高层建筑钢结构工程质量控制分析

通过工程实例，介绍高层建筑钢结构设计、焊接用钢材的相关标准，分析高层建筑钢结构安装阶段的质量控制及其钢结构连接的质量控制，以供参考。

1工程概况

本文以漯河经济技术开发区立达双创孵化园1#钢结构办公楼为案例进行研究，结构形式为框架钢结构，地上23层，地下1层，建筑面积45736.25m2，建筑高度99.8m。

2高层建筑钢结构设计、焊接用钢材的相关标准

众所周知，钢结构设计要以选择钢材作为基点。国内钢结构的抗震设计在择取钢材的过程中，要依附于美国钢结构设计协会对抗震钢结构用钢材的主要标准，其中包括：屈强率不得超过85%，有显著的屈服台阶，伸长比例要超过20%，具备优异的焊接性。一些发达国家在超高层建筑中择取调质钢的极厚钢板与交叉形钢，同时还会应用SA440高性能钢，而对此类钢材焊接的相关标准还需要进一步的研究。国内个别高层建筑与相关钢结构工程是由国外设计师设计的，其钢板选取最大厚度超过140mm、强度超过460MPa的钢材。近年来，国内也开始着手研发了390MPa、420MPa、460MPa等级的钢材，同时已被应用于建筑工程。

超强特厚钢材的科学应用已成为未来的发展趋势，即为设计工作者未来研究的侧重点。优异的焊接性要依附于饱和度，国内相关标准均明确指出，厚板需择取Z向钢，包括3个等级，其标准即为板厚方向拉伸过程中的断面收缩比例，与饱和度具有较强的相关性。国内标准超过50mm状态下板厚方向性能要超过Z15；而GB50011—2010《建筑抗震设计规范》（2016版）中明确指出，板厚超过40mm要择取Z15，个别工程选择Z25。国内现阶段强度345MPa的低合金结构钢产品，厚度若低于40mm在焊接过程中会发生层状撕裂，这意味着此强度的钢材具有焊接性不稳定的问题。

要区别主结构与次结构，前者即为确保结构在一定负荷与地震振动下的承载性及稳定性，对结构的变形度及耗能能力具有一定的保证功能；后者并无法承受地震的振动。同时主结构构件之间的连接要匹配于抗震设计相关标准，次结构的连接无需达到抗震标准。主结构内的框架梁及框架柱的连接即为核心连接区域。同时在偏心支撑中，消能梁段和柱的连接焊缝即为主要焊缝。国内梁翼缘和柱的对接焊缝及柱拼接的对接焊缝是整个焊接过程的侧重点；不过梁腹板、剪力板及柱的连接，由于梁腹板通常缺乏厚度，国内以往都会择取双面角焊缝。

框架梁和柱的连接主要有下述几类方法：（1）梁悬臂段要在加工区域和柱进行焊接，现场予以对接；（2）梁和柱在现场予以连接。上述方法在工程中都得到了大量的应用。梁的拼接要择取螺栓予以连接，腹板也要通过螺栓连接，且翼缘需要对接焊缝，此类方法仅需用到很少的螺栓，因此，可以有效控制成本，不过抗震性能要弱于全螺栓拼接[1]。

3高层建筑钢结构安装阶段的质量控制

3.1进行钢柱的吊装

钢柱吊装的吊点需要在钢柱顶部位置，运用临时连接板，吊点要在钢柱的上部位置并运用4个临时连接耳板。在进行钢柱吊装之前需要清除干净在钢柱底面的浮锈，确保钢柱能够顶紧接触接面。在安装吊装之前要先复测筏板顶再在基础上进行放线。根据地脚螺栓标高调整好标高，然后钢柱直接安装就位，可以在钢柱下设置垫板进行垫平，就是在钢柱四角设置垫板，垫板不应该超过4块。垫板需要紧贴基础面以及柱底面，之后就可以安装钢柱了。

