「技術交流」鋼結構工程質量控制的3個關鍵詞

目前，鋼結構應用的越來越多，其強度更高，抗震性更好，並且由於構件可以工廠化製作，現場安裝，因而大大減少工期。在施工過程中有“三防”需要格外注意。

PART 1

防火

01

截流法

1。噴塗法

噴塗法是用噴塗機具將防火塗料直接噴在構件表面，形成保護層。鋼結構防火塗料按所使用的膠粘劑的不同可分為有機防火塗料和無機防火塗料兩類，按塗層厚度分為薄塗型和厚塗型兩類，薄塗型鋼結構塗料塗層厚度一般為2～7mm，有一定裝飾效果，高溫時塗層膨脹增厚，具有耐火隔熱作用，耐火極限可達0。5～1。5h，這種塗料又稱綱結構膨脹防火塗料。厚塗型鋼結構防火塗料厚度一般為8～20mm，粒狀表面，密度較小，導熱係數低，耐火極限可達0。5～3。0h，這種塗料又稱鋼結構防火隔熱塗料。

鋼結構防火塗料選用原則

室內裸露鋼結構、輕型屋蓋鋼結構及有裝飾要求的鋼結構，當規定其耐火極限在1。5h及以下時，宜選用薄塗型鋼結構防火塗料。

室內隱蔽鋼結構、高層全鋼結構及多層廠房鋼結構，當規定其耐火極限在1。5h以上時，應選用厚塗型鋼結構防火塗料，非膨脹型防火塗料。

露天鋼結構，應選用適合室外用的鋼結構防火塗料。

設計耐火極限大於1。50h的構件，不宜選用膨脹型防火塗料。

室外、半室外鋼結構採用膨脹型防火塗料時，應選用符合環境對其效能要求的產品。

非膨脹型防火塗料塗層的厚度不應小於10mm。

防火塗料與防腐塗料應相容、匹配。

鋼結構防火塗料的特點

（1）非膨脹型防火塗料以膨脹蛭石、膨脹珍珠岩、礦物纖維等無機絕熱材料為主，配以無機粘結劑製成，隔熱效能、黏結效能良好且物理化學效能穩定、使用壽命長，具有較好的耐久性，應優先選用。但非膨脹型防火塗料的塗層強度較低、表面外觀較差，更適宜用於隱蔽構件。

（2）膨脹型防火塗料以有機高分子材料為主。隨著時間的延長，這些有機材料可能發生分解、降解、溶出等不可逆反應，使塗料“老化”失效，出現粉化、脫落或膨脹效能下降。

（3）室外、半室外鋼結構的環境條件比室內鋼結構更為嚴酷、不利，對膨脹型防火塗料的耐水性、耐冷熱性、耐光照性、耐老化性要求更高。國內某大型體育場雨棚鋼結構採用某膨脹型防火塗料，在10年後出現塗層老化、效能下降及脫落等現象。

（4）非膨脹型防火塗料中膨脹蛭石、膨脹珍珠岩的粒徑一般為1～4mm，如塗層厚度太小，施工難度大，難以保證施工質量，為此相關規範規定了非膨脹型防火塗層的最小厚度為10mm。

（5）應特別注意防火塗料與防腐塗料的相容性問題，尤其是膨脹型防火塗料，因為它與防腐油漆同為有機材料，可能發生化學反應。在不能出具第三方證明材料證明“防火塗料、防腐塗料相容”的情況下，應委託第三方進行試驗驗證。膨脹型防火塗料、防腐油漆的施工順序為：防腐底漆、防腐中間漆、防火塗料、防腐面漆，在施工時應控制防腐底漆、中間漆的厚度，避免由於防腐底漆、中間漆的高溫變性導致防火塗層的脫落，避免因面漆過厚、過硬而影響膨脹型防火塗料的發泡膨脹。

鋼結構防火塗料保護構造

有下列情況之一時，宜在塗層內設定與鋼構件相連線的鍍鋅鐵絲網或玻璃纖維布：構件承受衝擊、振動荷載；防火塗料的粘結強度不大於0。05MPa；構件的腹板高度大於500mm且塗層厚度不小於30mm；構件的腹板高度大於500mm且塗層長期暴露在室外。

鋼結構防火保護措施分類

鋼結構的防火保護可採用下列措施之一或其中幾種的復（組）合：噴塗（抹塗）防火塗料；包覆防火板；包覆柔性氈狀隔熱材料；外包混凝土、金屬網抹砂漿或砌築砌體。

包覆防火板

（1）防火板應為不燃材料，且受火時不應出現炸裂和穿透裂縫等現象。

（2）防火板的包覆應根據構件形狀和所處部位進行構造設計，並應採取確保安裝牢固穩定的措施。

（3）固定防火板的龍骨及粘結劑應為不燃材料。 龍骨應便於與構件及防火板連線，粘結劑在高溫下應能保持一定的強度，並應能保證防火板的包敷完整。

2。包封法

（1）用現澆混凝土作耐火保護層。所使用的材料有混凝土、輕質混凝土及加氣混凝土等。這些材料既有不燃性，又有較大的熱容量，用作耐火保護層能使構件的升溫減緩。由於混凝土的表層在火災高溫下易於剝落，可在鋼材表面加敷鋼絲網，進一步提高其耐火的效能。

