时间:2023-02-28 15:35:39
绪论:在寻找写作灵感吗?爱发表网为您精选了8篇钢结构施工总结,愿这些内容能够启迪您的思维,激发您的创作热情,欢迎您的阅读与分享!
关键词:巨型斜肋柱;边梁;桁架;42号杆件;预偏移;焊接;卸载
中图分类号:TU391文献标识码: A
一、概述
科威特中央银行新总部大楼由主体部分的大楼和附属裙房包括入口大厅、金库和停车场共同组成,总建筑面积16万平米,其中主体塔楼46层(包含6个夹层),总高度240米。该项目钢结构总量为11000吨,此工程集设计、制作、安装为一体的海外项目。
参与国际承包工程的参与者都有体会:很注重工作程序。我们既然参与国际工程的竞争,既然认识到了这一点,就得学会和掌握它,使我们的工作完全处于受控状态。具体到钢结构的工作程序,主要有:
施工准备阶段的报批程序;
施工阶段的检测程序(ITP);
施工阶段的验收程序,等等。
其中 ITP 是一个非常重要的工作程序,它是承包商根据规范要求和自己公司的工作程序编制的,要经过工程师的审批。如何编制 ITP,使其既能满足合同规范要求,又能加快工程进度,保护承包商的利益,需要好好研究和谨慎处理。我们项目除了钢结构外,玻璃幕墙、石材和电梯的分包都会涉及到 ITP,值得国外项目工程研究借鉴。
作为结构支撑的斜肋钢管柱系统由26根直径800毫米,壁厚12~60毫米的钢管柱呈相贯交叉同时以84.2度倾角向上延伸,每7层形成一次交叉相贯点,每层交叉相贯点间连以水平钢管组成最终稳定单元。
斜肋柱在地面以折线型布置,随着其倾斜向上的延伸,直段斜肋柱不断相交、相贯形成平面的2管相贯及立体空间的3管、4管和5管相贯的X/Y/K/V型节点(统称X节点)。最终所有斜肋柱在第4个交叉相贯点处过渡为同一平面并延伸至顶部。斜肋柱的数量也由基础平面位置的26根逐渐减少至顶部的18根。
为追求建筑美感,纵横交错,空间立体变化的斜肋柱系统全部要求建筑外露。斜肋柱施工过程中照片如下:
图1 斜肋柱施工过程图片 图2 塔楼标准层平面示意图
二、施工部署
组织项目部相关工程师熟悉本项目承包合同、项目相关施工图纸及总包提供的项目平面布置图及相关功能区及塔吊布置、参数,钢结构项目部要分析现场的起重设备的性能参数,以及考虑施工方便及节点分段合理。
2.1起重设备分析
对塔吊的性能参数和布置的分析,是钢结构构件设计的基础也是斜肋柱分段的依据,更是结构吊装的前提。同时对于无法避免的超出塔吊起重范围的构件,应尽早考虑其他的起重设备或者安装工艺。
图3 塔楼塔吊平面布置图
2.2斜肋柱分段
以项目现场起重设备起重荷载为依据,结合设计放样,考虑运输、包装等要求,斜肋柱的分段示意图如下:
说明:
1,斜肋柱整体被分为24段(不包含柱脚),经每2节直管柱过度到1节2管或者多管相贯的X型柱。
2,第24节柱,即顶部柱为V型柱。
3,存在7根自重超出塔吊起重能力的斜肋柱,并且基本为2管或者多管相贯的X型柱。如图4所示。
2.3安装范围
2.3.1钢管斜肋柱、钢梁
主要分为直线段和 X 交叉段,X 交叉段又可分为三管相贯柱(细分为平面和空间两种),四管相贯柱(细分为平面和空间两种),五管相贯柱(皆为空间结构)和 V 型相贯柱四大类型。一般单件重10吨以下,有 5 件处于内三角部位构件超过塔吊承载能力,重 量 分 别为 : DC03-25/26 计 21.4 吨、DC03-27/28 计 15.4 吨、DC06-33/35/41/47计 52.98 吨、DC09-46/47 计 16.7 吨、DC12-33/37/46 计 16.6 吨。斜肋柱具体形式如下图示:
图5立面示意图 图6各种巨型斜肋柱节点示意图
(图6中顺时针方向依次为:V 型节点、平面三管相贯、空间三管相贯、空间五管相贯、平面四管相贯、空间四管相贯)
2.3.2巨型悬挑桁架
主桁架长 52.900 米,宽 19.090 米,高 10.100 米,前后分别悬挑 25.450 米和 10.250米;支座桁架长 31.350 米,宽 17.700 米,高 10.240 米。另外,42 号杆件作为主桁架的一部分,又是塔楼主体结构的重要构件。主要为截面 900*800*30*60 的箱型杆件构成,总重量达 561 吨。
图7悬挑桁架施工中图片
2.3.3入口桁架
入口桁架跨度 21.9 米,门式桁架顶标高 30.398 米~36.257 米,主要为直径 200mm 的钢管杆件,总重量达 350 吨。
图8入口桁架施工中图片
2.3.4普通框架结构
在主体结构内部,还有一些由工字钢梁柱和压型钢板组成的普通框架结构,主要位于裙楼的公共区域和顶层阁楼内。一般为不同规格的工字钢和焊接 H 型钢组成。
图9框架结构施工中图片图10 电梯井道施工中图片
2.3.5其它零星钢结构
裙楼屋面及塔楼雨棚和配合装修得二次钢结构
图11门式钢架施工中图片图12悬臂结构施工中图片
2.4安装工艺及质量要求
本项目工程全部采用美国国家标准规范ASTM材料系列和AISC360-05,AISC steel Construction Manual, 13 Edition 等设计规范及AWS D1.1-D1.1M-2006钢结构焊接规范的标准要求施工,从材料构件进场验收到安装完成后的检验检测都由严格的管理程序。焊工要根据其工作内容分别达到G3、G6、或G6r的证书等级,并且要得到第三方认证;焊接工艺过程要按照批准的ITP 进行,并经第三方全程跟踪和检测,焊缝要求 100%的 UT 和 25%的 MT。安装精度方面,要有测量、控制和纠偏方案,斜肋柱和楼面梁要在初装、高强螺栓终拧、焊接前、焊接后和混凝土浇筑后分别对斜肋柱进行测量和调整,以满足 AISC 303-05 的精度要求。其他结构也基本按照这个程序进行焊接和安装的检测。
2.5施工流程
2.5.1吊装前准备
2.5.1.1构件的倒运和进场报验
构件的倒运主要是将构件自外场导入到吊机范围内的内场,以便做吊装前的准备工作。构件倒运遵循安全、合理、有序原则,其重点包括构件分流和构件吊点堆放两个方面。
构件分流:主要依据现场塔吊的性能参数和构件参数、平面位置,按照既定的吊装顺序,合理分配布置构件的摆放位置,避免现场的二次倒运发生。
构件堆放:即堆场的选择,选择吊机范围内,承载力足够的堆场。如构件堆放于裙楼楼板上,则需要验算楼板的相应承载力,必要时采取临时加固措施。
构件进场后,首先需要对构件自检,自检合格后,按照程序提交书面的材料到场通知附相关图纸、制作资料于顾问和第三方,提请其正式对到场构件予以验收。验收合格方可进行下道工序工作。
2.5.1.2构件的吊前辅助措施
斜肋柱进场后,吊装前辅助措施主要包括测量定位点即柱顶圆心的标定、柱内部清洁、临时用爬梯的固定、安装及独立操作平台支架的焊接和安装等方面。
柱顶圆心的标定:采用钢尺分中,将柱顶圆心标记于焊接好的钢板条或者角钢上。
柱内部清洁:清除柱内部所有垃圾和柱内壁上的浮锈,以保证柱内后灌的混凝土与柱本体的有效粘结。
钢爬梯的固定:固定钢爬梯以供吊装完成后摘勾和调整过程中测量使用。
独立操作平台支架的焊接和安装:在柱拼接位置下方1.2米处焊接托板并固定临时操作平台支架。
图13施工中图片
2.5.2斜肋柱安装流程
由于核心筒和斜肋柱施工存在6层高差,钢结构的安装在空间和时间与土建立体交叉施工,钢结构的安装采用先安装斜肋柱,再安装边梁,最后楼层梁的顺序。其立面安装流程如下图所示:
图14斜肋柱及钢梁安装流程图
备注:图中的1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16
17、18、19分别代表先后施工顺序。
“1”代表第一步:安装斜肋柱基础段。
“2”代表第二步:采用无缆风绳安装技术,通过连接耳板受力,安装第一节斜肋柱。
“3”代表第三步:搭设边梁和楼层梁安装操作平台及清理墙体埋件,并在埋件上测放轴线、焊接支撑托板。
“4”代表第四步:安装第1节斜肋柱对应的边梁。
“5”代表第五步:安装第1节斜肋柱对应的楼层梁。
“6”代表第六步:搭设上一节钢柱拼接操作平台。
“7”代表第七步:安装第2节斜肋钢柱,安装方法同“2”第二步。
“8”代表第八步:安装第二节柱对应的边梁、楼层梁操作平台及清理墙体埋件和在埋件上测放轴线、焊接支撑托板,安装方法同“3”第三步。
