4 钢结构工程
4.1 基本要求：
4.1.1钢结构材料（各种型钢、焊接材料），其采购与制作均由有资质的钢结构公司完成。工厂在采购钢板时进行见证取样并作复试，复试合格材料方可用于工程。
4.1.2钢构件出场时及进场后对构件的外形尺寸、摩擦面、高强度螺栓孔等进行全面细致的检查，做好验收记录，并经各方人员会签。
4.1.3构件安装采用现场塔吊进行，钢柱每三层一节安装，钢梁由上向下逐件安装。 工程所有全熔透焊缝检测采用100%超声波探伤进行；高强度螺栓采用扭剪型高强度螺栓，施工分初拧及终拧两个阶段，做好初终拧标记。 4.2 钢结构工程-材料控制 4.2.1喷砂除锈、刷漆工艺控制
（1）工艺流程
杆件加工全合格手工、机械喷 射酸 洗（由于污染严重、冲洗不好，质量不易保证，用得少）基面处理基面清洁除锈验收合格铁锈焊缝药皮焊接飞溅物尘土油污（用溶剂 或碱液清洗）原材料验收环境温度环境湿度严禁涂装部位进行遮蔽其中结皮、结块、凝胶等有其色泽、黏度均匀一致遍数厚度符合设计要求涂刷间隔时间按说明书涂装后自检对缺陷修补
防腐涂装工艺刷涂法手工滚涂法满涂法空气喷涂法雾气喷涂法
检查验收4.2.2原材料外观检查
4.3 钢结构工程-加工制作控制 4.3.1加工厂检测
工厂栓钉焊接
栓钉焊接穿透焊准备 现场穿透焊
打弯试验 工厂非穿透焊
对进场的半成品构件进行标识
构件制作完成后，按照图纸要求，技术变更文件及有关的规程、规范对成品进行检查验收。
构件出厂前检查
（1）主控项目：构件的外型尺寸、整体弯曲、局部弯曲、杆件及安装对接口的位置的加工质量；所有构件的规格、数量符合图纸要求；防腐涂层的最终完成质量达到图纸要求，按照GB50205-2001钢结构分部工程竣工验收有关章节进行资料的验收。
（2）一般项目：成品、半成品的编号、重量、各种规格数量的确认。 4.10.5做好焊接作业面的防风、防火工作
为避免产生延迟裂纹，在环境温度低于5 C°时，焊后进行后热处理，后热温度为200℃-250℃，后热采用电加热片辅助加热的方式，达此温度后用多层石棉布紧裹，保温的时间以接头区域、焊缝表面、背部均达环境温度为止。 4.4 钢结构工程-焊接控制
4.4.1现场焊接(关键过程)及控制措施
焊接工艺包括了两部分内容:焊接工艺评定和焊接施工技术方案（措施）在“建筑钢结构焊接技术规程”（JGJ81-2002）及GB50205-2001”钢结构工程施工质量验收规范“中均对焊接工艺评定工作做出规定：
施工单位对其首次采用的钢材、焊接材料、焊接方法、焊后热处理等，应进行焊接工艺评定，并根据评定报告确定焊接工艺。 (1)焊接工艺评定
在构件制作和结构安装前进行焊接工艺评定试验。
焊接工艺评定试件 摩擦面加工工艺试件
焊接工艺评定是按照所拟定等的工艺(原则上是根据母材的可焊性试验的结果)，根据相应的标准，所做的焊接试件、并对其进行检验、测试，以判定焊接头是否具有要求性能的全部工作。它是制定现场焊接施工技术方案的依据。
焊工考试
焊接工艺评定指导书（JGJ81-2002）（部分）
预热温度（°C ） 层间温度（°C ） 后热温度及时间 （°C ）（min)
焊后热处理 焊 接 工 艺 参 数 技 术 措 施 编制/日期 焊 前 清 理 背面清跟 其他 道 次 焊接 方法 焊条或焊丝 牌号 焊剂保护气体 流量 电 电焊接速度 热输入 备 直径 或保（mm) 护气体 流 压] （cm/min) （kJ/cm) 注 （l/min） (A) (V) 层 间 清 理 审核/日期 • 焊接工艺评定的主要内容： • ①焊接接头的强度及抗开裂性性能，用以评定焊接材料的选择以及判定预热温度、层间温度、后热温度的选择是否合理；
