浅析高层建筑钢结构工程质量通病与防治措施
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作者: 黄安宁
摘要 随着经济的发展，高层建筑施工越来越多，而钢结构在高层建筑中的使用也日益广泛。本文从钢构件制作与连接工程和钢结构安装工程两个方面，探讨高层建筑钢结构工程质量通病与防治措施。
关键词 高层建筑；钢结构工程；质量通病；防治措施
随着经济的发展，高层建筑施工越来越多，而钢结构在高层建筑中的使用也日益广泛。在高层建筑中钢结构安装施工质量的优劣是直接影响建筑物的使用安全和抗震性能的重要部位。本文结合实际的施工经验，从钢构件制作与连接工程和钢结构安装工程两个方面，探讨高层建筑钢结构工程质量通病与防治措施。
一、钢构件制作与连接工程质量通病及防治措施
1、节点杆件轴线交点偏移
桁架上下弦、双肢柱节点各杆件受力轴线或重心未汇交于一点，出现超差，因而降低了各杆件的受力性能。为此，桁架、柱的制作应按设计施工图标定的各杆件轴线位置与尺寸准确放底样；避免重心线偏移；如材料代用，应按实际代用材料予以修改；严格检查、核对计算与实际的误差，并及时纠正；拼装时，在底样或底模上按各节点杆件所在位置的两侧及端部用挡铁限制定位。
2、扭曲
构件拼装后全长扭曲不平，出现超差。为此，如节点处型钢不密合，应用氧乙炔火焰烘烤或用杠杆加压方法调直，达到标准后再拼装；拼装节点的连接角钢与母材之间应用夹紧器或卡口卡紧，点焊固定后再进行拼装；拼装构件应在拼装台上进行，构件全长应拉通线，并用水平尺找平，符合设计尺寸后再点焊固定、拼接；对刚度差的构件，翻身前应进行加固，翻身后应找平；拼装节点焊接应对称进行，并有反变形措施。
3、未磨光顶紧
柱、吊车梁等支承受力部位、支承板与柱肢翼板、腹板要求顶紧的两个平面之间存在空隙，使构件受力后易产生变形，并降低了承载能力。为此，设计要求磨光顶紧的构件、相接触的两个平面应按规范规定，采用刨光或磨光的方法进行加工；安装时，组装面应进行打磨处理，以使两个顶紧面紧贴不少于70％，且边缘最大易产生变形，并降低了承载能力。为此，设计要求磨光顶紧的构件、相接触的两个平面应按规范规定，采用刨光或磨光的方法进行加工；安装时，组装面应进行打磨处理，以使两个顶紧面紧贴不少于70％，且边缘最大间隙不超过0．8mm。
4、拱度不符合规定
构件起拱数值大于或小于设计数值，拱度曲度不均匀。为此，应按设计规定的尺寸进行起拱；严格按钢构件制作的允许偏差进行检验，如发现拼装接点处的角钢有误，应及时处理；在小拼过程中，应严格控制累计偏差，采取相应的措施以消除焊接对收缩的影响因素。
5、焊接缺陷
①咬边(咬肉)
焊缝边缘母材上被电弧或火焰烧熔出凹陷或沟槽，使母材的有效截面减小，而且在咬边处还会造成应力集中。为此，应选择适当的焊接电流，控制电弧长度，尽量短弧焊接，掌握合适的焊条角度和熟练的运条手法；气焊时，应调整合适的火焰能率，焊矩与焊条的摆动要协调配合；当咬边深度或长度超过允许值时，应将咬边处的熔渣清理干净，并用同型号的小直径焊条进行补焊填满。
②弧坑
构件焊缝收尾处产生低于基本金属表面的凹坑，使焊接接头的承载力降低。为此，熄弧前，须在熔池处做短时间的停留或做几次环形运条，以填满熔池；调整电流强度，埋弧自动焊应先停车后停丝，在焊缝前、后端加引弧板和熄弧板；也可同“咬边”的处理方法。
③严重飞溅
构件焊缝外母材上出现严重沾连焊材飞出的钢渣，使表面不美观。为此，碱性焊条按规定烘干；注意反接极和接地电缆的接法；出现飞溅后可用砂轮打磨平整。
④气孔
构件焊缝表面或内部存在个别连续或密集的气孔，减小了金属的有效截面，使焊接接头的强度降低；密集气孔会使焊缝组织疏松、接头塑性降低。为此，焊条、焊剂使用前应按规定焙烘，焙烘温度不能过高，避免采用不合格(变质或受潮)的焊条。
⑤夹渣
构件焊缝内部的非金属焊缝熔渣未清除掉，存在夹杂物和夹渣。为此，正确选用电流；坡口角度应适当，认真清除焊件上的铁锈杂物，并选用合格焊条。
⑥未焊透
构件焊缝根部未完全焊透，使焊缝力学性能降低，同时易产生严重的应力集中，导致产生裂缝。为此，选用合适的电流和焊接速度；运条要照顾母材的熔化情况，使两边均匀；操作应符合规程的要求，控制好组对间隙和坡口角度，一般间隙应等于焊条直径，钝边高度应为焊条直径的1／2左右；焊条应伸入焊缝根部；起焊温度不要过低；双面焊应彻底清根；出现未焊透时，应将未焊透部位用电弧刨清除，再重焊。