“9”代表第九步:安装二节柱对应的边梁,安装方法同“4”第四步。
“10”代表第十步:安装二节柱对应的楼层梁,安装步骤同“5”第5步。
以后各柱安装均按第“6”~“10”步流水施工。其中“6”~“10”为带一层楼层梁的直I型斜肋柱;“11”~“19”为带两层楼层梁的X型斜肋柱。
2.5.2钢结构平面安装顺序
斜肋柱、边梁楼层梁平面安装顺序为由两端(角点)向中间合拢,如下图所示:
图15平面安装顺序示意图
2.5.3定位调整措施及方法
斜肋柱采用坐标定位,即预先算出每根柱柱顶圆心的大地坐标值,严格将柱顶调整至预设的坐标位置处,坐标精度为1毫米。在第1和2节柱的调整中,以固定于地面连接柱顶耳板上3方向或4方向缆风绳的张拉来调整柱顶至预设坐标。对2节以上柱子,因不具备拉缆风绳的条件,则利用千斤顶进行调整。方法为在上、下柱管壁上焊接一定数量码板,微松耳板连接螺栓,以千斤顶向需要调整的方向顶码板,利用杠杆原理推动上柱微动进而使上柱移至预设坐标。
图16斜肋柱调整拉设揽风绳图17斜肋柱调节-千斤顶
2.5.4斜肋柱安装调整模拟计算机分析
因斜肋柱属建筑外露结构,其要求的安装精度比普通结构高一倍。同时斜肋柱结构体系复杂,既有单管的平面体系又有多管相贯的空间体系。对其定位的调整无法1次完整,实践中采用2次逐步调整。
1、初调。初调是在边梁、楼层梁未安装前对斜肋柱的定位调整。经过对“斜肋柱 边梁楼层梁”这样一个安装过程的计算机模拟分析发现,边梁、楼层梁吊装后,在各荷载作用下,斜肋柱最多将倒向核心筒方向7.5毫米,如下图所示。
故在初调阶段,需斜肋柱一定量的反方向的预偏移,预偏移量控制在10~12毫米。
图18施工过程斜肋柱安装偏移模拟分析
2、焊前调整。焊前调整是在边梁、楼层梁安装完成后,斜肋柱拼接节点施焊只前进行的定位修正调整。焊前需实测柱顶坐标,分析初调时设定的预偏移的实际折返情况。并设定新的预偏移量。按照新的预偏移量调整柱定位。
新的预偏移主要是考虑后续梁-梁、梁-埋件节点的焊接应力收缩对柱定位的影响及柱内灌混凝土对柱定位的影响。此偏移量无法理论计算取得,需靠对每节柱“焊前”“焊后”“浇筑前”“浇筑后”柱顶坐标的变化观测分析得出。
按经验,焊前调整设定的新的预偏移量对第一节柱为0,第2节柱依据对第1节柱“焊前”“焊后”“浇筑前”“浇筑后”实测柱顶坐标变化的分析取得。以此类推至各节柱。
2.5.5、超重斜肋柱吊装
斜肋柱系统中分段无法避免超重的若干构件(见2.2)的安装,除起重设备的选用和使用严格按照专业起重公司的规程,遵循专业起重公司的指导外,其余安装步奏和流程同上2.5之描述。本节不再赘述。
图19超重巨型斜肋柱吊装起钩
图20超重巨型斜肋柱吊装就位前图21超重巨型斜肋柱吊装就位
2.6裙房及入口桁架安装
裙房屋面钢结构安装是本工程的重要结构之一,该结构基本上是外露钢结构,跨度21.9米,标高最高处36.257米。入口桁架安装采取将桁架两榀一拼装,确保安装过程中不变形,先安装立杆再安装横梁,确保结构的稳定性。
2.7悬挑桁架安装
悬挑桁架是礼堂的主体结构,主桁架位于塔楼的 5 到 7 层,长 52.900 米,宽19.090 米,高 10.100 米,前后分别悬挑25.450 米和 10.250 米;支座桁架位于 3,4 层,长
31.350 米,宽 17.700 米,高10.240 米。另外,42 号杆件作为主桁架的一部分,又是塔楼主体结构的重要构件。主要为截面 900*800*30*60 的箱型杆件构成,总重量约 561吨。
图22悬挑桁架及42号杆件安装示意图
悬挑桁架是本工程的亮点之一,悬挑于 45.500 米的高空,伸出近 26 米,给人以很大的视觉冲击。但是,这也是本工程的难点之一。由于塔吊起重能力和场地的制约,只能采取高空散拼的方式安装。经过仔细分析对比后,决定了塔楼内部分的桁架小散件安装、塔楼外部分大散件安装的方案,一方面保证了工程进度,又减少了高空作业时间,保证安全。
2.8D42 号杆件安装及结构卸载
42 号杆件是一个非常特殊和重要的构件,它既是悬挑桁架的一个重要杆件,承担塔楼 7 层以上部分斜肋柱的荷载,上部荷载经它通过桁架结构及其支撑系统传递给基础。由于悬挑桁架的插入,打破了斜肋柱体系的结构完整性,它在这里也起到局部加强的作用。所以,42 号杆件的安装也是十分重要的。由于 D42 号杆件跨度较大(总计长度19.090 米),而且在整个结构体系没有完整成型前承担着较大的荷载,同时考虑施工可行性问题,设置了临时支撑桁架用于其安装。根据结构计算和施工验算,当结构达到 28 层的时候才能拆除这个临时支撑(结构卸载)。卸载过程利用结构分析软件所得模拟计算数据进行进行分步卸载,并在卸载过程利用全站仪进行测量跟踪,确保卸载过程与模拟分析同步,确保卸载安全。D42 号杆件支撑及卸载如下图所示:
三、质量控制
3.1 钢结构构件加工制作质量控制
保证构件的加工质量是保证现场安装质量的前提,钢结构构件的加工制作质量一般性要求如下表所示:
内容 容许误差 参考条款
两端都精加工的构件 表面粗糙度≤500,误差≤1mm AISC303-05:6.4.1
L≤9m(框架结构) ≤2mm AISC303-05:6.4.1(a)
L>9m(框架结构) ≤3mm AISC303-05:6.4.1(b)
L≤15m(组装或轧制型钢) ≤3mm*总长但不超过10 mm AISC303-05:6.4.2
L>15m(组装或轧制型钢) ≤10+(3*(总长米数-15)/3 mm AISC303-05:6.4.2
L<9m(柱和桁架) ≤1mm*总长米数 AWSD 1.1:5.23.1
10m≤L≤15m(柱和桁架) ≤10mm AWSD 1.1:5.23.1
L>15m(柱和桁架) ≤10+3*(总长米数-15)/3 mm AWSD 1.1:5.23.1
L无规定(梁和大梁) ≤1mm*总长米数 AWSD 1.1:5.23.2
L≥30m梁和大梁的起拱 0mm≤h拱度≤40mm AWSD1.1:5.23.3
L<30m梁和大梁的起拱 0mm≤h拱度≤20mm AWSD1.1:5.23.3
L无规定(梁和大梁) 旁弯≤1mm*总长米数 AWSD 1.1:5.23.5
组装H或I型 腹板和翼缘中心 严禁超过6 mm AWSD 1.1:5.23.7
H≤1m(H为梁腹板高度) H±3mm(梁截面高度) AWSD 1.1:5.23.9
1 m<H≤2m(H为梁腹板高度) H±5mm(梁截面高度) AWSD 1.1:5.23.9
H>2m(H为梁腹板高度) -5mm<H<8mm(梁截面高度) AWSD 1.1:5.23.9
不承压的型材 ≤L/1000mm,L为总长 AISC303-05:6.4.2
弯曲的构件 误差和直线时的标准一样 AISC303-05:6.4.2
L≤15m (梁) 0mm≤L≤13mm AISC303-05:6.4.4.(a)
L>15m(梁) ≤13 mm+3 mm/3 m AISC303-05:6.4.4.(b)
注:斜肋柱的加工制作质量要求更加严格,需同时参照AISC303-05第10章和AESC中关于建筑外露钢结构的加工制作质量要求的规定。
3.2 钢结构安装调整质量控制
钢结构安装调整质量一般性要求如下表所示:
内容 容许误差 参考条款AISC303-05
任意一组锚栓中,任何2个锚栓的中心点 ≤3mm 7.5.1(a)
相邻的两组锚栓,其组组的中心点误差 ≤6mm 7.5.1(b)
锚栓顶部高差误差 ±13 mm 7.5.1(c)
锚栓组间的中心距(累积误差) ≤2mm/10m,但≤25mm 7.5.1(d)
任意锚栓组的中心点到柱子中心线的距离 ≤6mm 7.5.1(e)
所有承压装置的最终的误差 ≤±3 mm 7.6
单根柱子误差 单节≤1/500 mm 7.13.1.1
电梯井旁边的柱子误差 ≥20层≤25mm+1mm/层总≤50mm 7.13.1.1(b)
电梯井旁边的柱子误差 20层内≤25 mm 7.13.1.1(a)
外部(室外)单根柱子误差 轴线≤25 mm 建筑红线≤50mm 7.13.1.1(b)
外部(室外)单根柱子误差 ≤25mm+2mm/层≤50mm总≤75mm 7.13.1.1(b)
外部(室外)单根柱子误差 ≤38mm/90m+13mm/30m但≤75mm 7.13.1.1(c)