• ②焊接接头的硬度试验，用以验证对焊接工艺是否敏感；
• ③焊接接头的冲击韧性试验，用以分析焊缝区、熔合线及热影响区的韧性差别； • ④焊接接头的金相分析；
• ⑤焊接接头的脆性转变温度试验，用以评定焊接工艺对材质脆性转变温度的影响。
焊后外观
4.4.2焊接钢管工艺流程见下
一般要求焊前准备操作技术定位焊停点检验打底层焊接停点 检验下一工序合格焊缝探伤不合格焊缝返修焊缝检验盖面层焊接
4.4.3现场焊接顺序
（1）立柱焊接
①焊接立柱时先焊柱脚焊缝及柱脚劲板，再焊接立柱分段接口。立柱焊接由四名焊工同时焊接同一根立柱的四根立管焊缝。焊接时焊工应尽量保证焊接速度一致。
②由于立柱柱脚焊缝位置不利于焊接操作，因此建议将柱脚与预埋件的焊缝等级变更为二级，须征得设计单位同意，立柱柱脚焊缝形式如下图。立柱分段焊缝为一级焊缝，形式如下图4-1、4-2所示。
图4-1 立柱柱脚焊缝形式
图4-2 立柱分段焊缝形式
圆管柱的焊接过程中，对焊接变形的控制难度更大，一旦焊接变形将直接影响到垂直度。焊接时每一段不能过长，过长焊接收缩量大，容易发生变形；也不能过短，过短焊接接头较多，容易出现焊接缺陷，每一段长度240mm左右，由4个工人对称焊接，从东西南北四个控制点开始进行焊接，2个工人从偶数段焊接，2个工人从奇数段焊接，打底焊要求焊高不易过高控制在4.5mm左右，每一道焊道宽度不能超过12mm，4个工人各焊完一段后，用两台经纬仪观测垂直度，按照标准要求垂直度不能超过10mm。
钢管柱分段焊接
钢结构现场焊接质量 对焊缝进行100%探伤
（2）桁架焊接
①单榀桁架安装、调整后，进行整体焊接。
②焊接由四名焊工从屋脊位置向两端立柱方向进行对称焊接形式如下图4-3所示。
图中I、Ⅱ、Ⅲ表示焊接顺序 图4-3 桁架焊接顺序
③桁架先焊接下弦对接焊缝使下弦先受热收缩，桁架产生趋势反拱趋势，以利于桁架起拱。而后再焊接上弦对接焊缝至立柱处，最后焊接桁架分段位置处现场安装腹杆的相贯焊缝。
④由于部分桁架的辅助弦杆设置在上弦杆以上，需在现场进行安装。因此辅助弦杆分段接口，及其与上弦杆的连接焊缝再主体桁架腹杆焊接完毕后进行焊接。焊接仍按照从屋脊处向两侧对称进行，先焊接弦杆对接口、再焊接短柱与上弦焊缝。
⑤桁架焊接工作全部完毕后，焊接桁架上弦撑杆焊缝。焊接时两名焊工为一组同时焊接一根撑杆的两端焊缝，两组焊工由屋脊向两端顺序进行。
⑥弦杆分段对接焊缝形式同于立柱分段接口形式。桁架下弦杆与立柱的相贯焊缝，使用￠273的钢管作为衬管，并使用相贯弦切割机对相贯口进行加工，以保证衬管与立柱的连接紧密。
焊缝探伤检测
4.5 钢结构工程安装 4.5.1立柱安装
（1）立柱安装前对柱脚预埋板标高进行统一复测，每块预埋板应测量四角的标高，以充分反映预埋板的实际倾斜情况。将测量结果反馈至加工厂，以保证柱顶桁架标高的基准，及时对立柱柱脚进行调整。
（2）复测预埋轴线，在埋件上设置定位挡板以便立柱就位。定位挡板的位置应避开劲板位置，并在立柱点焊固定、劲板安装就位后拆除。
（3）由于立柱柱脚节点内需进行二次浇筑，节点形式如下图4-4：
钢筋笼细石混凝土钢管22砼柱主筋砼柱混凝土封边1-1预埋钢板M5钢管细石混凝土加劲肋砼柱2-2
图4-4立柱柱脚节点形式
细石混凝土-20钢板垫铁预埋钢板M5钢筋笼砼柱与板穿孔塞焊)11
4.5.2 桁架安装
（1）整体安装顺序
由于构件的进场道路主要在现场南侧，为了充分利用塔吊的行走功能保证构件到场卸车，屋盖钢结构中立柱、桁架的安装按照由北向南的顺序施工。而上弦撑杆的安装顺序则要考虑塔吊的拆除问题，塔吊拆除位置在D与E轴间，因此上弦撑杆按照1N→1E→D→1B→1D→E的顺序构件吊运和安装，1D、E轴间的部分上弦撑杆在塔吊拆除后再进行安装，如下图4-5所示。