⑦裂缝
由于焊接的影响，材料的原子结构遭到破坏，使构件焊缝面或焊缝与母材连接处在接近焊缝区出现缝隙，其具有缺口尖锐和长宽比大的特征，按产生的部位有纵向的、横向的、根部的、弧坑的、表面的、贯穿的、热影响区的裂缝等。为此，严格控制焊件材质；选用碱性焊条或焊剂，以降低焊缝中的杂质和氢含量；合理设置定位点焊数量，避免在强制变形下定位焊接；根据结构情况，正确选定焊接顺序和方向；厚焊件及在低温下焊接应将母材进行预热，焊后保温再冷却i改进设计构造，减少应力集中，控制焊接规范，适当提高焊缝的形状系数，采用多道多层焊法；焊缝裂缝部位应用电弧刨清除后重焊。
⑧未熔合
构件焊缝与母材、焊缝与焊缝之间未能完全熔化结合在一起，造成焊道分离，使接头承载有效截面减少，降低了接头的机械强度。为此，选用稍大的焊接电流和火焰能率，焊速不宜过快，以使热量集中，焊缝金属间充分熔化结合；操作时要注意焊条或焊矩的角度，运条摆动要适当，并注意坡口两侧的熔化情况，焊接过程中发现焊条偏心，应调整焊条角度或及时更换焊条，并仔细清理前一焊道上的熔渣杂物。
二、钢结构安装工程质量通病及防治措施
1、钢柱位移
钢柱底部预留孔与预埋螺栓不对中，出现超差。为此，预埋螺栓在浇灌基础混凝土前应用固定卡盘或固定架固定，防止受振错位；钢柱底部预留孔应放大样，确定位置后再钻孔；对柱子轴线应进行测量复核。
2、钢柱垂直偏差过大
为此，对于细、高钢柱，如一点吊装变形较大时，可采取两点、三点等吊装方法，以减少变形；吊装后，应及时加临时支撑，以防受风力或碰撞而变形；对整排柱应及时固定，并将柱间支撑安好，再吊装上部结构；由于阳光照射影响钢柱的垂直偏差，其防治措施可与钢筋混凝土柱相同。
3、安装孔位移
构件安装孔不重合，螺栓穿不进去。为此，螺栓钻孔应设样板，以保证尺寸、位置的正确；安装前，应对螺栓孔及安装面作修整，并注意消除钢部件小拼装的偏差，防止累积，螺栓紧固程度应保持一致。
4、螺栓位移
柱底预埋螺栓位置与轴线相对位置超过允许偏差。为此，螺栓固定框尺寸应经校核，螺栓固定架应保证足够的强度和刚度，螺栓安装后应经复查，浇筑混凝土时应有测量人员监测，发现问题及时纠正，并加强测量放线的复查工作；已出现超差的，可用氧乙炔火焰将底座板螺栓孔扩大，安装时另加焊接钢板，或将螺栓根部混凝土凿去5～l0cm，将螺栓稍加煨弯，再烤直。
5、夹渣、未焊透、咬肉
柱与柱的横缝，柱与梁、梁与梁节点的平缝，手工焊出现夹渣、未焊透、咬肉等缺陷，超出了允许的要求。为此，被焊工件与垫板必须贴紧严密，采用合适规格的焊条打底，其间隙分别不大于8mm和6mm；断弧、换焊条时应将药皮砸净，搭接好；焊接前应通过试验选用合理的焊接规范、焊接顺序和操作方法；施焊前应预热，并根据不同的材质、气候掌握预热温度；焊条应在300℃下烘干，以防表面有化学物质引起气化；焊机二次空载电压应不小于80V，以防熔透力不够；最后一层焊缝距母材表面宜控制在1～1．5mm；最后一道焊缝应将电流调到120A，在降温15min左右后再焊；压低弧、快速通过以及被焊件加工细致，可避免咬边；焊接件材质和焊条不明，应进行可焊性试验、机械性能试验和化学分析，合格后才能使用。
6、装配面不合要求
高强螺栓装配面不符合要求，螺栓难以安装和紧固。为此，高强螺栓装配面上的浮锈、油污、溅点、焊瘤等以及螺栓孔壁的毛刺、飞边，应逐个清理干净，然后喷砂或打磨；贴合面表面的打磨处理范围应不小于高强螺栓直径的4倍，打磨方向应与受力方向垂直。
7、连接板间存在空隙
高强螺栓连接板之间拼缝不严密，存在空隙而影响连接质量。为此，连接处钢板应平直，空隙小于或等于lmm时可不做处理；连接板变形较大的应调整后再重新安装，纠正不了的应先填塞经过摩擦处理的楔形薄板，再安装螺栓；连接型钢或零件平面坡度大于1：20时，应放置斜垫片支垫，使紧贴接触，以确保连接质量。
三、结束语
根据以上论述，我们可以看出，高层建筑钢结构工程是一项十分复杂的工程，对技术要求十分严格。在具体施工中，要严格按照有关规定进行施工，才能确保工程的质量。
参考文献
[1]杨鹏宇．钢结构高强螺栓连接施工[J].山西建筑，2006年第16期.
[2]郝燕春．大型钢网架安装技术[J].山西建筑，2007年第10期.
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