外部(室外)单根柱子误差 ≤50 mm+2mm/层,总≤75mm 7.13.1.1(d)
对于与柱子连接的平直构件(柱子除外) +5mm~ -8mm 7.13.1.2(b)
普通单根平直构件 ≤1/500 7.13.1.2(d)
悬挑构件(平直构件) ≤1/500 7.13.1.2(e)
不规则形状构件 制作误差范围内 7.13.1.2(f)
现场组装构件(包括零件组装) ≤1/500 7.13.1.2(h)
对一般的无受压状态的构件 制作误差范围内 7.13.1.2(g)
对安装时可调节的构件(一端为精加工) +10mm~-10mm 7.13.1.3(a)
对安装时可调节的构件(一端为精加工) +10mm~-10mm 7.13.1.3(b)
对水平和垂直方向均可调节的构件 +5mm~ -5mm 7.13.1.3(c)
注:斜肋柱的安装调整质量要求更加严格,需同时参照AISC303-05第10章和AESC中关于建筑外露钢结构安装的要求。其精度需比上表提高一倍即:20层以下,柱位移偏差不超过12.5毫米;20层以上不超过25毫米;柱间相对位移偏差不超过柱长的1/1000。
3.3 钢结构焊接质量控制
钢结构焊接质量控制主要包括以下方面:
a、制定ITP(质量检验计划)作为质量控制的纲领性文件,严格约定文件审查、验收点、验收程序、验收单位等内容,明确施工方、第三方和顾问的关系。
b、所有焊工必须持证上岗,按等级(3G、4G、6G、6GR)施焊。焊工的考试在科威特当地进行,由第三方全程见证。
c、严格焊前检查,焊接准备完全遵循AWS规范的要求,每种焊接工艺都要求有相应焊接工艺评定(WPS)。
d、焊接工艺和流程严格按照相应焊接工艺评定(WPS)执行,并由第三方全程见证。
e、实施融透焊缝实施100%UT检测,角焊缝打底和盖面25%MT检测。
四、安全措施
4.1 安全管理
认真贯彻国家和公司有关安全施工的规程和规章制度,遵守当地安全施工法规,落实各级责任制。
项目部设置安全领导小组,各班组设置兼职安全员,建立健全项目安全管理网。
细化安全教育,针对工序每日开展安全教育和安全交底。
4.2 脚手架搭设
脚手架的搭设、拆除都严格按照方案执行,由专人验收标记为“安全”后方可使用,并做好日常防护。
4.3 生命绳布置
所有施工操作需到达的区域,在无封闭式安全通道的情况下,和非封闭式施工通道全部铺设生命绳。
4.4 安全网铺设
在操作区,主要通道、操作平台上铺设安全网,防止跌落事故伤害发生。
4.5 平台清理
在操作区,主要通道、操作平台上要定期清扫检查,防止高空坠物。
4.6 防火措施
焊接及动火作业时,备铁皮做的接火盆,铺防火布,配灭火器。
5 结语
本文通过对科威特中央银行新总部大楼塔楼钢结构系统的安装方法、工艺流程的介绍及分析,指出了类似结构安装的方法、工艺、流程的考虑方向,可为类似工程提供了切实有效的施工经验。
参考文献:
[1] 科威特中央银行新总部大楼施工图纸
[2] AISC 360-05 美标钢结构设计规范
关键词:钢结构 监理 要点 检测
钢结构厂房以其施工速度快、跨度大、自重轻,强度高、抗震性能好以及便于工厂化加工等优点被广泛采用。同时,钢结构厂房是一种节能环保型可循环使用的建筑结构,所以钢结构技术作为建设部推广的“建筑业十项新技术”之一,在目前的工业厂房、道路桥梁等建筑中得到广泛应用。
1 认真审查施工设计图纸
施工设计图纸是工程施工的依据,监理工程师在工程开工前应尽快熟悉工程图纸、项目等有关情况和工程所选用的规范、工艺技术条件,充分领会设计意图。因此,监理工程师必须协调以下工作:
9) 严格核查施工单位的资质。主要考核以下几项内容:企业的钢结构设计及施工资质等级;企业加工生产能力,包括制作加工设备的先进程度、企业技术管理人员及技术工人的情况、企业完成同类型工程加工任务的业绩情况、企业的深化设计能力、企业年加工制作能力等。如生产厂家与工程施工现场距离较远,不在同一地区,还应考虑运输问题,临时堆放材料问题等。
(2) 协调设计与加工部门的合作。加工单位在深化设计详图完成后,需经设计单位确认,方可进行加工制作。监理单位应加大对设计单位与生产厂家设计部门之间的协调力度,使加工厂家深刻领会设计单位的意图,使设计单位尽快确认加工厂家的图纸。
(3) 严格执行国家标准。在进行熟悉施工图纸的工作中,重点检查国家《工程建设标准强制性条文》钢结构设计部分的有关内容。如:所要求的焊缝质量级别是否符合要求;计算结构或构件的强度、稳定性以及连接的强度时,是否采用荷载设计值;计算疲劳和正常使用极限状态的变形时,是否采用荷载标准值。
(4) 审查施工设计图纸与说明是否符合国家技术规范和当地法规要求。核对施工图纸的全部内容是否与初步设计审查批复的指定的范围是否有出入;防火、消防是否满足要求。
(5) 核对钢材规格及材质要求。焊接坡口形式及无损探伤的类别、无损探伤的比例、高强螺栓规格尺寸是否符合规范要求;重要构件安装标高及尺寸与设计图是否一致等。
(6) 若有几个设计单位共同设计的图纸,各设计图纸相互间有无矛盾;专业图纸之间、平立剖面图之间有无矛盾;标注有无遗漏。
(7) 在检查钢构件的施工详图时,应考虑施工现场吊装机械的吊装能力与交通运输条件,对不适合的构件尺寸适当调整,以满足安装要求,并为工厂加工构件确定下料拼接尺寸。
(8) 建筑结构与各专业图纸本身是否有差错及矛盾;结构图与建筑图的平面尺寸及标高是否一致;建筑图与结构图的表示方法是否清楚;是否符合制图标准;预埋件是否表示清楚;有无钢筋明细表或钢筋的构造要求在图中是否表示清楚。
(9) 材料来源有无保证,能否代换;图中所要求的条件能否满足;新材料、新技术的应用是否有问题。
(10) 工艺管道、电气线路、设备装置、运输道路与建筑物之间或相互间有无矛盾,布置是否合理。
2 钢构件制作过程控制
2.1 审查结构件制作工艺
检查加工单位编制的工艺流程是否满足要求,特别是焊接顺序是否合理,如焊接顺序是否先焊纵缝,再焊横缝,以避免强力对接减少焊接应力;在钢结构的制作过程中,是否采用高精度的加工方法,要预测各工艺过程中的各种变形,特别是焊接过程引起的变形,采取相应的防止变形措施。如采取消除余量或自动对称焊接方法等。
2.2 制作准备工作检查
制作准备工作的主要检查内容有:(1)对原材料进厂的检验,核对钢材规格、批号,防止选材不合格;(2)参加焊接工艺评定试验;(3)审查焊工资质及有效证件;(4)审查无损检测(NDT)人员资质及有关设备的检定有效期;(5)审查用于工程的长度计量器具的检定有效期;(6)制作的工装平台检查;(7)检查样杆、样板制作质量。
2.3 加工过程质量控制
(1) 零部件加工制作:表面质量是否满足要求,是否需要进行矫正。检查腹板、顶板、底板外形尺寸,坡口切割质量,防止剪切钢板和切割后产生的弯曲变形,防止制作尺寸偏差过大。
(2) 焊接过程控制:在工件施焊时,焊接监理加强巡视检查。施焊前检查:焊件及坡口是否清理、焊接材料是否正确、焊接工艺条件是否满足、施焊工人是否持证上岗等;焊接过程中检查:焊接设备运行情况、焊接顺序是否合理、焊接规范和焊接工艺的执行情况、发现缺陷是否采取整改措施。同时,控制焊接过程中局部加热和不均匀冷却使焊件产生的变形,焊接变形应控制在制造允许误差范围以内。
(3) 焊缝的检查与检测
① 焊缝外观检查:对结构件所有一、二、三级焊缝均要求 100%进行外观检查。检查前要清除构件焊缝上的焊渣,然后用 10 倍放大镜检查焊缝外观质量,检查并记录焊缝的咬边,焊缝表面弧坑、气坑、裂纹等情况。测量脚焊缝的焊脚高度和焊缝的高度是否符合设计要求。
② 焊缝无损检测:超声波检测或射线检测是检查焊缝内部质量缺陷的重要方法,磁粉检测是检查铁磁性焊缝近表面或表面缺陷的方法。监理人员要审查选用的检测方法是否恰当;核查检测单位是否具备相应资质和检测人员的资格等级是否满足要求;审查各焊缝检测的长度是否满足技术条件和设计规范的要求。最后审查检测报告的格式是否符合要求,内容是否完整。
(4) 拼装控制:钢结构拼装一般采用平面拼装法,精度要求较高,通常要求在工厂模拟施工现场的实际工作状况进行预拼装。当拼装出现整体尺寸偏差时,要仔细查找原因,采取相应措施进行处理。
3 钢结构安装
