寸大、形态变化多端、主管弧度反复改变。一般都是搭接型的相贯节点,交汇钢管的数量、角度和尺寸存在显著差异,获得各项不同的相贯线形态,增加坡口处理难度,提高管件加工与相贯线切割作业水平。
        科学建模,无缝对接相贯线切割机,经过科学计算,得到每根杆件的长度、弧度,联系焊接与切割雨量,获得准确的加工尺寸。以弯管机对主管管件实现弯圆处理,通过1台数控切割机保证了加工作业的准确性。
        3.2.3管桁架、网壳拼装技术
        (1)拼装现场
        管桁架组装时,强调其安全性与精度,严格控制拼装误差,尽可能在平整场地实行拼装作业。拼装胎架位置,采取200mm碎石垫层铺设在下部,整平压实后铺钢板,组件刚性拼装平台。
        (2)胎架设置
        系统完善屋盖设计、分段质量与高度以后,科学设置胎架。胎架具体包括立柱、支撑和定位块,自由调节高度与水平度的装置,钢板上以H型钢固定立柱,连接各单元。胎架高度最低点应与全位置焊接标准相符。将牛腿布置在立杆上部,科学拼装管桁架,牛腿位置添加支座,其在不断调节过程精确定位管桁架。为了提高管桁架的拼装精度,拼装管桁架前、定位焊后、焊接管桁架结束后,以全站仪观察胎架。
        (3)管桁架、网壳分段拼装
        拼装之前,系统检测桁架、网壳胎架长度、宽度、高度等,对其及时校正,选择搁置桁架干架的位置构建监控网格,围绕各点控制位置实现测量放线,设计杆件限位块。通过反复检查正确后,开始分段拼装。
        3.3焊接技术
        本工程是全焊接钢结构,控制焊接应力至关重要。将空间相贯节点、支管端部焊缝位置对应标记为A、B、C,A区代表一级对接焊缝,B区代表二级对接焊缝,C区代表三级角焊缝。各类焊缝全部采取切坡口,根据支管壁厚、管端焊缝位置确定坡口形式。本工程焊接方法有效融合了半自动CO2气体保护焊与手工电弧焊,按钢板厚度明确焊前预热和焊后加热模式,层温需通过红外线测温仪实现检测和掌控。
        焊接试验和工艺评估过程,选择典型焊接接头方式;采取拟用的作业机具评估设备功能;真实还原现场作业情景,焊接时分别采取和不采取预防手段;验证典型的焊接技术,客观评估焊工适应施工的情况。选择合理的检测方法评估焊接试件的质量;科学对生产步骤、方法等评估。工作人员逐一登记焊接的主要位置。焊接结束后吊装前,安排有资质的检测单位严格检测焊缝质量,迅速弥补缺陷。
        3.4吊装技术
        1)划分吊装单元。基于吊装设备功能、控制构件变形,严控高空拼接次数,科学划分结构构件。
        2)吊装复核。比如立面横向管桁架,吊装高度-0.100-21.00m,分段长度21m,选择50t履带式起重设备,达到吊装要求。屋顶横向管桁架,选择150t履带式起重设备,起吊功能12t,达到了吊装要求。
        3)吊点复核。基于管桁架强度与刚度情况布置吊点,扩大吊索与管桁架夹角,降低管桁架压力,提高管桁架平面外的稳定性。吊钩应穿过管桁架重心,预防管桁架在起吊时发生移动,便于就位。以4吊点起吊,通过5t倒链对管桁架实现调整。在管桁架弦节点周围设置吊点,吊索与水平面形成45°-60°的夹角。管桁架上弦设置能拆卸的吊耳,节省了吊装时间,保护了涂装层。
        4)管桁架现场对接。参考钢架轴线、对接位置布置胎架,对接管桁架,在管桁架端焊接固定临时耳板,清除耳板并磨平。在接管内设置衬管,提高对接焊缝的水平。
        5)桁架结构温度控制。大跨度异形空间网格结构直接在室外暴露,直接被附近环境温度影响,进一步带来无法忽略的温度应力,根据钢结构自身温度设计结构合龙。本工程以19℃设计合龙,操作温度范围±4℃。钢结构本地温度不同于预报气温,无法简单对其确定,因此,结构合龙时测试本体温度,焊接全部合龙口时保证钢结构本体温度达到规定标准,严控合龙程序。
        6)管桁架的高空合龙对接。