（2）用砂漿或灰膠泥作耐火保護層。所使用的材料一般有砂漿、輕質岩漿、珍珠岩砂漿或灰膠泥、蛭石砂漿或石灰膠泥等。上術材料均有良好的耐火效能，其施工方法常為金屬網上塗抹上述材料。

（3）用礦物纖維。其材料有石棉、岩棉及礦渣棉等。具體施工方法是將礦物纖維與水泥混合，再用特殊噴槍與水的噴霧同時向底子噴塗，構成海綿狀的覆蓋層，然後抹平或任其呈凹凸狀。上述方式可直接噴在鋼構件上，也可以向其上的金屬網噴塗，且以後者效果較好。

（4）用輕質預製板作耐火保護層。所用材料有輕質混凝土板、泡沫混凝土板、矽酸鈣成型板及石棉成型板等等，其做法是以上述預製板包覆構件，板間連線可採用釘合及粘合。這種構造方式施工簡便而工期較短，並有利工業化。同時，承重與防火（預製板）的功能劃分明確，火災後修復簡便且不影響主體結構的功能，因而具有良好的復原性。

3。遮蔽法

遮蔽法是把鋼結構包藏在耐火材料組成的牆體或吊頂內，在鋼樑、鋼屋架下作耐火吊頂，火災時可以使鋼樑、鋼屋架的升溫大為延緩，大大提高鋼結構的耐火能力，而且這種方法還能增加室內的美觀，但要注意吊頂的接縫、孔洞處應嚴密，防止竄火。

4。水噴淋法

水噴淋法是在結構頂部設噴淋供水管網，火災時，自動啟動（或手動）開始噴水，在構件表面形成一層連續流動的水膜，從而起到保護作用。

02

疏導法

與截流法不同，疏導法允許熱量傳到構件上，然後設法把熱量導走或消耗掉，同樣可使構件溫度不至升高到臨界溫度，從而起到保護作用。

疏導法目前主要是充水冷卻保護這一種方法。該方法是在空心封閉截面中（主要是柱）充滿水，火災時構件把從火場中吸收的熱量傳給水，依靠水的蒸發消耗熱量或透過迴圈把熱量導走，構件溫度便可保持在100℃左右。從理論上講，這是鋼結構保護最有效的方法。該系統工作時，構件相當於盛滿水被加熱的容器，象燒水鍋一樣工作。只要補充水源，維持足夠水位，而水的比熱和氣化熱又較大，構件吸收的熱量將源源不斷地被耗掉或導走。

PART 2

防腐

01

使用耐候鋼耐候鋼，即耐大氣腐蝕鋼，是介於普通鋼和不鏽鋼之間的低合金鋼，一般含有磷、銅、鎳、鉻、鈦等金屬。鋼中加入磷、銅、鉻、鎳等微量元素後，使鋼材表面形成緻密和附著性很強的保護膜，阻礙鏽蝕往裡擴散和發展，保護鏽層下面的基體，以減緩其腐蝕速度。

在鏽層和基體之間形成的約50～100dm厚的非晶態尖晶石型氧化物層緻密且與基體金屬黏附性好，由於這層緻密氧化物膜的存在，阻止了大氣中氧和水向鋼鐵基體滲人，減緩了鏽蝕向鋼鐵材料縱深發展，大大提高了鋼鐵材料的耐大氣腐蝕能力。

耐候鋼可減薄使用、裸露使用或簡化塗裝，其耐候性為普碳鋼的2～8倍，塗裝性為普碳鋼的1。5～10倍。耐候鋼具有優質鋼的強韌、塑延、成型、焊割、磨蝕、高溫、抗疲勞等特性，其低溫衝擊韌性也比一般的結構用鋼好。

02

熱浸鍍鋅防腐熱浸鍍鋅防腐是將待鍍工件浸人溶融金屬鋅槽中進行鍍覆，使工件表面形成純鍍鋅層和次表面的鋅合金化鍍層，實現對鋼鐵的保護作用。

熱浸鍍鋅的特點是：鋅鍍層較緻密，能有效阻礙腐蝕介質浸人基體，實現對鋼鐵的陰極保護；鋅鍍層較薄，一般只有30～50dm，對一些較大工件可達85dm；單一熱浸鋅鍍層防腐壽命較富鋅漆長，這主要是其鍍層厚度決定的；但熱浸鍍鋅鍍層結合力較差，比富鋅漆略好。

另外，熱浸鍍鋅鍍層附著力直接受工件表面預處理質量影響。

03

電弧噴塗防腐電弧噴塗是利用專門的噴塗裝置，使噴塗金屬絲在低電壓大電流作用下熔化，經壓縮空氣噴吹至預先拋砂除鏽的金屬構件上形成電弧噴鋅、鋁塗層，在其上噴刷防腐封閉塗料形成長效防腐複合塗層。較厚的塗層可有效阻止腐蝕介質浸人基體。