钢结构安装施工中吊装、焊接量较大,对安全稳定性的要求高,对安装误差要求极高,这要求监理人员注意以下几项监控重点:
3.1 审核钢结构安装方案
(1) 检查方案是否包括以下主要内容:各构件和连接件的数量、重量;合适的吊装机械;平面与立面流水安装程序;进度计划;劳动组织;质量目标;安全防护措施等。
(2) 审查安装顺序是否合理,能否保证钢结构在安装过程中的整体与局部的稳定性,必要时进行强度和刚度验算。平面安装顺序应从结构约束较大的中间区向四周扩展,把累积误差分散;立面安装程序应分单元进行,由钢柱与主梁安装成的框架不变形为原则。
(3) 督促施工单位编制钢结构件的吊装方案并认真审查。审查钢结构的吊装顺序是否合理、吊装机械设备能否满足、构件吊点设置是否合理、吊装安全措施是否可行等。吊装顺序采用先内后外、先柱后梁。根据构件的重量和尺寸大小选择吊装机械设备。吊点设置要根据构件的特点选择,防止构件扭曲和损坏,确保安装质量,吊装安全,提高生产效率,减少劳动强度。
3.2 定位轴线及水准点的复测
(1) 对基础施工单位或建设单位提供的定位轴线,应会同建设单位、基础施工单位及其它有关单位对定位轴线进行交接验线,做好记录,对定位轴线进行标记和保护。
(2) 根据建设单位提供的水准点(二级以上),用水准仪进行测量,并将水准点测设到附近不宜损坏的地方,但要保持视线畅通,同时应加以保护。
3.3 复核预埋件安装位置
预埋地脚螺栓是钢结构安装施工现场的重点工作项目,一般情况下,在施工单位浇灌前,监理工程师应要对已预埋的螺栓进行闭合测量检查,除纵横轴线量测之外,还要进行标高检查。在已浇灌的初凝之前要再次进行复测检查,以确保地脚螺栓精确预埋。
3.4 钢结构安装质量控制
(1) 对钢结构连接节点施工的监控
钢结构节点连接的可靠性关系到整体结构的稳定问题,连接的可靠性与连接方式紧密相关。按连接方式分为焊接连接、高强螺栓连接和混合连接三种。监理人员应监督施工单位严格按设计图纸做好各连接点的施工,杜绝施工混乱。一般柱与柱连接采用焊接方式,柱与梁连接采用混合连接方式,主梁与次梁连接采用高强螺栓连接。
(2) 现场焊接质量控制
在钢结构工程施工中,节点的焊接质量是至关重要的,由于高空野外作业,施工条件差,受天气影响大,且焊接收缩变形对安装精度影响较大,应特别注意对现场焊接质量的监控。
(3) 防腐及防火涂装控制
① 防腐涂装:钢结构的防腐主要分为防大气腐蚀和防土壤腐蚀两种。涂层一般分为底漆、过渡层、中间层及面层等四层。监理工程师除了要控制涂层厚度以及涂装工艺要求外,也要掌握各种涂装材料的基本性能。
② 防火涂装:钢结构的防火要求较高,其耐火极限与耐火等级密切相关,在同一耐火等级下,梁、柱、板等不同构件的耐火极限各不相同。监理工程师应要认真对照图纸,对主要结构构件的耐火极限及防火涂层厚度进行认真检查。
4 结尾阶段监理
结尾阶段主要工作是参与工程初验、核收、终验、定级。监理在这之前应完成监理总结和质量评估,监理总结应对整个监理过程主要技术环节、主要技术质量指标,监理过程中发生的质量问题、管理过程与结果进行实是求事的总结评述,还应对各项主要质量指标测量结果,以及监理复测结果进行表述。
结尾阶段还包含工程资料的验收递交。对钢结构监理而言,其焊缝质量检查表式,无损检测表式,“工艺评定表”,分段组装表式,总段组装表式等专业较强,有别于土建工程常用表式。
5 施工安全控制
监理人员除了检查施工安全生产责任制的建立和实施,还要检查安全管理措施是否真正落实到位。要求监理工程师对此进行重点检查:一是对工人是否进行安全技术交底及安全教育情况。特别要对中途进场的施工人员进行安全技术交底及安全教育是否到位的检查;二是对高空作业人员是否定期进行身体检查,严禁带病进行高空作业;三是检查高空作业人员是否正确系好安全带,拉好安全绳,作业现场下面是否挂好了安全网。四是特种作业人员是否持证上岗,且上岗证在有效期内。五是现场施工材料堆放是否合理,特别是现场存放的易燃易爆物品是否分类堆放,并有可靠的防护措施。
【关键词】钢结构吊装施工技术
中图分类号:TU74文献标识码:A 文章编号:
随着经济的发展和人们生活水平的不断提高,建筑行业也得到了快速发展。在施工过程中,施工工作者合理安排施工工序、施工过程中严格控制施工质量,是钢结构施工的关键环节,而在对吊装的施工中不但要关心吊装的质量问题,更要注重吊装的安全性。
一、工程结构概述
霍元甲武术馆钢结构网架为八坡双层折板型网架结构,平面投影为四轴对称图形,尺寸为116.4m×116.4m,大坡起坡18度,小坡起坡15度,矢高14.8m,网架厚度3m。网架支撑在60根混凝土柱子上,南北方向为单排支座,东西方向为双排支座,支座为橡胶支座,长跨92.4m,短跨75.6m,悬挑10m,建筑物标高39.75m。
网架杆件采用φ76×3.5、φ89×4、φ102×4.5、φ140×5、φ168×6、φ180×8、φ219×10、φ245×12、φ273×12、φ325×12、φ351×12、φ377×16、φ426×20;球结点采用WS200×8、WS250×10、WS300×12、WS350×14、WS400×16、WS450×18、WSR550×22、WSR650×25、WSR750×35。
二、方案形成说明
霍元甲武术馆屋面网架吊装方案在总施工方案及第二版图纸杆件调整的基础上结合专家意见进行调整。为达到网架在吊装、就位、逐渐连接成整体过程中杆件应力比不大于0.75消除吊装过程钩头水平力对吊车的不利影响吊车行走负荷需要小于最大起重量70%的要求。
我们进行了近20次的模拟试算,详尽的模拟各种施工工况,最终制定了较为合理的网架吊装工况,为满足此工况需采用两台1000吨履带吊进行安装。
如下图小半径低吨位吊车工况条件下,应力比大量超1.0(红色区域)对结构造成严重破坏。
如下图1000吨履带吊工况条件下,应力比无超1.0情况对结构吊装最有利。
本方案基本解决了模型吊装过程中出现网架杆件应力比过大,双机抬吊中出现的夺杆现象和吊具长短的误差对吊装的影响,可以实现网架分区吊装的方案设想。
三、吊装分区、吊装顺序
本方案在原方案的基础上考虑到拼装的安全和稳定将原北区的3个吊装分区,分为5个吊装分区然后将倾斜的屋架放平拼装。解决了拼装过程中架体失稳的问题。调整后的分区和吊装顺序如下图所示。
网架拼装分为10区,编号(安装顺序)如下图如下图所示
四、钢结构的吊装施工工艺
1、钢柱的吊装
(1)吊装钢柱,由于本工程钢柱较重,采用130t履带吊进行吊装。钢柱用绑带绑牢固,应用履带吊牵引柱体上部(主体上部由钢梁两端牛腿)。将钢柱吊过框柱预留钢筋,吊成旋转至框柱上空,缓缓降落至柱中预留钢板位置,采用高强螺栓连接。
(2)钢柱的固定与校正。对钢柱的校正主要分为垂直度、标高和平面位置的校正。通常利用经纬仪对垂直度进行校正,对于超过规定偏差的位置,采用千斤顶校正。对于平面位置的的固定,通常采用经纬仪在两个不同的方向检测钢柱的安装准线,为了确保钢柱底部标高的准确性,应安装标装控制块在吊升施工之前。在所有校正操作过程中,工作人员应该随时观看标高控制块和柱底部之间是否落空,防止因校正过程的失误导致水平标高出现误差。
2、 钢吊装施工工艺
(1)钢梁吊升施工。一般采用自行式起重机对钢梁进行吊装,也有采用桅杆式起重机、塔式起重机等进行吊装,对于较重的钢梁,采用双机抬吊。在钢梁吊装过程中,工人应该注重吊装后的垂直度和位移的偏差,仔细做好标高垫块的操作,确定好定位轴线,准确测量钢吊车辆安装位置的偏差。钢梁一般为简支梁,两个梁端之间留出10mm的间隙,并在此处铺设垫板,牛腿和梁之间应该采用螺栓连接,采用高强螺栓将制动架与梁进行连接。
(2)钢吊车梁的固定与校正。钢吊车梁的校正工作主要有跨距、轴线、垂直度和标高。在屋顶吊装前进行标高校正,其他的安装项目一般在屋顶安装之后进行,用起重机或千斤顶对梁进行竖直移动,并且铺设钢板,使其误差在规定范围内。通常采用平移轴线法和通线法对钢吊车梁轴线进行校正,用钢尺测量跨距,用弹簧秤对跨距大的车间进行测量,弹簧的拉力一般在100~200N,如果超出允许误差,通常采用千斤顶、花蓝螺栓、钢楔、撬棍等纠正。
3、 钢屋架的吊装施工及其校正工作