若钢柱吊到距离准确位置上方200mm时，应该停止机器并保持稳定，在准确对准十字线之后再进行缓慢的下落，而且要注意在钢柱下落的过程中防止磕到钢筋，钢柱和地脚螺栓要趋近于接触的时候要停止钢柱的下落，仔细地检查钢柱的四边中心线、支架十字轴线对准情况以及地脚螺栓钢垫板的位置和地脚螺栓钢垫板的数量，若不准确要及时进行调整，反复进行调整之后的钢柱误差处于3mm以内就可以下落钢柱，落实钢柱就可以进行收紧4个方向的缆风绳，拧紧柱脚和螺栓，如果因为环境条件原因出现不能拉紧缆风绳的情况，就可以运用硬支撑的方法来固定钢柱以及校正钢柱。

3.2进行钢梁的吊装

在钢梁的吊装完成就位时就可以运用普通螺栓完成临时连接，并运用塔吊串吊钢次梁。连接钢梁的形式包括栓接连接以及栓焊连接。钢梁的结构形式是双加板模式，在进行安装的过程中可以先把钢梁另外一块连接板和钢梁就位一块，而腹板的连接板就可以运用临时螺栓进行固定，等待完成钢柱调校之后就可以更换成高强螺栓，根据相关的设计和以及规范标准的要求就能更好地完成初拧高强螺栓和终拧高强螺栓以及钢梁焊接和夹板焊接。

钢梁的正确安装顺序是先在平面上进行吊装钢构件，这与钢柱的吊装顺序基本一致。然后是在立面上进行钢构件的吊装，可以运用由下到上的安装顺序进行安装。整体是按照钢柱的安装顺序进行安装的，主要是先从中间开始再向四周进行吊装，在完成安装相临的钢柱之后要及时连接钢梁构件，使之能更好地形成较为稳定的框架，每次校正完钢柱之后一定要运用钢梁进行连接，如果不能及时进行连接，要拉设缆风绳完成稳固工作。时刻遵循先进行主梁后进行次梁的顺序，在进行局部稳定单元柱梁吊装的过程中，为更好地确保整体结构的稳定、校正以及安装，需要先固定顶层梁，之后固定下层梁，最终完成固定中间梁。

4钢结构连接的质量控制

高强螺栓分2次拧紧，第1次初拧到标准予拉力的60%~80%，第2次终拧到标准予拉力的100%。高强度螺栓的紧固构件按设计要求组装并测量校正、紧固合格后，开始紧固螺栓，高强度螺栓紧固分为初拧和终拧。高强度螺栓的初拧和终拧应在同一天完成。初拧可用电动扳手，风动扳手或手动扭矩扳手，终拧多用电动扳手，也可用手动扳手进行终拧。高强度螺栓在初拧、复拧和终拧时，连接处的螺栓应按一定顺序施拧，一般应由螺栓群中央顺序向外拧紧。

（1）一般接头的紧固顺序：应从接头中心顺序，向两端进行紧固。（2）工字梁接头栓群的紧固顺序：应从柱侧上下翼缘→柱侧腹板→梁侧上下翼缘→梁侧腹板的先后顺序进行。（3）2个接头栓群的紧固顺序：应为先主要构件接头，后次要构件接头。认真做好技术准备工作，根据JGJ81—2002《建筑钢结构焊接规程》的规定编制符合工程情况的焊前工艺评定计划书，完成同有关部门及工程监理单位的报批程序，根据工程焊接工艺评定的结果编制作业指导书，完成人、机、料的计划及组织。焊接顺序：（1）钢结构施工关键性焊缝：（2）箱型柱与箱型柱高空对接焊缝；（3）箱型柱与H型梁高空对接焊缝[1]。

5结语

综上所述，目前国内高层建筑钢结构的抗震设计，在择取钢材的过程中主要依据美国钢结构设计协会对抗震钢结构用钢材的主要标准。总的来说，无论对于哪一类建筑钢结构设计，都要遵循焊接的相关要求，这样才能够确保建筑钢结构的稳定性和安全性。