钢结构冬期施工技术研究

钢结构冬期施工技术研究

程栓龙

程栓龙

中铁十七局集团第一工程有限公司——京沪高铁京津联络线项目

摘要：根据现场实际工作经验，总结出钢结构冬期施工技术问题，并提出具体的应对措施，仅供参考。

关键词：钢结构；冬期施工；焊接技术；

Steelstructureinwinterconstructiontechnologyresearch

ChengShuanLong

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Pickto:accordingtotheactualworkexperience,summarizesthesteelstructurewinterofconstructiontechnology,andputsforwardconcretemeasures,isonlyforreference.

Keywords:steelstructure;Winterofconstruction;Weldingtechnology;

一、钢结构冬期施工技术难点分析

1、钢结构体冬期焊接技术影响因素多、难度高。

钢结构施工技术含量高，其中焊接是其关键的施工技术之一。焊接质量常常是施工质量控制的难点，特别是在较低温度下焊接施工时，由于环境温度较低，加之高空风速较大，增加了焊接接头的冷却速度，导致焊接裂纹倾向加大甚至出现焊接裂纹。京沪高铁京津联络线下穿部分处64m钢桁梁构件加工，就在2011年便经历了一段低温冬期施工阶段，其面临的问题如下：

1）吊装分段多，现场焊缝长度长，风载大，加之厚板焊接。

2）高强度钢材（Q370qE）大量运用，低温焊接没有太多的成熟经验。

3）现场焊接：焊接的防风、防低温难度增大；

4）焊工低温操作，工作效率降低；

5）低温下焊机工作性能不稳定等。

2、钢结构冬期安装易受天气影响、难度大。

大跨空间钢结构的成形过程是通过吊装、整体（或部分）滑移、整体提升（或顶升）等施工技术，从一系列子结构逐步安装形成最终结构的过程。在施工过程中结构可能因失去平衡而倾覆，或由于结构失稳而倒塌，或由于局部构件，节点强度不足而破坏，也可能结构成形后与设计状态相差甚远。

而京津联络线64m钢桁梁的安装难度主要表现：单榀梁稳定性差，如控制不好梁会出现下挠和侧向失稳；在北方冬期施工，梁上的风载较大。

（2）高强螺栓连接

高强螺栓连接是钢结构工程施工过程中的控制重点。高强螺栓连的好坏是影响钢结构质量的一个重要因素，高强螺栓产品说明书中扭矩系数是常温下的标定值，影响扭矩系数的因素很多，如：环境温度、终拧时间、拧紧速度等，尤其是环境温度的影响最大，一般情况下，产说明书中扭矩系数是常温下的标定值，在负温下要再新标定，否则，仍按说明书给的值控制，有可能使螺栓产生的拉应力不足，降低结构的安全度，或导致螺栓拧紧，影响结构的安全度。

3、冬期施工安全技术要求高

冬季寒冷的天气不仅给施工工艺的多个环节带来影响，还给现场管理人员与操作人员的工作带来很多不便，极大的影响了施工质量和施工进度。因此施工技术人员要注重施工安全，其中首先要保证结构安全，结构安全是生产安全的前提。对于大量倾斜的单根构件在形成框架前需采用大量的临时加固措施以及预变形值来保证其稳定和设计就位。

二、建筑工程钢结构冬期施工技术难点应对措施

1、针对负温下对焊接技术的要求，主要采取的措施。

1）结构钢材的性能等级宜符合C级钢即具有0℃冲击韧性的要求，即具有常温冲击韧性的要求，同时焊材的选配应达到相应要求。

2）焊材选配时，应以满足焊缝金属强韧性要求为指标，通过调整焊缝金属的微合金化的程度，同焊接规范相配合，使焊缝金属产生针状铁素体而获得理想的焊缝强韧性。

3）根据结构特点，编排合理的焊接顺序，减少焊接残余应力。

4）制定合理的预热温度，应综合考虑施焊环境温度、钢材材质等级、焊件厚度和坡口形式等因素并结合焊接工艺评定结果确定。焊前预热时，应扩大加热范围至2倍板厚（常温时为1.5倍板厚）；加热方式宜优先选用电加热方式，以保证预热区域受热均匀，避免母材局部过热等现象。

5）选择合理的焊接工艺参数，控制热输入能量，在保证合理线能量输入的前提下，采用大电流、薄焊道、多层多道的焊接技术，以提高焊缝热量，防止淬硬组织的产生。

6）制定合理的后热制度，对于板厚t<40mm采取焊后紧急保温缓冷措施，可以减缓焊缝的冷却速度，并有助于扩散氢的逸出。

7）进行低温焊接试验，加强焊工防护并进行适应性训练。

2、焊工防护及适应性训练

1）焊接前对焊工进行冬期焊接施工技术培训，使焊工明确冬期焊接工艺，严格按工艺纪律施工。

2）焊接前，每天由专职焊接管理人员测定环境温度及风速，并随时注意天气变化。

3）雨、雪天禁止施焊。当环境温度低于试验温度时禁止施焊。

4）注意冷空气对焊件表面对流散热的影响。当风速大于5m/S时，禁止进行焊接施工。当风速大于2m/S时，必须搭设防风棚（防风棚应可靠，采用四面围帆布挡风，并且顶部来风处也应遮挡）。

5）预热用2～4把燃气烘枪烘烤。预热区在焊道两侧，每侧宽度均应大于焊件厚度的2倍，且不应小于100mm。预热温度用测温笔在距焊缝中心50mm处测量，达到规定的温度后方可进行焊接作业。

6）每条焊缝应一次焊完，中途不得中断，如因意外原因（如停电、下雨、下雪等）中断，应及时采取后热、缓冷措施。重新施焊前应对已焊焊缝进行检查，且焊前需按规定进行预热。

3、焊接材料管理

为避免氢致裂纹的产生，焊接过程中应严格焊材管理制度，具体要求如下。

1）气体保护焊采用的二氧化碳，气体纯度不宜低于99.9％（体积比），含水量不得超过0.005％（重量比），以保证焊接接头的抗裂性能。

2）严格焊材库的管理，焊条必须按标准进行烘干，烘干次数不得超过2次，在空气中的暴露时间不得超过2h。

3）药芯焊丝使用过程中应采取防潮措施，焊机上的焊丝防护罩必须保持完好，未用完的焊丝应及时送回焊材库，防止受潮。

4、冬期高强度螺栓连接措施

1）应对钢结构成型后的标高、轴线进行认真复测，合格后方可进行安装；

2）经常对施工人员进行质量意识教育，增强操作者的责任心；

3）施工中进行全面质量管理，严格控制各工序安装质量；这样才能保证安装偏差值在《钢结构工程施工及验收规范》的允许之内。

5、冬期高空作业安全防护措施

先搭设空中操作平台和安全保护绳，保证吊装时施工人员的安全。工具和所有的电缆电线等都在平台上栓牢，保证施工时不会下坠，危及平台上和下面施工人员的生命安全，在电焊焊接时，配备保护板，保证焊渣不会烧到下面的安全网和工人，同时应配备干粉灭火器以防起火。焊工应穿戴好劳防用品。焊机、起重等设备必须严格执行冬季使用的有关规定。

随着钢结构桥梁在铁路中的应用，钢结构焊接成为施工控制的重中之重。因此我们在今后的钢结构施工中仍要积累各项施工参数，针对各种施工环境，合理采用适宜的工法，以便确保钢结构的安装质量。