依据钢屋架的安装高度、质量和跨度的不同,选择1000t履带吊进行起吊。由于钢材料的倾斜方向稳定性较差,在起重机的起重臂和起重量的长度允许范围内,应先组装屋架及其上部的支撑、檩条等成为一体,之后再次进行吊装。这样既提高了吊装的效率,又保证了吊装的稳定性。 矫正工作在吊装时用特定的锁具及钢丝绳吊装,且在吊装过程中增加一台倒链,应用倒链将整个单榀屋架进行调整,单榀屋架整体平移吊升至支座上空。对准相应的支座降落至橡胶支座上的莲花瓣内。
4、钢屋架的高强螺栓施工技术
对于采用螺栓连接的钢屋架结构,施工时首先工作人员应该将注重高强螺栓的安装保护和摩擦面的加工质量,并依据国家标准要求对高强螺栓的摩擦面进行抗滑移系数进行检测。高强螺栓的穿孔率直接受到钢构件角度误差的影响。在钢构施工时,连接面的间隙直接受到构件的扭曲影响。一定的胎架模具以控制其变形,并在构件运输时采取切实可行的固定措施以保证其尺寸稳定性。
五、安全管理措施
(1)项目部组成由项目经理为组长,安全副经理为副组长的项目部安全领导小组,全面负责项目部施工安全管理工作。
(2)项目部设4大班组:钢结构起重安装组、钢珠钢梁连接组、屋架吊装组、屋架连接组、班组每周进行一次安全学习,进行施工前安全交底并要求有书面记录。
(3)在布置生产任务的同时,布置安全要求,落实安全技术措施,确保安全,方能进行施工操作。
(4)专职安全员、义务安全监督岗,每天对施工现场和生活区场院进行安全检查,发现隐患及时指出,落实整改,整改人要到位,对违章人员进行严肃教育,并按规定进行处罚。
(5)专职安全员每天督促有关施工管理人员、保养电工等对施工现场、危险品库、电气设备等进行检查,要求氧气瓶、乙炔瓶按规定堆放,使用时保证安全距离。电箱插头、插座、漏电保护器完好无损。
(6)项目部成立防火管理小组,每月进行一次防火知识学习,防火小组定期进行消防器材检查,并作好检查记录。
(7)每月由项目部安全领导小组组织2次以上施工现场安全检查,对检查出的安全隐患及时开出整改单,落实有关人员进行整改,整改率要求达到100%。
(8)参加安装工程施工的项目部职工必须经过三级安全教育,经安全考试合格后方能上岗操作。
(9)材料员、料工对料库的劳防用品必须严格检查,产品要有质保书,对已使用过的劳防用品,凡已损坏或不合格的及时报损处理。
结束语
以上是本人在施工过程中总结的经验和技术,但在现实施工过程中还会遇到很多问题,主要是影响工程质量因素的问题较多,导致质量问题产生的原因也错综复杂,即使是相同的质量问题,发生的原因也不完全一样。所以,在建筑钢结构吊装施工过程中施工人员要严格施工规则和施工工序进行,更不能随意修改图纸和无图情况下施工。
参考文献:
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[3] 钢结构工程研发转化项目落户天津汉沽[J].现代焊接,2009,(03),135-136
[4] 李保川.建筑钢结构施工技术及质量控制[J].科技创新导报,2011,(09),156-157
【关键词】建筑工程;钢结构
中图分类号:TU198文献标识码: A 文章编号:
在高层建筑中, 构件及钢结构都必须具备精准的尺寸,在安装过程中,整个施工过程都是由人工操作的,所以保证工程的质量问题较为困难,同时在施工过程中,应尽量避免事故发生。所以进行高层钢结构工程时,应该加大监管的力度,从而让工程质量达到预定的效果。
1.实例概况
某商业大楼长度为 8 米,宽度为 23 米,楼层为 9 层。 此工程使用的结构是框架的钢结构,基础构成使用的是筏板式。柱脚使用外包的方式,这样能更好的把钢柱牢牢的固定在基础上。 钢柱的横截面为500×500H,腹板厚度为 16 毫米,周边的厚度为 25 毫米,所有构件都通过场外的加工获得。 利用 H 型的钢材制作钢梁。 梁柱的节点处,使用连接的螺栓为 M30 且强度为 10.9 级。地脚处使用的螺栓为M30,垫圈与螺母均使用 Q235 的钢材。
2.钢结构的施工技术
2.1 钢结构构件的制作、加工和安装
(1)制作与加工:全部的构件都在场外进行制作与加工的,在制作时都会把钢柱的所有节点平分 3 段。 在进行这个阶段的施工时,一定要严把质量的关口,然后根据 GB50205-2007 施工图和设计好的施工图纸当中要求的标准进行工程的监督。(2)安装:此过程中一定要进行钢柱轴线的严格审查,若发现问题,一定要进行及时的改正。而且应该同步的安装地脚螺栓的安装,用上下的螺帽固定好钢套板,然后将其稳定在基础的主筋上,再使用混凝土进行浇筑。 将上述的过程全部完成之后,若产生缝隙,应使用细致的 C40 混凝土对构件进行二次的浇筑。
2.2 钢结构的安装与检查
(1)安装顺序:进行吊装图的绘制时,与别的图所使用的方法有所不同,在绘制吊装图的过程中,只能依照各个部分进行,顺序为是从框架梁的中间向两边扩散,应先设置柱再设置梁,先设置主梁再设置次梁,依照这样的顺序,才可以更好的对钢结构进行安装,同时工程的效果也非常好,对质量的管理也快捷很多。(2)钢柱的安装:施工过程中,一定要保证钢柱绝对的竖直,钢柱固定下之后再调整难度很大,故进行安装的过程当中应先确定角度后固定,应在预先埋入的螺栓之上再固定 4 个螺母,平衡好位置后再进行钢柱的设置与安装。 在钢柱安装完毕时,使用水平仪以及 2 台经纬仪测算钢柱的位置,确保垂直度。(3)安装主次横梁:在结束初层的 4 个钢柱安装任务时,接下来就要对主次横梁实施安装。在仔细的试验以及计算之后才能够开展吊装。 全部依据相关的规定执行安装,不得有次序上的更替。其中稳固高强度的螺栓一次拧固是达不到标准的,所以不仅要进行初拧,还要进行终拧,当然初拧通常保持在预定规格的 50%即可。(4)进行焊接:在安装梁柱的过程中,全部都使用人工进行焊接,在人工进行施工的过程中,必然避免不了一些误差,所以对工人的要求比较高,同时要进行对称式的全方位工作。 焊接完成后,不可以参杂任何杂质。 焊接的过程也要依照一定的顺序进行,由中间向两边扩散。(5)加长型钢柱的连接:安装这一部位的钢柱,与首层的安装顺序一样,连接钢柱的工作中,一定要把所有的钢柱所在位置全部确定后,保证钢柱的竖直,才能更加准确的进行安装。在进行施工的过程中,不能松懈质量的监测,确定没有问题之后,才能进行螺栓的固定工作。
2.3 如何链接钢结构与装饰材料
(1)全隐框铝合金玻璃式幕墙:依据相关规定,应该将幕墙的龙骨与 H 型钢柱紧密的连接起来, 其衔接的角钢的标准是 180×100×10毫米(其中 L=100 毫米),由于钢体的外层是和空气接触的,所以特别容易被氧化,为此要在其外层涂上一层锌,效果就会明显改善, 龙骨的实际材质是 180 系列的铝合金隐框材料, 应该进行满焊, 进行焊接的缝隙不可以少于 8 毫米,节点处的具体施工见图1。(2)金属骨架的钢式幕墙:在外墙的施工过程当中 ,主要使用的材料就是金属的夹芯横板。 在方管的施工过程当中,主要使用的材料就是幕墙式的龙骨,同时要将方管与 H 型的钢柱尽量无缝的连接起来,所使用的角钢的标准是 110×70×10 毫米(其中 L=200毫米), 固定点的位置基本上是在和主体 H 型的距离保持在 900毫米的范围内,要满焊,但是焊缝的厚度不能低于 7 毫米;龙骨檩条的标准是 180×70×20×3 毫米。 建筑最主要的部分,主体的结构所拥有的长度应为 7.2 毫米, 檩条时应使用 C 型, 而且在在安装的过程当中,一定要严格的确保构件处于水平的状态,构件当中对于跨中的大小形状,进行了非常精准严格的要求,故本工程中选用了与竖直方向夹角为 50 角的钢进行支持作用,节点的具置见图2。(3)进行楼地面的施工:进行楼面的施工时,楼板的底模目前使用较为广泛的材料为压型钢板,材料的高度保持在 1 毫米, 其标准为 YX-76-344-688, 在连接压型钢板与钢梁的过程当中,一定要完全无缝式的连接,在连接的过程中,应遵循规定,材料应为 准16准110 毫米,两材料之间的间距应保持在400 毫米。应了解压型钢板所拥有的强性与刚性,这样才能确定在施工过程中浇筑与否。
3.结语
总而言之,在对高层建筑进行钢结构的施工过程中,必须要时刻关注工程进行的状况,经常检查是否完全依照图纸进行施工,合理高效的使用施工的方式,积极科学的使用先进的方法,确保工程的质量能够得到保障。
【参考文献】
[1]焦民顺.浅谈高层建筑钢结构的应用[J].中国建设信息,2009,(12).
