钢结构吊装安装过程中精度控制研究

钢结构吊装安装过程中精度控制研究
钢结构吊装安装是现代建筑行业经常遇到的场景，其中涉及到的精度控制的各种问题。

本文以实际项目为背景，详细分析实际工程中钢结构吊装安装过程中如何对安装精度进行控制。

标签：钢结构吊装；安装；精度控制
钢结构材料以其材料强度高、自身重量轻、密封性好、塑性好、材质均匀、韧性好等特点，在现代建筑业、工业中被广泛应用。

同时在钢结构材料应用中，也产生了各种建筑难题。

其中之一便是施工过程中的精度控制问题，这一直是建筑工程中的难点所在，这个难点决定了整个工程的质量，也是一项亟待解决的问题，这也正是本文所要重点探讨的内容，本文通过对钢结构材料施工过程中的精度控制问题的研究，结合具体案例对这些问题做了较为详细的论述。

一、项目介绍
河钢乐亭项目原料场区C型料库钢结构工程，其C型料库总建筑面积86640平米，平面尺寸为152米*570米，宽度为38米跨度*4连跨，长度方向柱距为6米和9米，工程框架梁主要为焊接H型钢，总用钢量大约14000吨左右。

工程为二层框架结构，二层平台梁顶面标高26.000米，檐口标高41.200米，框架柱采用H型钢柱，钢梁主要为焊接H型钢梁。

关于工程中使用的钢材焊接方法，全部使用低氢的焊接方法，焊机材料则使用低S、低氢、低P的焊接材料，使用温度低于-40℃的CO2气体，焊接过程中控制焊接材料熔敷金属扩散氢含量小于5毫升/100克，使焊缝中氢含量达到标准要求，以避免由焊缝中的氢源而导致的层状撕裂问题；Q345高强钢板焊接，选用强度匹配适当并且塑性比较好的焊材，如Q345 钢的焊接采用E50型焊条及E5015型焊丝。

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二、施工现场钢结构吊装精度情况分析
通过施工过程中的实际测量，在加笔者以往经验，分析出造成钢结构吊装精度出现偏差的主要原因如下：一是在钢梁在组装过程中，由于构件尺寸存在偏差，起吊后在安装过程中导致螺丝孔无法与螺丝卯合，因此钢梁的精准吊装无法实现；二是对钢体的焊接导致的精度问题，在焊接过程中，由于钢板热胀冷缩，焊接后焊缝收缩经常或导致翼缘板弯曲，严重者会使得粱整体扭曲，导致产生钢结构安装过程中出现精度问题[2]。

以上几点是钢结构吊装安装过程过程中对于安装精度影响的主要因素。

三、吊装安装精度控制的具体措施
（一）吊装安装过程中焊接对精度控制的影响
对高层钢结构的焊接所引起的收缩变形，会直接影响到楼层标高的整体。

通
过多个高层钢结构的施工研究，笔者通过总结发现有很多原因会导致焊接收缩变形，像焊接时的高温因素、母材厚度、具体的焊接工艺等。

与此同时，在对超高层钢结构的安装过程中，另一对安装精度具有较大影响的是钢柱对接收缩方面的因素，若不采取有效的控制措施进行精度控制以减小施工误差，则钢柱因其材料的弹性因素，其自重产生会产生一定的压缩，在加上焊接收缩变形造成的误差，两者累计起来，将严重建筑设计的标高精度。

