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【摘要】随着计算机设计技术、材料技术和施工技术的深入研究和开发，钢材作为一种优良的建筑结构材料，已广泛运用于高层、超高层大跨度结构。为充分利用材料强度，减小构件截面，将钢与混凝土结合组成钢与混凝土组合结构。在这种结构体系中，钢与混凝土共同工作，发挥各自的材料特性，改善了结构性能，特别适合于超高层结构中的构件柱。现代钢结构技术与预应力技术结合，产生了预应力钢结构，特别适合于大跨度公共建筑中的屋盖结构。本文根据笔者工作实践，对钢结构工程质量控制措施及工程应用进行了分析和探讨。
【关键词】钢结构；工程；质量；控制；措施
1、现代钢结构施工的主要技术质量特点
1.1 焊接和构件制作
现代钢结构趋向于采用高强度钢材（例如Q345以上的钢材），随着强度的提高，其焊接性能趋向于劣化。高层钢结构的构件柱主要采用焊接 H 型钢、焊接箱形柱、钢管柱以及十字形柱等多种形式。由于结构自重大，故钢板厚度较厚，厚板焊接的一个突出问题是由于焊缝大，焊接热应力集中，焊接变形大，而变形一旦形成，由于板厚而难于矫正。高层钢结构中采用的厚板（厚度40mm以上），易出现层状撕裂问题，对钢材质量和焊接工艺提出了更高的要求。层状撕裂是指厚钢板在长、宽、厚三个方向的厚度方向（也称为Z向）有焊接件对钢板受拉而使钢板撕裂，这不是由于强度不足所致，而是钢板在厚度方向性能最差，钢板存在内部缺陷。因此，高层钢结构中的厚板经常采用Z向板。厚板焊接还易产生未熔透、裂纹等缺陷，对焊接工艺要求高。高层钢结构的抗侧力体系（支撑体系）、或结构转换层经常采用型钢桁架结构，其弦杆和腹杆常采用焊接 H 型钢和箱形截面，它是整个结构中的重要受力构件。这种构件尺寸大，节点板厚，节点处焊缝多而密集，焊接变形大，焊缝质量要求高（多为熔透焊），焊后残余应力高。高层钢结构安装焊接质量控制难度大，主要表现在以下方面：1）结构的梁、柱、支撑等各种构件空间交叉形成复杂的节点形式，具有平、横、立、仰多种空间焊接位置，施焊难度大；2）因外场施工，受条件限制，焊缝冷却速度快，收缩应力及拘束度大，容易产生焊接延迟裂纹；3）焊接收缩影响梁柱等节点的安装精度和柱的垂直度。
1.2 结构安装
现代钢结构工程由于大跨和高层的特点，结构安装难度较大。因此吊装机械的选择、安装方法的确定、安装施工中的安全生产控制是确保安装顺利进行的三项重要工作。高层钢结构安装的测量和垂直度控制比较复杂，技术含量高，是确保安装质量的重要保证：①柱垂直度和扭曲度除受自身安装误差影响外，还受到焊接变形、日照温差变形的影响；②由于层高，轴线偏差易累计积累；③受焊接变形和荷重压缩变形的影响，钢柱易形成累计标高负误差；④上述各种误差都會综合地影响梁柱等节点的安装精度，从而影响节点连接质量。高层钢结构安装时的主要工序——结构吊装、测量校正、安装焊接、高强度螺栓施工等相互交叉、相互影响，又受现场施工各种不利环境因素的影响，工序质量控制复杂。
2、现代钢结构工程施工质量控制及工程应用
现代钢结构工程为满足大跨度和超高层的要求，具有如上所述的施工技术和工程质量控制的特点，对质量控制具有与一般工程不同和更高的要求。为确保工程施工质量，在总结大量已建工程的施工技术和质量控制经验的基础上，按照工程建设技术标准，应重点做好以下几项控制。
2.1 严格执行国家工程建设技术标准
就钢结构工程施工而言，主要标准有：GB 50205-2001《钢结构工程施工质量验收规范》、JGJ 99-2015《高层民用建筑钢结构技术规程》、JGJ 81-2002《建筑钢结构焊接技术规程》、JGJ82-1991《钢结构高强度螺栓的设计、施工及验收规程》等。这些技术标准，总结了大量工程的实践经验，经过广泛的调研，并参考了国外的先进技术和标准。执行这些技术标准，是确保施工质量的根本保证。诚然，技术是不断发展和进步的，有些标准尚不能完全满足少数大型复杂工程的实际施工。
2.2 编制好技术质量文件