关键词:医院钢结构构件安装测量校正钢柱焊接
中图分类号:TU391文献标识码:A 文章编号:
1 工程概况
某医院新建综合楼工程,施工场地极其狭小。总建筑面积39488m2,其中地下8482m2、地上31006m2;地下3层为钢管柱-钢混凝土结构,地上22层为钢框架-钢支撑结构,共设11 道从+0.000到结构顶的竖向支撑(见图1);主要柱网尺寸为8.0m×8.4m、8.0m×6.6m, 标准层层高3180mm,建筑高度84.06m。本工程的钢柱主要为钢管柱及箱形柱,钢管柱截面尺寸为¢750mm、¢600mm 2种规格;箱形柱截面有6种规格,最大截面尺寸为 550mm×550mm,共分3次变截面;主梁、次梁及支撑均为H 型钢。
图1钢结构施工平面布置图
2 医院钢结构施工要点分析
2.1钢构件吊装
2.1.1 钢柱吊装
钢柱吊装采用专用扁担实施一点吊装,上端连接板上的吊装孔作为吊耳。起吊时钢柱的根部必须垫实,在根部不离地的情况下,通过吊钩的起升、变幅及吊臂的回转,逐步将钢柱扶直,停止晃动后继续提升。首节钢柱吊装前,在所有螺栓上拧进1个螺母和1块下垫板,调节螺母将下垫板顶标高调至柱底设计标高。钢柱吊装就位后,先把钢柱中心线与基础中心线对准,然后将地脚螺栓的螺母微微拧紧,最后下钩解绳。通过微调螺母来调整钢柱垂直度(见图2),当钢柱垂直度偏差校正到零时,拧紧螺母,然后焊接螺母垫板。钢柱的标高可能会发生微小变化,但在一般情况下不会超过《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205-2001所规定的2.0mm的要求。
图2首节钢柱垂直度调整图
其余节点钢柱吊装就位后,先调整标高,再调整扭转,最后调整垂直度。通过吊钩升降及节点板间隙中打入钢楔进行钢柱标高调整,标高调整后在上、下柱临时耳板的不同侧面加垫板,再夹紧连接板,即可调整钢柱扭转。垂直度校正采用无缆风绳法(见图3) ,即在钢柱偏斜方向的同侧锤击钢楔或微微顶升千斤顶,在保证单节柱垂直度不超标的前提下,尽可能将柱顶偏向钢柱轴线,然后拧紧临时接头的M20×90大六角高强度螺栓,紧固力矩取220N•m。钢柱校正时,需考虑预留钢梁焊接收缩量。
图3无缆风绳校正图
2.1.2 钢梁吊装
钢梁吊装采取“平衡梁”措施,实施“三梁一吊” ,然后先安上层梁、后安中层梁、再安下层梁。在吊装与柱牛腿连接的梁时,不能对柱有较大的碰撞,微动撬棍使梁螺栓孔、柱牛腿螺栓孔与连接板螺栓孔对正。若螺栓孔错位较大,则复测梁、牛腿、连接板尺寸及柱安装轴线,针对不同情况进行处理,严禁强行安装。由于梁与柱牛腿通过2块连接板连接,吊装就位后其上表面往往比牛腿低,因此在牛腿上安置1台千斤顶,其顶部顶在梁端,微升千斤顶使梁上表面与牛腿平齐。
2.1.3 钢支撑吊装
本工程中支撑均为一端连在梁支腿上,另一端连在柱牛腿上。支撑与梁先在地面上拼装,然后随同梁一起吊装。由于制作和安装误差的影响,支撑与牛腿间往往有些偏移,偏差较小的采用千斤顶校正,偏差较大的采用火焰热校正。
2.2 钢结构安装测量
2.2.1 平面控制网的布设
根据钢结构平面布置图和基坑边线,选轴线控制点并计算坐标;以业主提供的平面控制点作为测量依据,全站仪极坐标法放样出控制点 An、Bn (见图4);对An、Bn 组成的闭合导线,按《工程测量规范》GB50026-93所规定的四等导线网的精度要求进行导线测量,并与平面控制基准点联测;严密平差计算控制点坐标,与按平面图计算所得理论坐标比较后归化改正;为保证点位的绝对可靠,归化改正后重新观测角度和边长;若不满足规范要求,则依据观测结果作二次归化改正。为减少地下与地上工程间的测量系统误差,在地下室施工完成后,以A 3、A4 作为测量依据,用同样方法在+0.000楼面布设地上部分钢结构安装平面控制网。
图4 平面控制网布置示意
2.2.2 平面控制点竖向传递及轴线放样
首节柱及地下第2节柱均以基坑边轴线控制点作为测量依据,采用全站仪正倒镜投点法和直角坐标法放样出钢柱安装轴线。地面柱顶轴线放样直接依据楼面布设的控制网,其余楼层是从地面控制网投测到高空,再根据投测的控制网进行柱顶轴线放样。地上部分控制点的竖向传递采用内控法,投点仪器选用Leica ZL型天顶准直仪(精度:1/200000)。压型钢板施工时,在控制点的正上方开设 20cm×20cm方形孔洞。先在需要传递控制点的楼面预留孔处水平固定接收靶,然后在控制点上架设天顶准直仪,经严密对中、整平后,从0°、 90°、 180°、270°4个角度分别向接收靶投点,取4点对角线的交点或取分布较集中的3 点构成的三角形的重心作为平面控制点的传递点,并作标记。投测的平面控制网经自由网平差后归化改正,再用标准钢卷尺配合全站仪排尺放样柱顶轴线。
2.2.3钢柱垂直度测量及监控
将2台经纬仪架设在钢柱相互正交的方向线上,采用正倒镜法测量钢柱的垂直度。在梁安装过程中,柱垂直度一般会发生微小变化,因此采用4台J2 经纬仪对相应柱进行跟踪观测。若柱垂直度不超标,只记录数据不必调整;若柱垂直度超标,先复核构件制作尺寸及轴线放样误差,然后再进行处理。在梁安装过程中,不得再次调整柱的垂直度。在高强螺栓紧固前,测量所有柱垂直度,紧固后再次复测,对垂直度偏差较大的采用焊接变形的方法校正。焊接过程中对柱垂直度跟踪监测,根据实际偏差情况,适当调整焊接顺序及施焊速度。
2.3 高强度螺栓施工
本工程使用的高强度螺栓均为10.9级扭剪型,规格有M22和M24,总数量约为5万套。高强度螺栓安装前,对运抵施工现场的构件摩擦面进行100%检查。构件吊装前进行高强度螺栓连接副配套,在所吊装的构件节点部位挂上帆布口袋,将该节点处所需高强度螺栓连接副按件数、规格放入布袋中随构件吊装至安装部位。构件就位后, 用冲子穿入节点的螺栓孔,锤击冲子以使各螺孔对正,冲子数量一般每节点2只。安装高强度螺栓时严禁强行穿入,对个别不能穿入的采用电动绞刀或圆锉刀扩孔,扩孔后的孔径≤1.2d。
高强度螺栓安装后,立即进行初拧。初拧采用电动扳手进行,初拧扭矩值应为终拧值的 60%~70%。初拧结束0.5h后进行终拧,不得拖延到12h以上。终拧采用专用电动扳手。无论是初拧还是终拧都应按一定顺序施拧,其顺序:同一节柱,上层梁y下层梁y中层梁;同一层梁,主梁y次梁;同一节点,从中间向四周扩散。
2.4 钢结构安装焊接
现场焊接主要是柱-柱、柱-梁、梁拼接、支撑、钢楼梯及隅撑焊接,构件材质主要为Q345C,板厚度最大为30mm,全部采用手工电弧焊,主要采用E5015焊条。柱-柱接头为一级焊缝,100%超声波探伤;其余熔透焊缝为二级焊缝,20%超声波探伤抽查。
2.4.1 钢柱焊接
钢结构安装焊接关键是柱-柱节点的焊接,箱形、圆管柱-柱焊接工艺:在上下柱无耳板侧,由2名焊工在两侧对称等速焊至板厚1/3,切去耳板;在切去耳板侧由2名焊工在两侧焊至板厚 1/3;1名焊工在一面焊完1层后,立即转过 90°接着焊另一面,而另一面焊工在对称侧,以相同的方式保持对称同步焊接,直至焊接完毕;2层间焊道接头相互错开,2名焊工焊接的焊道接头每层也要错开。在焊缝外观检查合格且焊接完成24h后进行超声波检测。
2.4.2梁、支撑焊接
梁焊接:先焊下翼板焊缝再焊上翼板焊缝,上下翼板的焊接方向相反。支撑焊接:先焊一侧焊缝,焊完之后再焊另一侧焊缝。焊缝厚度达到母材厚度 1/2以上时,方可短暂停息。施焊过程中,每一焊层都要进行清渣及层间检查,发现缺陷及时处理后方可继续施焊。焊后清理焊接飞溅,自检合格后在焊缝的左上角打上焊工钢印。
3 安全防护技术
高层全钢结构安装的安全防护要求高,防护形式多样,主要包括:外挑网、临边栏杆防护、洞口防护、钢柱爬梯、扶手绳、钢柱及支撑焊接平台、钢梁焊接吊篮和节点层间平网等。在高空安全防护中,通过施工过程中的合理工序安排,压型钢板将起到非常关键的作用。压型钢板铺设后为上节柱梁的安装提供了一个较大且平整的作业平台,并且为上、下节点交叉施工提供了隔离屏障。本工程采用的压型钢板厚0.9mm, 其强度满足施工荷载要求。
4结束语
综上所述,对于钢柱的单节柱垂直度均满足规范要求,并控制在8mm 以内。大楼整体垂直度偏差最大为10mm,柱顶标高比设计值低了5mm。99.8%以上的构件做到了原孔装配,焊接焊缝一次合格率99.5%,整个施工过程无任何质量、安全事故,提升了工程的经济效益及社会效益。
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.