结合C型料库案例以及上述现象笔者总结出具体控制措施如下：
设计要求控制加工偏差，尤其钢柱的负偏差。

同时制作时预留焊接收缩量以及钢柱的自重压缩量。

安装过程中，做好精确测量的准备，使每节钢柱的柱顶标高得以计算。

在上节钢柱进行安装时，为确保每节钢柱的安装标高，要求严格控制上节钢柱的柱顶标高，使其与设计要求相符合。

③焊接收缩会与钢柱的压缩变形累加，增大安装误差。

因而，需要根据建筑的设计荷载计算确定钢柱预留的加工附加量，以此来针对超高层钢结构的自重压缩引起的收缩变形量，对该精度进行控制。

（二）吊装安装过程中材料形变对精度的影响
第一是吊点的控制。

大跨度构件、长细构件以及侧向刚度小、腹板宽厚比大的构件等，要对吊点进行计算，为防止局部扭曲、变形和损坏，构件的悬挑部位和捆绑等应采用必要的保护措施。

第二是各种拉条、支撑、隅撑的控制。

要对各种拉条、支撑、隅撑的紧固力度进行适度控制，以保障钢材构件不会产生局部变形或钢体拉弯。

钢架组装后应该对钢架做临时固定工作，在施工人员暂停施工时或者部分钢材组装完成是，应该对已组装部分做好临时固定工作，以避免出现因防护不当导致的意外。

（三）吊装安装过程中的节点处理对精度控制影响
对高强度螺栓进行连接时，为了防止接合件的错位和变形，需要在将其结构架设进行适当地调整后，再去矫正对接全件，防止偏差，将接合摩擦面贴合紧密，做完上述准备工作，最后进行螺栓的安装工作。

在安装期间结合面的贴合程度尤其需要加以注意，为避免贴合面出现间隙需要先使用临时变通螺栓将其紧固，紧固程度以直到达到贴紧为准。

同时要估测对各个节点需要穿入的临时螺栓数量，以此作为实际穿入螺栓的参考数量，同时注意每个节点的临时螺栓不能少于2个，以此保证材料间稳定结合。

操作过程中避免将高强度螺栓与临时螺栓混用，避免因螺纹损伤从而导致的扭矩相关计算系数的变化。

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在对大六角高强度螺栓进行安装过程中，应该注意要使根部垫圈有倒角的一侧朝向螺栓头，大六角高强度螺栓尾部的螺母垫圈可以参照安装高强度螺栓的螺
母和垫圈安装。

安装过程中避免使用螺栓強行穿入；遇到不能穿入的情况，应用绞刀修整螺孔。

在对高强度螺栓进行紧固操作时，要注意分阶段操作，主要可分为初拧、复拧和终拧。

对于一般节点则可以省略其中复拧部分，大型节点则要严格遵守这三个步骤。

第一阶段是初拧，由于钢结构在制作运输或者安装过程中不可避免会出现曲翘现象，造成安装过程中出现材料间的贴合面无法紧密贴合，因此在安装过程的紧固螺栓阶段，就需初拧阶段紧固的螺栓将部分力道作用在克服钢板形变问题上，同时在一个节点上安装多个螺栓使受力平均。

如此，这是为应对钢材料变形问题的第一阶段，即初拧阶段，在紧固高强度螺栓时，要根据情况选择分三个阶段和是两个阶段。

第二阶段是复拧，针对于大型节点高强度螺栓初拧完成后，第二阶段的复拧是以初拧为基础进行的第二次紧固操作，这是为在确保初拧阶段完成后再一次根据初拧结果检测钢材料切合程度，据此确保切合紧密的同时节点的各个部分受力均匀。

第三阶段是终拧，终拧是针对安装的高强度螺栓的最后紧固操作。

除要求终拧阶段操作符合设计要求外，也要将高强度螺栓的蠕变现象加以考虑，这方面通过估算终拧时预拉力的损失，这个值通常为设计预拉力的5%到10%。

当螺栓直径较大时，则取10%，例如M24；螺栓的直径较小时，宜取5%，例如M16。

终拧扭矩按下式计算：
M=（P+△P）·k·d
上述公式中：P—设计预拉力kN（t）；M—终扭矩kN·m（kgf·m）；△P—预拉力损失值，一般为设计预拉力的5-10%；d—螺栓公称直径（m m）；k—扭矩系数。

四、结语：
对于钢结构安装过程中精度的有效控制，是现代大型建筑工程建设过程中的重要部分和技术难点，对这一环节的有效控制不仅能有效地节约人力物力，缩短工期，也是直接关系到整个项目的工程质量的。

本文针对这些问题，给出详细操作步骤，而有助于解决实际问题，是文章最大的目的。

参考文献：
[1]尹云厅. 装配式钢桁—砼组合连续刚构桥施工技术及控制方法研究[D].重庆交通大学，2017.
[2]栾涛. 某建筑裙房桁架钢结构工程施工技术研究[D].青岛理工大学，2016.
[3]凌鑫. 钢管混凝土柱内置虹吸雨水管施工期力学性能分析与施工技术研究[D].重庆大学，2016.。