電弧噴塗防腐的特點是：塗層結合力高，其結合力是富鋅漆和熱浸鋅無法比擬的。對經電弧噴塗防腐處理的工件進行衝擊彎曲試驗，結果不但完全符合有關標準，而且還有“疊層鋼板”之稱；電弧噴塗層防腐時間長，一般在30~60年，塗層厚度決定塗層耐蝕壽命。

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熱噴鋁（鋅）複合塗層防腐熱噴鋁（鋅）複合塗層是一種與熱浸鋅效果相當的長效防腐蝕方法。其工藝是先對鋼構件表面作噴砂除鏽處理，使其表面露出金屬光澤並打毛；再用乙炔一氧焰將不斷送出的鋁（鋅）絲融化，並用壓縮空氣吹附到鋼構件表面，以形成蜂窩狀的鋁（鋅）噴塗層（厚度約80~100m）；最後用環氧樹脂或氯丁橡膠漆等塗料填充毛細孔，以形成複合塗層。熱噴鋁（鋅）複合塗層無法在管狀構件的內壁施工，因此，管狀構件兩端必須做氣密性封閉，以使內壁不發生腐蝕。

該工藝的優點是對構件尺寸適應性強，構件形狀尺寸幾乎不受限制；另一個優點是該工藝的熱影響是區域性的，因而構件不會產生熱變形。與熱浸鍍鋅相比，熱噴鋁（鋅）複合塗層的工業化程度較低，噴砂、噴鋁（鋅）的勞動強度大，質量也易受操作者情緒變化的影響。

05

塗層防腐鋼結構塗層防腐需經過基層處理和塗層施工兩道工序。基層處理的目的是清除構件表面的毛刺、鐵鏽、油汙及其他附著物，使構件表面露出金屬光澤；基層處理越徹底，附著效果越好。基層處理的方式有手工機械處理、化學處理、機械噴射處理等。

至於塗層施工，常用的塗刷方式有手工刷塗法、手工滾塗法、浸塗法、空氣噴塗法和無氣噴塗法等。合理的塗刷方式，就能保證質量、進度、節約材料和降低成本。

從塗層結構來說，有底漆一中漆一面漆、底漆一面漆和底漆面漆為同一種漆三種形式。其中底漆主要起附著和防鏽作用；面漆主要起防腐蝕和防老化作用；中漆的作用介於底、面漆之間，並能增加漆膜厚度。

只有底、中、面漆配合使用才能發揮最佳作用，取得最佳效果。

塗層法施工質量首先取決於基層處理的好壞；其次，取決於防腐漆的質量，要求底漆與鋼材粘附力強，與面漆結合性好；要求面漆抗風化，能保護底漆不受大氣腐蝕；最後，塗層施工要在適當的溫度（5～38℃之間）和溼度（相對溼度不大於85）及粉塵少的環境下進行。

乾漆膜總厚度室外工程為150μm，室內工程為125μm，允許偏差為25μm。

PART 3

防變形

01

設計措施

（1）合理地選擇焊縫的尺寸和形式，焊縫的尺寸直接關係焊接的工作 量和焊接變形的大小。焊縫的尺寸過大，不但焊接量大，而且焊接變形也大，固此在保證鋼結構件承載能力的條件下設計時應儘量採用較小的焊接尺寸。

（2）儘可能減少不必要的焊縫，在鋼結構件中應該力求焊縫數量少， 避免不必要的焊縫。在設計焊接鋼結構件時，一般是用加強 助來提高鋼結構件的穩定性和剛性，反而不經濟，因為這樣做不但增加了製作的工作量，而且往往是鋼結構件焊接後產生很大的變形。從而增加了矯正的工作量，如果適當地增加板厚，減少加強且，即使鋼結構件的重量稍重還是比較經濟。

（3）合理安排焊縫的位置；在設計安排焊縫時，應儘可能使焊縫對稱 於載面的中性軸，或者使焊縫接近中性軸。

02

工藝措施

（1）構件夾固法；為了防止一些中小型構件的焊接變形，我通常先將工作用鋼性較好的夾具固定，然後再進行焊接。這樣工作在高溫帶冷卻過程中產生的收縮變形被夾具強制克服，此方法對一些塑性較好的低碳鋼特別適用，因為在焊縫近在發生一些塑變形，對低碳鋼的機械強度影響不大。

（2）反變形法，在製作一些中板長型鋼結構件中，必須採用反變形法來控制焊接變 形，首先判定焊件在冷卻後會產生變形的方向和大小，然後在焊接前冷焊件以大小相等，方向相反的變形，來抵消構件由於焊接反引起的變形。這種方法是人為控制的，如果掌握得好，其效果會很好，產品也就符合技術要求。這種反變形，可以講是塑性反變形，也可以是彈性反變形。

（3）選擇合理的裝配焊接順序：不同的裝配焊接順序會產生不同的焊接變形。在構件製造施焊過程中，正桷的裝配和焊接順序是相當重要的，優其是在施焊過程中要分清備件先焊哪裡，後焊哪裡，總這要使焊件受熱均勻，冷卻也要均勻，這樣就減少了變形和產生較大的應力。

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