合龙段吊装结束后,除合龙口之外,对其他接口及时焊接,逐步靠近合龙口,冷却焊缝温度后实行合龙焊接。检查桁架标高,对一侧合龙段标高调节令其就位,通过倒链对另一侧合龙段标高科学调节,以钢管连接两合龙段。
        若不采取任何措施,合龙焊接后,快速降低了温度,焊缝加快变形,在管桁架内形成巨大内应力。利用卡马承载一次应力,达到减少该应力的目的。卡马的制作原料是长方形钢板,选择中间开方,获得合龙焊接的U形槽。在一侧合龙段上提前焊接卡马,科学调整合龙口标高、合龙焊缝间隙后,焊接卡马U形槽另一侧与合龙段。合龙焊缝焊接完成后,产生了焊缝,获得焊缝的常规温度,清除卡马。如此,卡马承受了主要的内应力,由桁架合龙焊缝形成的残余应力快速减少。
        主桁架是三角形圆管桁架,分别设置上中下弦杆,焊接采取中弦、下弦和上弦的顺序。焊中弦杆时,由两组工人分别对合龙接口进行焊接,统一焊接的速度、电流和电压数据等。
        3.5工程测量技术
        结构标高存在较大落差,一般的顺准测量无法达到精度要求,有必要科学组合水准测量、三角高程测量方法。两种方法均有各自特点,但也存在着缺陷。水准测量属于直接测高法,获得精度极高的高差,容易被高度约束,增加外业工作量,降低了施工速度。三角高程测量属于间接测高法,地形起伏不会对其造成影响,施测速度较快,每次测量都无法离开仪器高和棱镜高数据,扩大了误差,降低了精度。在工程测量过程,以全站仪与跟踪杆量测高程有效结合,不仅借鉴了水准测量高精度的优势,还省去了获取仪器高、棱镜高等操作,降低了测量误差率,提高了测量的精确性。
        结束语
        土木工程的飞快发展,为我国经济的发展创造了巨大的贡献,土木工程的发展必须高度关注工程质量,积极优化施工材料,在土木工程广泛推广应用钢结构技术。土木工程钢结构施工过程复杂,且具有较高的质量,直觉决定了土木工程质量,同时节省了工程施工成本。

        参考文献:
        [1]康景锋.关于土木工程施工中钢结构技术的探讨[J].建材与装饰,2019,No.575(14):35-36.
        [2]高正鸿.土木工程钢结构施工技术的有关问题研究[J].中国室内装饰装修天地,2020,000(001):266.
        [3]刘婷婷.土木工程施工中钢结构技术应用及发展的探索[J].商品与质量,2019,000(020):95.
        [4]张立岩.浅谈土木工程施工中钢结构技术的运用[J].名城绘,2020,000(003):P.1-1.


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        为了防止混凝土防撞护栏拆模板后,由于热胀冷缩产生开裂变形,往往需要每间隔10m设置一条沉降缝。
        在本文中,提出采用预埋可周转的钢板进行沉降缝设置,如在江汉七桥施工中,沉降缝缝宽为10mm,在模板加工过程中,制作与护栏横断面尺寸相同的钢板,一组沉降缝需要三块钢板,厚度为3mm+4mm+3mm,同时在钢板上预留出路灯、交通的管线的预留孔洞,中间一块钢板高度较两侧钢板高度高10-20cm,并设置吊装孔,在钢板边缘设置与护栏模板相同的法兰螺栓孔,直接与护栏模板通过法兰进行螺栓连接固定。
        沉降缝钢板安装之前,先将三块钢板之间涂满黄油,目的为了减少摩擦力,确保能顺利拆除。
        2.8 混凝土浇筑
        一般混凝土防撞护栏高度为1m左右,为保证混凝土浇筑质量,一般分三层进行布料,第一次料布到略微高出下倒角部位,并开始振捣,第二次布料至距护栏模板顶面30cm部位后进行振捣,振捣时振捣棒需插入至第一层厚度的三分之一,并对倒角处形成二次振捣,保证倒角处能得到振捣充分,从而以减少护栏内倾面的气泡。
        2.9 模板拆除
        拆模时间要遵循拆模不伤构件的原则,模板拆除不能过早,导致混凝土粘在模板上造成护栏缺棱少角。且拆模时不能用力过猛、过急,应先拆除拉杆、模板螺栓等加固构件,模板拆除可采用叉车配合拆除,注意保护外观线形。
        2.10 养护
        拆模板后及时进行养护,混凝土养护科采用覆盖土工布洒水养护,湿养时间不少于7天。
        3 结语
        本文通过以武汉江汉七桥小间距混凝土防撞护栏为研究背景,对原有常规工艺进行优化升级,提出精细化施工方法,效益显著,整个施工过程中模板加固相当简单方便,沉降缝采用钢板预留,并进行周转使用,节约了成本,通过在江汉七桥现场实践,大大解决了城市桥梁存在的一些质量通病,提高了防撞护栏职工质量。
        参考文献:
        [1]赵焕,郭丹烽,张雄健,等.桥桩施工对邻近既有地铁隧道影响研究[J].市政技术.2020,(6).146-151,156.