[关键词]剪力墙;结构体系;施工方法;质量问题
[中图分类号]TU375
[文献标识码]A
[文章编号]1672-5158(2013)05-0186-01
1随着工业革命的兴起和发展,城市人口的快速膨张,多层和高层住宅建筑开始大量涌现,剪力墙结构因其良好的抵抗水平荷载(包括地震作用和风荷载)能力在多层和高层住宅建筑结构中被广泛使用。结构方案的选择必须立足于可靠的施工方法,否则结构方案的合理性和经济性均无从谈起,结构方案本身也就难以实现,因此,重视施工方法的合理性,是满足建筑结构设计的基本要求。在剪力墙结构施工上,当前一些施工企业技术人员对结构设计理念理解不够清晰,施工质量控制不严,麻痹大意,存在着许多质量问题,给工程质量留下了隐患。
2 钢筋混凝土剪力墙结构施工容易被忽视的问题
2.1在楼板上随便开洞,认为楼板不需要抗震。
在许多工地上因为泵送混凝土输送管需从楼板上穿过,或者施工放线测量的需要,在楼板上随意开大洞,这些洞口往往未经过加强,加强了却方式不当,有的施工人员甚至认为楼板不需要抗震,开个洞无所谓。
根据结构理论,为了保证剪力墙结构房屋的总体刚度和各部件的协同工作,要求楼(屋)盖在平面内应具有足够的刚度和强度,在设计中会尽量设法增强楼(屋)盖本身的强度、刚度和整体性,各层楼(屋)盖对剪力墙的支撑,保证了剪力墙的侧向稳定。抗震设防的建筑,当楼板开洞致使楼板有削弱时,须考虑楼板变形的不利影响,采取措施给予加强。楼板一般不宜开大洞,如楼板开大洞削弱了楼板的刚度,宜采取以下措施予以加强:①加厚洞口附近楼板,提高楼板的配筋率,采用双层双向配筋。②洞口边缘设置边梁、暗梁。③在楼板洞口角部集中配置斜向钢筋。
所谓现浇和装配整体式混凝土楼、屋盖由现浇混凝土框架梁、非框架梁和板组成,从《建筑抗震设计规范》关于结构的楼层水平地震剪力的分配原则,说明了现浇混凝土框架梁、非框架梁和板所组成的现浇混凝土楼屋盖对抗震设防的重要性,现浇梁板的存在本身就是抗震设防的需要,正因为有抗震的需要,设计上才规定楼板要有一定的厚度,有的楼板一般都要120mm厚,这就是一个抗震设防要求,楼板应当不开洞、少开洞,开小洞,这也是抗震设防对楼板的要求。
另一方面,抗震设防对楼板的抗震要求是剐性,楼板的刚性更有利于抗震,对楼板的延性要求不高,也就是对楼板的受力钢筋不作抗震锚固长度的要求。
再者,框架梁的跨中是T形截面,板的相当部分是梁的翼缘。
2.2在剪力墙上开洞未进行分析。
剪力墙宜不开洞、少开洞、开小洞。洞口位置、洞口大小对剪力墙抗剪能力有很大影响。
剪力墙洞口的布置,会极大地影响剪力墙的力学性能。规则开洞,洞口成列、成排布置,形成明确的墙肢和连梁,应力分布就规则;错洞的剪力墙应力分布复杂,甚至会造成局部应力集中现象。
多层和高层建筑施工中,外脚手架较多地采用悬挑脚手架,悬挑脚手架需要在楼面上设置工字钢悬挑梁,在外墙是剪力墙时,工字钢悬挑梁不可避免地从剪力墙内穿过,使剪力墙内开洞口,这种洞口虽不大,但数量多,同一高度整排都是,位置不一,对剪力墙结构受力影响最大的是位于剪力墙边缘构件和墙肢位置的预留洞口,会造成不规则开洞,特别是当这些工字钢悬挑梁洞口位于的底部加强部位时,其影响更甚,这是设计计算根本未考虑到的。
2.3抗震设计要求的底部加强部位的施工不可忽视。
按照抗震设计规范,抗震设防的剪力墙底部都设有加强区,采取加大约束边缘构件的箍筋和墙体横向钢筋等必要的抗震加强措施,防止剪切破坏,提高结构的抗震性能。
底部加强部位可以这么理解,剪力墙结构,在地震水平力作用下,其底部是弯矩和剪力最大的部位,该受力最大部位会出现破坏,出现塑性铰,塑性铰一股情况下位于高度为墙底截面以上墙肢截面的高度,在抗震设计中,为保证该部位出现塑性铰后剪力墙具有足够的延性,对该范围加强抗震措施,计算中内力调整,强剪弱弯,抗震构造加强措施:如约束边缘构件,提高墙肢的延性等,提高其抗剪切破坏能力,使其整个结构具有较好的延性,在超限结构抗震性能设计中,对其底部加强区即重要部位的剪力墙一般需提高其抗震能力,根据情况对其抗弯和抗剪承载力提出不同的性能目标。
因此,底部加强部位设计上会提高其配筋率,边缘构件为约束边缘构件,剪力墙位置的拉筋间距要比一般部位的密集,同时尽量不要在底部加强部位上施工错开洞口。
2.4剪力墙水平筋下料长度不够。
有抗震设防要求的剪力墙的端部要设置边缘构件,边缘构件主要有暗柱和翼墙两种,它们是保证剪力墙的延性和抗力的构件,是剪力墙的一部分,剪力墙水平筋在暗柱和翼墙内没有锚固长度的要求。
剪力墙水平分布钢筋应伸至墙端,并向内水平弯折10d后截断(d为水平分布钢筋直径)。
当剪力墙端部有翼墙或转角墙时,内墙两侧的水平分布钢筋和外墙内侧的水平分布钢筋应伸至翼墙或转角墙外边,并分别向两侧水平弯折15d后截断。在转角墙端处,外墙外侧的水平分布钢筋应在墙端外角处弯人翼墙,并与翼墙外侧水平分布钢筋搭接。
2.5剪力墙水平筋弯钩朝向不正确。
剪力墙端部有翼墙或转角墙时,水平筋弯钩应朝外,不可朝内,如果方向朝内的话会造成该部位钢筋过于集中,影响混凝土与钢筋之间的握裹力,握裹力的不足会影响到钢筋混凝土之间的共同工作,以致其承载力下降,结构体系的受力会受影响。因此,剪力墙水平筋大样除了我们大多数采用的“[”形外,还应有“Z”形状。
2.6连梁箍筋和腰筋的施工不正确。
剪力墙结构中,连梁是指两端连接墙肢的且跨高比小于5的梁,连梁具有跨度小、截面大,与连梁相连的墙体刚度又很大等特点。连梁以传递剪力为主,连梁的设计必须符合“强剪弱弯”的原则,因此,连梁箍筋设计上总是全长加密,这与一般的框架梁不同。
在顶层洞口连梁纵向钢筋伸入墙肢内的锚固长度范围内,应配置箍筋,箍筋间距不宜大于150mm,直径同该连梁同,这个顶层锚固长度内加设箍筋的要求设计图纸往往没有加以注明,施工单位也就忽略没有做。
另外一个是连梁的腰筋问题,根据《高层建筑混凝土结构技术规程》,剪力墙水平分布钢筋应作为连梁的腰筋在连梁范围内拉通连续配置。现场施工时,施工单位常见的是把连梁的腰筋按框架梁的腰筋一样单独设置,完全与剪力墙的水平钢筋断开。
2.7其它问题综述。
剪力墙的混凝土强度等级往往与楼面的高许多,施工时切忌将楼面的混凝土浇人剪力墙,在商品混凝土输送不正常时应加以注意。
剪力墙钢筋绑扎欠牢固,振动棒一振就跑位;剪力墙钢筋应跟双向板一样满扎,不宜跳扎,否则,浇筑混凝土时不能保证双层受力钢筋的有效位置。
有的设计会在顶层剪力墙处设置暗梁,以构成剪力墙的边框,暗梁也是剪力墙的一部分,不可遗漏。
关键词:大跨度钢结构;转换层;施工技术
中图分类号:TU74文献标识码: A
引言
大跨度钢结构是指跨度等于或大于60m的结构,主要用于体育场馆、展览馆、影剧院、候车厅等屋盖结构之中,近年来,各类大跨度钢结构在欧美及日本等发达国家得到了迅速发展,呈现出跨度、规模越来越大,新材料、新技术应用越来越多,结构形式越来越丰富的特点。相对来说,我国大跨度空间钢结构施工技术基础较为薄弱,但在近年来随着经济的发展和社会需要,我国大跨度空间钢结构施工技术也得到了较大的发展,尤其是2008年奥运场馆的建设,为我国大距度空间钢结构施工技术的发展提供了巨大的机遇,但同时也给我国施工行业带来巨大的挑战。以下就大跨度钢结构转换层综合施工技术进行分析与研究,促进其快速发展。
一、基本概念
钢结构是由型钢和钢板通过焊接、螺栓连接或铆接而制成的工程结构。钢结构工程是以钢材制作为主的结构,是主要的建筑结构类型之一。 钢结构是现代建筑工程中较普通的结构形式之一。钢结构特点:钢结构自重较轻、钢结构工作的可靠性较高、钢材的抗振(震)性、抗冲击性好、钢结构制造的工业化程度较高、钢结构可以准确快速地装配、钢结构室内空间大、容易做成密封结构、钢结构易腐蚀、钢结构耐火性差、钢结构可回收利用、钢结构工期较短。
大跨度钢结构一般是指网架或管桁架或组合式钢架结构,钢结构跨度一般超过50米。随着钢结构技术的完善,大跨度钢结构在大型场馆、工业厂房、站台风雨棚等得到广泛使用。
二、转换层结构特点
(一)梁式
这种转换层形式应用最为广泛,其设计施工都较为方便,受力明确,荷载传递直接,一般用于上下层轴线布置较为规则的情况。当需要纵横同时转换时,则采用双向梁布置。而对于框筒或筒中筒结构,由于外框筒一般柱距较密,在底部如口处,由于出人口的需要,有时把外筒的柱减少,这就需要在上下层交接处做一根转换大梁,把上面传下来的荷载传至下部大柱上。但梁式转换层不确定的地方在于,当上下轴线不对齐,转换次梁较多时,空间受力较复杂,在转换梁端易于出现裂缝,且转换主梁在水平荷载易产生较大扭矩。由于梁的抗扭强度很小,单向托梁对其上的框支撑在梁平面外的变形约束很小,容易造成上部结构在水平荷载作用下变形过大从而造成结构破坏。所以在工程中一般采用双向梁。
(二)箱式