编制针对工程具体特点的施工组织设计、施工技术方案或施工工艺文件，并认真执行。技术质量文件应对工程的施工组织、主要施工方法和工艺、质量管理系统、采取的施工技术措施和质量安全保证措施等提出明确而具体的要求。由于现代钢结构工程的个性化特点比较明显，工程的用材、结构和节点形式因不同工程而异，施工的环境条件千差万别，因此它必须具有明确的针对性，才能有效地起到指导施工和确保质量的作用。例如，大跨度钢结构的安装，应当根据跨度、高度、结构形式（桁架、网架、柔性结构、刚性结构等）、设备能力等确定安装方法；而高层钢结构的安装焊接，应当根据钢材和焊材性能、焊缝和节点形式、施焊位置、现场环境条件、焊接人员技术水平、与其他工序的交叉施工情况等编制工艺规程。
2.3 材料质量控制
钢结构工程所用的材料（主要为钢材和焊材），对工程质量具有决定性的影响，必须严格按标准进行控制（即检测和验收）。如Z向板进场后就应逐张进行超声波检测。
2.4 焊接和构件制作质量控制
严格按 JGJ 81-2002《建筑钢结构焊接技术规程》进行焊接工艺评定，并在正式施焊前提出焊接工艺评定报告。对于复杂的节点形式，也宜预先进行必要的焊接试验，以确定合理的坡口形式、焊接参数和保证质量的措施。
编制焊接工艺规程指导实际施焊。焊接工艺规程应根据焊接工艺评定合格报告，结合图纸要求和实际施焊条件编制。工艺规程中应明确焊接时预热温度，层温控制和后热处理等。一般 Q345 以上的钢应按工厂提供的指导参数或施工企业通过的焊接试验或焊接工艺评定确定预热温度、层温控制和后热处理以及焊后消氢处理。
合理选用焊材。焊材选用的一个基本原则是强度不低于母材而且性能与母材匹配。对于现代钢结构中采用的高强度钢材和厚钢板，宜采用低强度和低氢型焊材，以增大焊缝金属韧性和减少焊接时氢逸出，防止层状撕裂和焊接裂纹等缺陷。 控制焊接环境条件。焊接时的风速、环境温度、湿度等都会对焊接质量和质量的稳定性产生影响，特别是现场焊接环境和环境的可控性比较差，必须符合规定要求或采取措施加以控制方能保证焊接质量。
焊接变形控制。厚钢板焊接应采用反变形法、正反面交替焊接法；对复杂节点采用合理的焊接顺序；选择合理的坡口形式，以减少焊缝金属充填量；尽可能采用气保焊或埋弧焊。
加工及组装。高强度钢材和厚钢板坡口加工质量对焊接质量有较大的影响，除保证加工精度外，在切割后，宜对每条切割的端面，用电动砂轮打磨机进行打磨（或按工艺文件要求处理），再经过钢板矫平机滚压，以消除切割对钢板金相组织的影响，防止产生焊接缺陷；大跨度管桁架腹杆制作必须采用计算机控制的相贯线切割机同时切割出管端马鞍形曲线和坡口，保证管端形状及坡口正确；组装应确保精度要求；特别应注意定位焊缝的质量。
2.5 结构安装方面
如前所述，现代钢结构工程由于个性化特点较强，因此结构安装机械设备的选择、安装方法和工艺应当根据工程项目的特点确定，以符合工程结构原理、高效、安全、经济、方便为基本原则。为保证安装质量，下列几项应重点控制：1）构件进场计划及进场验收；2）复杂或大型构件现场预拼装；3）工序交叉；4）安装焊接质量，前已有述；5）测量及校正，包括测量仪器选用、测量精度及测量方法、校正方法和程序等。测量及校正是高层钢结构安装的重要工序，对安装质量影响大。
建筑项目工程施工中，吊装技术起着举足轻重的作用。吊装的速度及质量直接关系到整个工程质量。首先，塔吊的数量、位置是钢结构运用吊装前应当考虑统筹准备的工作。当然，施工前还要对地理位置、自然环境进行考量。吊装时要对材料形状结构大小、吊装顺序做出妥善安排。準备工作要做到合理有序，有条不紊。一般工程中，多数是周期短但施工任务较大。所以吊装位置以生产区域为佳，还可以采取一机多吊的方式。钢结构的施工中，各个工序之间的关联较多，所以工序间的相互制约较大。能够保证测量的精准性尤为重要。这就对实际的测量控制提出了要求。工程实际测量中，首先测量楼层主，掌握其高度和位置，标线控制构建。期间要着重控制楼层形成的模型，对楼层柱子要精确测量和校正。这对后期建筑工作的质量控制打好基础。对整体结构测量时，实际测量要结合实钢结构特点。要把工程质量放在首位考虑，避免毫无责任、马虎大意。
结语：
现代钢结构工程施工质量的控制是确保执行严密的质量控制系统、合理先进的施工技术的结果。由于现代钢结构工程的多样性和复杂性，这为施工企业技术创新和工艺创新创造了宽广的平台；而通过技术创新和工艺创新，使复杂工程的质量控制成为可能。
参考文献：
[1]中国钢结构协会.建筑钢结构施工手册[M].北京：中国计划出版社，2016.