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        理工作,对于容易出现的问题,要利用科学的方法进行纠正。
        3.3加强施工人员的综合素质
        混凝土施工需要依靠专业人员负责操作,施工人员的操作水平直接影响着混凝土的施工质量。加强施工人员的综合素养是目前很多施工企业的内部规定。然而大部分施工人员都没有专业的施工技能,也没有参加过专业的培训,从业经验不够丰富,这些原因都导致他们无法应对混凝土施工过程中的各种突发情况,进而影响了建筑工程的质量。对此施工部门需要建立相关的监督机构,对施工的各个环节进行有效监督和管控,全面提高施工人员的综合素养,加强技能培训,为混凝土施工提供人才保障。
        结束语
        总之,在当前建筑工程领域不断发展的背景下,混凝土施工技术也在土木工程建设中受到了高度重视。只有全面了解混凝土施工技术,才能够确保建筑施工的整体质量。由于自身多样化的性能,混凝土材料不仅可以作为其他施工材料相互作用的结果,同时还能够与施工技术和环境条件产生直接的关联。所以在具体施工之前,需要对土木结构的知识进行充分了解,及时发现其中可能存在的问题,利用科学有效的方式,来提高整体土木工程的质量,确保建筑行业能够持续稳定的发展。

        参考文献:
        [1] 李磊.土木工程混凝土施工技术的研究[J].商品与质量·建筑与发展,2020,000(003):553-553.
        [2] 陈振.土木工程混凝土施工技术研究[J].科学技术创新,2020(02):144-145.


        上接第30页
        运行管理,充分发挥其效益,保护环境,控制污染。认真学习国家和地方有关环境保护法律、法规、标准及规定,特别是必须了解有关污染防治设施管理的规定。熟悉污染防治设施运行的处理原理、工艺流程,掌握产生废物存量情况。污染防治设施运行过程中,要加强运行效果检查,如有任何异常,需第一时间查找原因并进行处理,如果未能及时解决,需按照相关规定第一时间向上报负责人。认真建立包括污染防治设施名称、设备使用情况的污染防治设施运行台账,班班都应用记录并保证记录完整、准确,污染防治设施因故停止运动的也要实事求事的注明原因,并做好相应记录。如果发现在施工过程中有乱排乱放等违法行为,应立即向上级相关管理部门反映,对破坏施工环境的单位或个人进行教育,情节严重者停工整顿,达到国家要求后方可复工。要求管理人员认真工作,不得有循私舞弊行为。
        4、结束语
        现阶段,我国施工模式正处于转型阶段,即传统转向绿色,不断在大量工程实践中进行摸索并得以完善。但是新、旧模式之间的冲突,长久与短期利益之间的矛盾,再加上管理水平和技术水平的不足、从业人员意识淡薄,均会阻碍绿色施工模式发展。上文介绍关于绿色施工在路桥施工中的意义,以及技术主要都是围绕这个关键词展开的说明,由此可以得知绿色施工技术包括很多,既有在噪音方面的规定,也在关于建筑废弃物的规定,综合说就是尽早可能减少资源浪费、提高利用率,虽然现在大部分的建筑工地都没能够妥善处理,但是绿色施工必定是未来的趋势所在。
        参考文献:
        [1]张新生.绿色施工技术在市政路桥施工中的应用[J].门窗,2017,000(010):21-21.
        [2]李国庆.绿色施工技术在市政路桥施工中的应用探究[J].商品与质量,2019,000(028):P.151-151.
        [3]王祎帆.绿色施工技术在市政路桥施工中的应用探究[J].当代旅游,2019,000(011):P.1-1.
        [4]王刚.绿色施工技术在道路与桥梁施工中的运用[J].黑龙江交通科技,2020,43(10):74-75.

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