1234567GJ23GJ22GJ21GJ20GJ19GJ18GJ17GJ16GJ15GJ14GJ13GJ12GJ11GJ10GJ9GJ8GJ7GJ6拆塔后安装上弦撑杆安装顺序二
图4-5 桁架结构整体安装顺序
GJ5GJ4GJ3GJ2GJ1（2）单品桁架的吊装按照由两端向中间的顺序进行，如下图4-6：
立柱、桁架的安装顺序上弦撑杆安装顺序一
图4-6 桁架各段的安装顺序
4.6吊装过程控制
立柱采用现场塔吊进行安装，顺序由北向南进行。第一段安装就位后，在四面拉好缆风绳，并配合经纬仪调整立柱的垂直度。使用5吨千斤顶调整立柱的标高，标高基准以柱顶桁架上弦位置达到设计要求为准。立柱安装见图4-6。
图4-6 立柱安装
（6）调整完毕后及时将立柱点固焊接，拉紧缆风绳，待结构卸荷完毕后再拆除。 （7）立柱焊接由四名焊工同时进行，尽量保证焊接速度一致。
（8）立柱柱脚及加劲板焊接完毕后，由土建单位进行混凝土浇筑。混凝土养护一天后方可进行以下各段的安装，立柱接口同样采用连安装螺栓接板形式，调整方法同上。
外围钢框架柱吊装 核心筒暗柱吊装
4.7 桁架吊装
（1）吊装前复测支撑钢平台标高，并用墨线标出桁架定位轴线。配合水准仪调整托架高度，用细钢丝拉出桁架下弦管底标高，达到要求后进行吊装。
（2）桁架吊装索具采用钢丝绳加吊链的形式，吊链用于调整桁架的安装角度。每段桁架对称设置四个吊点，纵向吊点间距应小于8m，吊链设置在下方的两个吊点处。见下图图4-6
图4-6 桁架吊装
150T汽车吊吊装钢梁
主要工具如下表：
序号 1 2 3 名称 31+1钢丝绳 19+1钢丝绳 卡环 规格 φ14×6m φ10×2 5t 数量 4根 4根 若干 用途 吊索 捆绑绳 构件吊运 4 倒链 5t 2 角度调整 （3）桁架各段吊装就位后用托架临时支撑，采用千斤顶、配合全站仪和水准仪调整标高和水平度。调整完毕后将支撑托架焊接固定，转入下一段桁架的安装。
（4）桁架组对：
①立柱就位、调整后，安装桁架最外侧段通过立柱顶面相贯口和定位挡板确定位置。 ②桁架各段弦杆接口采用预制时焊接的安装螺栓连接板进行连接，桁架就位前将连接板安装段一侧的安装螺栓事先固定好，另一侧对口后再安装；
③调整吊链使倾斜角度略小一点，便于弦杆套入桁架上一段接口内的衬铁； ④桁架就位时，先用过冲插入连接板中间孔内撬动桁架，并穿入安装螺栓、紧固。 ⑤对于个别弦杆发生轻微变形的桁架，安装螺栓连接板无法使用时，可在接口两端130mm处分别焊接方母，焊接时注意两方母应基本在一条直线上。而后使用专用卡具调整弦杆错边量及焊缝间隙，如下图所示。
弦杆对接口安装卡具使用实例
⑥桁架在承重脚手架上通过钢制托架及定位挡板定位，形式如下图4-7：
图4-7 桁架支撑
⑦空间桁架各段调整完毕、点焊固定后，使用塔吊将桁架接口处腹杆及桁架间的上弦撑杆吊运至安装位置，利用吊链进行人工安装。由于上弦撑杆壁厚较薄，为避免造成管口变形，在需进行捶击时，必须垫设木方以增大接触面积。 4.8 钢结构安装过程中的稳定措施
4.8.1立柱四面设置缆风绳，用于调整立柱垂直度和保证立柱在桁架安装、卸荷过程中的稳定，缆风绳待结构整体卸荷完毕、达到稳定后再进行拆除。缆风绳应使用31×1+1的￠14钢丝绳，其破断力达到68吨，与地面夹角在40°～60°间。
4.8.2承重脚手架计算时应保证其稳定性，并根据相应规范要求具有一定的安全储备。 4.8.3桁架各段调整完毕后，立即将各支撑点与桁架下弦杆顶紧，保证支撑点均匀受力。同时通过架子管使桁架与承重脚手架连接为整体，以增加其稳定性。