【关键词】钢结构；工程；质量；控制；措施
1、现代钢结构施工的主要技术质量特点
1.1 焊接和构件制作
现代钢结构趋向于采用高强度钢材（例如Q345以上的钢材），随着强度的提高，其焊接性能趋向于劣化。高层钢结构的构件柱主要采用焊接 H 型钢、焊接箱形柱、钢管柱以及十字形柱等多种形式。由于结构自重大，故钢板厚度较厚，厚板焊接的一个突出问题是由于焊缝大，焊接热应力集中，焊接变形大，而变形一旦形成，由于板厚而难于矫正。高层钢结构中采用的厚板（厚度40mm以上），易出现层状撕裂问题，对钢材质量和焊接工艺提出了更高的要求。层状撕裂是指厚钢板在长、宽、厚三个方向的厚度方向（也称为Z向）有焊接件对钢板受拉而使钢板撕裂，这不是由于强度不足所致，而是钢板在厚度方向性能最差，钢板存在内部缺陷。因此，高层钢结构中的厚板经常采用Z向板。厚板焊接还易产生未熔透、裂纹等缺陷，对焊接工艺要求高。高层钢结构的抗侧力体系（支撑体系）、或结构转换层经常采用型钢桁架结构，其弦杆和腹杆常采用焊接 H 型钢和箱形截面，它是整个结构中的重要受力构件。这种构件尺寸大，节点板厚，节点处焊缝多而密集，焊接变形大，焊缝质量要求高（多为熔透焊），焊后残余应力高。高层钢结构安装焊接质量控制难度大，主要表现在以下方面：1）结构的梁、柱、支撑等各种构件空间交叉形成复杂的节点形式，具有平、横、立、仰多种空间焊接位置，施焊难度大；2）因外场施工，受条件限制，焊缝冷却速度快，收缩应力及拘束度大，容易产生焊接延迟裂纹；3）焊接收缩影响梁柱等节点的安装精度和柱的垂直度。
1.2 结构安装
现代钢结构工程由于大跨和高层的特点，结构安装难度较大。因此吊装机械的选择、安装方法的确定、安装施工中的安全生产控制是确保安装顺利进行的三项重要工作。高层钢结构安装的测量和垂直度控制比较复杂，技术含量高，是确保安装质量的重要保证：①柱垂直度和扭曲度除受自身安装误差影响外，还受到焊接变形、日照温差变形的影响；②由于层高，轴线偏差易累计积累；③受焊接变形和荷重压缩变形的影响，钢柱易形成累计标高负误差；④上述各种误差都會综合地影响梁柱等节点的安装精度，从而影响节点连接质量。高层钢结构安装时的主要工序——结构吊装、测量校正、安装焊接、高强度螺栓施工等相互交叉、相互影响，又受现场施工各种不利环境因素的影响，工序质量控制复杂。
2、现代钢结构工程施工质量控制及工程应用
现代钢结构工程为满足大跨度和超高层的要求，具有如上所述的施工技术和工程质量控制的特点，对质量控制具有与一般工程不同和更高的要求。为确保工程施工质量，在总结大量已建工程的施工技术和质量控制经验的基础上，按照工程建设技术标准，应重点做好以下几项控制。
2.1 严格执行国家工程建设技术标准
就钢结构工程施工而言，主要标准有：GB 50205-2001《钢结构工程施工质量验收规范》、JGJ 99-2015《高层民用建筑钢结构技术规程》、JGJ 81-2002《建筑钢结构焊接技术规程》、JGJ82-1991《钢结构高强度螺栓的设计、施工及验收规程》等。这些技术标准，总结了大量工程的实践经验，经过广泛的调研，并参考了国外的先进技术和标准。执行这些技术标准，是确保施工质量的根本保证。诚然，技术是不断发展和进步的，有些标准尚不能完全满足少数大型复杂工程的实际施工。
2.2 编制好技术质量文件
编制针对工程具体特点的施工组织设计、施工技术方案或施工工艺文件，并认真执行。技术质量文件应对工程的施工组织、主要施工方法和工艺、质量管理系统、采取的施工技术措施和质量安全保证措施等提出明确而具体的要求。由于现代钢结构工程的个性化特点比较明显，工程的用材、结构和节点形式因不同工程而异，施工的环境条件千差万别，因此它必须具有明确的针对性，才能有效地起到指导施工和确保质量的作用。例如，大跨度钢结构的安装，应当根据跨度、高度、结构形式（桁架、网架、柔性结构、刚性结构等）、设备能力等确定安装方法；而高层钢结构的安装焊接，应当根据钢材和焊材性能、焊缝和节点形式、施焊位置、现场环境条件、焊接人员技术水平、与其他工序的交叉施工情况等编制工艺规程。