4.8.4整榀桁架安装完毕后，应及时安装桁架间的上弦撑杆，使桁架间形成区域结构，以增加桁架的稳定性。
4.8.5在安装过程中，应根据结构的不同状态加强对立柱、桁架结构的测量监控，以及时发现结构的位移变化。
4.8.6当桁架结构位移量异常时，应立即停止安装工作，使用钢丝绳拉设临时缆风，并与设计、监理单位分析原因，制定相应的措施。 4.9 桁架整体测量监控
4.9.1在主体钢结构桁架的安装过程中，除施工正常测量检验外，还需对桁架整体的空间位置情况进行监控，将数据收集、整理后以便对后续安装进行适当调整。
4.9.2每榀桁架上弦应设置3个监控点，分别为屋脊以及两侧跨中位置，用红漆标识清楚。 4.9.3在施工过程中，当桁架状态发生变化时均应测量监控点水平、高度坐标，并进行对比分析。测量主要在桁架整体安装就位、桁架整体焊接完毕、结构卸荷过程中三个时期进行。
全焊接节点
4.9.4监控点测量必须在同一坐标体系下进行，尽量使用同一参照点，测量时间尽量在一天的同一时间进行，以避免温度对测量的干扰。
压型钢板施工
旋转钢楼梯
压型钢板吊装 压型钢板铺设
点焊、加固悬挑等部位 栓钉焊接
边模板焊接，固定 胶带堵漏
压型钢板成型
4.10 钢结构工程质量检查
梁柱接头焊接 高强螺栓初拧并做好标记
高强螺栓终拧以梅花头宁掉为准 终拧后高强螺栓
高强螺栓扭矩检查 现场栓-焊节点安装精度控制
4.10.1焊后几何尺寸检验
（1）主控项目：钢桁架长度±5mm、构件整体弯曲L/1000且不大于5mm,局部弯曲被测长度的1/750且不大于3mm。
（2）一般项目：腹杆的几何尺寸、位置。制造尺寸按GB5020—2001有关章节检验。 4.10.2焊后矫形
焊接是在组装的构件上做纵、横向线装加热的全过程。随着焊接温度的变化（升温和冷却）在焊道上将产生强大的内应力，最后在焊缝收缩应力的作用下，就迫使构件变形，这是不可避免的，减小变形的唯一办法就是依靠焊接工艺，焊接工艺的各项参数（电流、电压、焊接速度、焊接坡口大小、焊接顺序等）选的合理，变形可以相应减小。即使这样，被焊完的构件仍然要做矫正处理。矫正分为两种方法：一种为热矫、另一种为冷矫。
热矫一般将构件温度加热到700～900℃之间，再使构件缓慢冷却，而利用变形余量达到调整的目的。冷矫是使用机械力作用于构件，使之产生反变形，使其达到规范要求的偏差范围内，达到图纸几何尺寸的要求。
焊后保温工作
根据本工程的具体情况，可采用冷矫方法。可以在胎具上采用夹具配合千斤顶或放到液压机逐点进行矫正，矫正时随时进行测量，防止局部出现死弯。 4.10.3防腐补漆
经检测合格后的焊缝方可进行防腐补漆，补漆前采用角磨机清理焊缝及焊缝两侧的浮锈 等污物，补漆要求同于杆件加工防腐要求。
防腐完成
4.10.4成品验收
测量漆膜厚度
钢结构梁柱连接质量外观 钢结构安装质量外观
4.11劲性钢结构工程
钢结构进行深化设计时将钢筋按照现场施工原则精确布置，将深化设计图纸交给施工作业方，两者相互配合，钢结构及钢筋安装质量得以保障。利用BIM技术三维模拟梁柱节点钢筋排布，确定连接板、套筒标高及各方向钢筋排布，所有信息在BIM系统中记录方便查阅，解决因梁钢筋排布导致的梁筋与连接板焊接长度、宽度、厚度不满足要 的问题，使用三维图形指导工人施工。
工艺难点
劲性钢骨梁箍筋（单肢箍）需要穿过型钢腹板，通常有两种方法：
传 统 工 艺 方法1：箍筋通过在型钢腹板上的预留孔洞穿过
若单肢箍一端设置弯钩，另一端直穿过腹板后弯曲，手工弯曲尺寸控制不易且施工难度大
如果单肢箍两头弯曲，预留在型钢骨腹板上的孔径较大，影响结构受力
梁截面尺寸大，钢筋就位焊接、难度大
方法2：箍筋焊接在型钢腹板或搭筋板上
节点复杂，焊接质量难以保证 焊接量大，影响工期
优化措施
在考虑到单肢箍与搭筋板焊接困难的基础上，调整腹板两侧的钢板尺寸(宽度40mm，厚度10mm)并在钢板上钻孔(孔径12mm)，单肢箍一端与梁扭筋及箍筋绑扎连接、另一端直接勾住钢板上孔洞，最终形成新的单肢箍与钢骨连接方法。
钢板与型钢腹板焊接 单肢箍勾住钢板孔洞
钢板墙施工
对钢结构构件的加工进行检查 钢结构构件在加工厂进行预拼装，以保证加
工精度
4.11.1型钢与钢筋节点深化设计
（1）分析节点、找出相互关系，作系统图
和型钢混凝土节点关系密切的四大要素为：型钢、钢筋、模板、混凝土，而在这四大要素之后有着各种错综复杂的关系，只有解决这些关系，才能将节点优化。
（2）做出三维空间模型进行分析，有助于我们对型钢及钢筋空间关系的理解。 （3）设计思路
要以型钢为主，钢筋考虑其他解决办法，不能对型钢随意开孔、切割。梁筋和柱筋矛盾时，以柱筋为主，首先要保证柱钢筋的位置，适当调整梁筋。
主筋可以局部不均匀布置，在位置调整时，允许个别钢筋间距较小。但是当间距大于250mm时，应设置构造筋，增加防止混凝土开裂措施。
钢混凝土柱的钢筋保护层厚度必须按照设计要求执行，型钢混凝土梁钢筋保护层厚度，可以根据X、Y向不同，适当调整，但应满足保护层最小值要求，当大于40mm厚时，增加钢筋网等防止混凝土开裂措施。
同排梁筋在与连接板焊接时，个别高度可以适当调整，但是绑扎箍筋时，应加辅助构造钢筋，绑扎牢固。
当柱腹板开孔面积损失率在25％以内时，可以选择开孔穿过，当大于25％时，则需要将钢筋特殊处理。型钢柱翼缘板应尽量避免开孔穿钢筋，如特殊情况需要开孔，应经结构设计师计算后满足受力要求方可。
（4）柱主筋节点设计
设计前需定位梁主筋平面投影，根据梁钢筋数量及上下关系，不穿柱翼缘，尽量少穿腹板，跟翼缘冲突钢筋与牛腿焊接，下部减少焊接适当增加二排筋与构造筋。
根据柱主筋数量、型号，梁主筋平面排布，型钢牛腿、保护层、柱脚底板、穿墙螺栓位置等构件位置排布柱主筋，型钢梁牛腿平面投影内尽量不设置主筋通过，但是牛腿翼缘为变截面时可考虑适当主筋通过，同时截面面积损失，不应超过补强部分。
箍筋设计：将不能穿过型钢柱腹板的箍筋改为拉钩，并做适当与型钢柱连接；受牛腿影响的箍筋改为开口套。
梁柱核芯区节点 钢筋与钢牛腿节点
钢筋与钢牛腿节点 钢筋与钢牛腿节点
钢筋与钢牛腿节点
钢板墙施工
型钢梁主筋及牛腿高度设计：根据梁柱节点情况、保护层大小设计梁主筋位置，牛腿高度根据各方向钢筋上下位置确定。钢柱对接采用全全熔透焊连接，所有对接焊缝质量等级均为二级。除对接接头为全熔透焊外，型钢组对焊接为K型坡口焊，焊缝等级为三级。其余加劲肋板、连接钢筋的牛腿、柱底板等连接件为角焊缝。
c.劲性钢柱与外露钢桁架分开施工，对预埋件的安装精度控制要求高，安装难度大。 d.确保劲性钢结构安装垂直度是施工中控制的重点。 钢结构进场物资检查验收
钢结构吊装
钢结构安装
环境温度较低时焊缝的后热、保温工作，厚板焊接为保证焊接质量，在焊接时采用火焰加热的方法达到加热温度后方可施焊，用多层石棉布紧裹，保温的时间以接头区域、焊缝表
面均达环境温度为止。
做好焊接作业面的防风、防火工作
钢柱分段焊接 直立锥形和倾斜梭
焊缝无损检测
焊后24小时后，由具有相应资质的检测单位，按照图纸要求对全熔透焊缝进行超声波无损检测。
检测不合格焊缝，应根据缺陷情况制定相应的返修工艺，委派技术水平较高的焊工进行返修。
焊缝外观检查
超声波探伤检查
劲性结构与钢筋骨架的安装连接
核心筒内劲性柱节点
在安装就位的劲性柱上穿插柱子箍筋进行主筋绑扎
竖向提升装置
穹顶提升施工