2.3 材料质量控制
钢结构工程所用的材料（主要为钢材和焊材），对工程质量具有决定性的影响，必须严格按标准进行控制（即检测和验收）。如Z向板进场后就应逐张进行超声波检测。
2.4 焊接和构件制作质量控制
严格按 JGJ 81-2002《建筑钢结构焊接技术规程》进行焊接工艺评定，并在正式施焊前提出焊接工艺评定报告。对于复杂的节点形式，也宜预先进行必要的焊接试验，以确定合理的坡口形式、焊接参数和保证质量的措施。
编制焊接工艺规程指导实际施焊。焊接工艺规程应根据焊接工艺评定合格报告，结合图纸要求和实际施焊条件编制。工艺规程中应明确焊接时预热温度，层温控制和后热处理等。一般 Q345 以上的钢应按工厂提供的指导参数或施工企业通过的焊接试验或焊接工艺评定确定预热温度、层温控制和后热处理以及焊后消氢处理。
合理选用焊材。焊材选用的一个基本原则是强度不低于母材而且性能与母材匹配。对于现代钢结构中采用的高强度钢材和厚钢板，宜采用低强度和低氢型焊材，以增大焊缝金属韧性和减少焊接时氢逸出，防止层状撕裂和焊接裂纹等缺陷。 控制焊接环境条件。焊接时的风速、环境温度、湿度等都会对焊接质量和质量的稳定性产生影响，特别是现场焊接环境和环境的可控性比较差，必须符合规定要求或采取措施加以控制方能保证焊接质量。
焊接变形控制。厚钢板焊接应采用反变形法、正反面交替焊接法；对复杂节点采用合理的焊接顺序；选择合理的坡口形式，以减少焊缝金属充填量；尽可能采用气保焊或埋弧焊。
加工及组装。高强度钢材和厚钢板坡口加工质量对焊接质量有较大的影响，除保证加工精度外，在切割后，宜对每条切割的端面，用电动砂轮打磨机进行打磨（或按工艺文件要求处理），再经过钢板矫平机滚压，以消除切割对钢板金相组织的影响，防止产生焊接缺陷；大跨度管桁架腹杆制作必须采用计算机控制的相贯线切割机同时切割出管端马鞍形曲线和坡口，保证管端形状及坡口正确；组装应确保精度要求；特别应注意定位焊缝的质量。
2.5 结构安装方面
如前所述，现代钢结构工程由于个性化特点较强，因此结构安装机械设备的选择、安装方法和工艺应当根据工程项目的特点确定，以符合工程结构原理、高效、安全、经济、方便为基本原则。为保证安装质量，下列几项应重点控制：1）构件进场计划及进场验收；2）复杂或大型构件现场预拼装；3）工序交叉；4）安装焊接质量，前已有述；5）测量及校正，包括测量仪器选用、测量精度及测量方法、校正方法和程序等。测量及校正是高层钢结构安装的重要工序，对安装质量影响大。
建筑项目工程施工中，吊装技术起着举足轻重的作用。吊装的速度及质量直接关系到整个工程质量。首先，塔吊的数量、位置是钢结构运用吊装前应当考虑统筹准备的工作。当然，施工前还要对地理位置、自然环境进行考量。吊装时要对材料形状结构大小、吊装顺序做出妥善安排。準备工作要做到合理有序，有条不紊。一般工程中，多数是周期短但施工任务较大。所以吊装位置以生产区域为佳，还可以采取一机多吊的方式。钢结构的施工中，各个工序之间的关联较多，所以工序间的相互制约较大。能够保证测量的精准性尤为重要。这就对实际的测量控制提出了要求。工程实际测量中，首先测量楼层主，掌握其高度和位置，标线控制构建。期间要着重控制楼层形成的模型，对楼层柱子要精确测量和校正。这对后期建筑工作的质量控制打好基础。对整体结构测量时，实际测量要结合实钢结构特点。要把工程质量放在首位考虑，避免毫无责任、马虎大意。
结语：
现代钢结构工程施工质量的控制是确保执行严密的质量控制系统、合理先进的施工技术的结果。由于现代钢结构工程的多样性和复杂性，这为施工企业技术创新和工艺创新创造了宽广的平台；而通过技术创新和工艺创新，使复杂工程的质量控制成为可能。
参考文献：
[1]中国钢结构协会.建筑钢结构施工手册[M].北京：中国计划出版社，2016.