当转换梁纵横交错形成密肋梁时,梁连同上下层厚楼板共同作用便形成箱式转换层。其优点是交叉梁系整体性好,上下传力较为均匀,克服了单向托梁的那种抗扭强度低的缺点,而且一般来说,中间层还可使用。缺点是箱形转换层的质量跟刚度都太大,地震反应激烈,在地震荷载作用下邻层破坏较为严重,而且施工复杂,难度较高。由于开洞多,所以通常仅用于设备层。箱形转换层在铁路工程中是常见的结构形式,用于房屋结构则较少,深圳荔景大厦采用了箱形转换层。
(三)桁架式
对于下部是商场需要大净空面积,上部是住宅为小空间布局的高层建筑,一般要设管道设备层,而根据上下柱网的轴线位置而设置桁架转换层则可巧妙地解决此问题。桁架上部的墙或柱通过珩架传给下部的墙或柱,管道则可以利用桁架间的空间穿行,做到各取所需,两全其美。
(四)厚板式
对于上下柱网轴线错位较多,梁式转换层难以使用时,可用厚板式转换层。厚板的厚度很大,且抗剪截面很大,形成一个大刚度的承台。在厚板转换层内设置暗梁,能承受上部结构传来的集中荷载并均匀传给下部结构,所以厚板转换层的下层柱网可以灵活布置,无须与上面的柱网对齐,所以给上下的结构布置带来很大的方便。厚板式转换层在解决建筑功能与建筑结构的矛盾方面有其自身的优势,它可以使高层建筑在转换层上下的墙、柱轴线不受任何限制,因而可以合理地布置构件,改善整体结构的受力情况。它特别适用于体型复杂、功能繁多的结,能够更为灵活地实现建筑物的功能,真正体现高层建筑的优势。这是其他形式的转换层结构所不能比拟的,因此国内外用厚板转换层的工程实例不在少数。厚板的板厚可根据柱网尺寸和上部结构的荷载综合确定。此外,厚板转换层施工极为方便。但也有如下几个缺点: (1)厚板转换层体系自重大;(2)材料消耗大,经济性差; (3)厚板的刚度和质量都很大,地震反应大,上下邻层振动破坏大。因此工程中除非别无他法,否则一般不采用厚板转换层。
(五)巨型框架式
当任意需要敞开空间或改变柱列布置时,还可以在结构的一处或多处布置转换层。转换层可以分段布置,形成大框架套小框架的巨型框架结构,可间隔布置,也可拖挂相兼。
三、主要施工工艺
(一)桁架层钢构件厂内预拼验收
1.预拼验收标准要求
角部桁架和伸臂桁架(图1.)的预拼验收标准要求详见表1。
1-圆管柱;2-桁架上弦;3-核心筒内柱;4-桁架下弦;5-伸臂桁架;6-角部桁架;7-桁架腹杆
图1伸臂桁架构件示意
表1角部桁架和伸臂桁架的预拼验收标准要求mm
2.预拼验收检验
工程伸臂桁架由筒外圆管柱及筒内方管柱相连接,构件连接牛腿较多,且安装精度要求高,为控制伸臂桁架的工厂制作误差、工艺检验数据等误差,保证构件的安装空间位置、减小现场安装产生的积累误差,应对首制作进行必要的工厂预拼装。以通过实样检验预拼装各部件的制作精度,修整构件部位的界面,定出构件的实际尺寸,复核构件各类标记。
伸臂桁架首制件的实体预拼装和电脑模拟预拼装同时进行,如若实体拼装和电脑模拟预拼装的效果相同,后续伸臂桁架可不进行实体预拼装,仅进行电脑模拟预拼装,其所有构件均严格按照首制件的制作工艺及精度要求进行加工制作,以满足设计、相关规范和现场安装要求。同时为现场按时吊装节省了宝贵的工期。
(二)桁架层安装
桁架层安装分为核心筒和外筒桁架两部分。当核心筒混凝土浇筑至6层时,开始插入暗埋桁架施工,在6层标高处预埋箱型柱脚埋件,同时预埋临时加固措施用钢埋件,核心筒6~7层暗柱安装、测量校正完成后,立即对桁架层暗柱进行临时加固固定,然后安装下弦杆。下弦杆安装完成后,爬模架爬升1层,浇筑6层混凝土,最后安装7~8层暗柱、上弦杆和斜腹杆。10~11 层桁架层的安装类似。
外框桁架层安装施工步骤:钢结构施工至6层时,安装腰桁架和外伸臂桁架,先安装角部钢管柱,再安装下弦杆、水平弦杆和斜腹杆,形成局部稳定单元,然后对称地向中间扩展安装,最后安装楼层钢梁。
结束语
大跨度钢结构工程建设在我国发展时间还很短,国内大多数建设也是由国外工程团队参与完成的。所以,提高我国大跨度钢结构工程施工水平迫在眉睫,其首要内容就是提高施工技术,提高整个建设行业水平,从质量控制和技术控制两方面,并借助于建筑改革良好机遇,发展我国钢结构工程建设,积累先进技术经验、拓展研究领域、培养复合型应用技术人才等。
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关键词:超高层建筑;钢结构;吊装施工
1项目概况
西安绿地丝路全球文化中心项目为西安“十四运”配套工程,其中5#、7#楼为超高层建筑,有地下2层,地上36层,典型层高为3.9m,建筑高度为144.85m。该工程具有工期紧、场地狭小、立体交叉作业多等特点,钢结构施工是项目的关键,如何在有限的时间和空间内保质保量地完成钢结构施工任务,是该项目的重中之重。
2钢结构工程概况
绿地丝路全球文化中心项目5#、7#楼结构体系为矩形钢管混凝土框架+钢筋混凝土核心筒,钢筋混凝土核心筒内无钢柱,钢框架由16根矩形钢柱组成,通过型钢主梁与钢筋混凝土核心筒相连,总用钢量约13000t。作为最主要受力结构的16根钢柱CFRT1和主钢梁GKL1-7分别采用箱型柱和工字钢形式,并在钢柱内灌注混凝土。箱型柱的截面形式从地下负2层至顶层分为4个截面尺寸,逐步变径,其中13楼、25楼为避难层,顶层设有屋面构架层,形式为矩管桁架。楼层间选用TD3-80型钢筋桁架楼承板,楼板厚度为110mm。塔楼标准层钢结构主要组成构件为方管柱、H型钢梁,基础顶至1层有箱型钢骨柱,如图1所示。雨棚钢结构主要组成构件为箱型梁、圆管柱,如图2所示。塔楼屋面钢结构主要组成构件为塔冠,如图3所示。
3吊装设备选型
3.1塔吊选型
吊装机械的选型及布置为施工中的重点与难点,直接影响着施工方案的可行性、安全性与经济性。5#、7#楼超高层钢框架吊装钢构件多,主要有塔楼外框架、裙楼外框架。根据楼层构件重量并考虑场地大小、机械吊重等,综合各因素后布置合适的塔吊作为钢结构吊装机械。合理布置塔吊地点能够节省钢结构和其他工序暂用塔吊的时间。在选择塔吊位置时应充分考虑塔吊调运半径、钢构件堆料场地等因素[1]。塔楼地上层最大钢柱是位于7.15~15.55m高的CFRT1钢柱,其重量为9.57t。A塔到该柱形最远距离为45.8m。根据现场塔机总体部署安排,该工程5#楼使用A塔机(ZSL750,工作半径R=60m臂)和B塔机(ZSL500,工作半径R=55m臂)施工,7#楼采用相同型号、相同位置,如图4、图5所示(A塔为外塔、B塔为内塔)。按照现场塔机布置总体规划,标高位于-0.050m以下时使用汽车吊进行吊装作业,标高位于-0.050m以上时,5#楼和7#楼均使用A塔机(ZSL750R=60m臂)和B塔机(ZSL500R=55m臂)施工,塔吊起重性能如表1所示。(1)塔楼地下部分箱型柱吊装。地下层箱型柱:框架柱采用吊车吊装,最重构件为DHZ1,重量为10.3t,构件长度为9m,地下层总共33根钢柱(单节最大重量不超过11t),采用吊车施工,吨位不低于30t,并提前铺设车道,7#楼现场采用相同方法吊装。(2)塔楼地上部分框架柱、梁结构吊装。地上结构框架钢柱:16根结构框架柱采用两层楼分段安装(单节最大重量不超过10t),5#楼现场采用A塔机和B塔机分区安装,7#楼现场采用A塔机和B塔机分区安装[2]。地上部分钢梁:深化设计及加工时采取自然分段(最大重量不超过5t),运至现场后主要采用A塔机卸车和吊装。
3.2吊装钢丝绳选择
钢柱吊装钢丝绳的选用以最重地下钢柱DHZ1为典型进行计算,构件长度为9m,重10.3t。采用4点吊装的方式。根据静力学平衡原理对起吊钢丝绳进行受力分析,单根钢丝绳承受的起重量为10.3÷4÷cos30°=2.97t。(1)式中:[Fg]为钢丝绳的允许拉力,取30kN;Fg为钢丝绳的钢丝破断拉力总和,kN;a为考虑钢丝绳之间荷载不均匀系数的换算系数,该工程采用6×37(钢丝绳为6股,每股37根钢丝)钢丝绳,故取a=0.82;K为钢丝绳安全系数,K=7。
4钢结构施工总体安排
(1)钢结构安装总体思路:对钢柱地脚螺栓位置进行放样定位→钢柱地脚锚栓埋设→复测→钢柱吊装→钢柱校正→钢柱焊接→钢梁吊装→高强螺栓终拧→钢柱与钢梁焊接→无损检测→补漆。(2)平面安装顺序:按照现场平面布置图及塔吊位置布置图,5#、7#楼每一层平面施工流程为吊装东面构件→吊装南面构件→吊装西面构件→吊装北面构件。(3)垂直施工顺序:根据该工程特点,施工过程中以钢结构和土建配合流水线施工为主线安排吊装工作,分地下和地上两个部分,从地下室钢结构安装开始,直至钢结构安装结束。在竖向上整体的施工节奏如下:①钢筋混凝土核心筒始终保持快于外钢框架整体施工进度2层;②外框钢柱、钢梁吊装滞后于钢筋混凝土核心筒4层;③钢筋桁架楼承板施工落后于外框钢梁1~2层。楼板保证逐层施工,即铺设一层钢筋桁架楼承板则及时进行钢筋绑扎,浇筑混凝土,再进入下一层楼板施工。
5吊装施工
5.1钢柱吊装
(1)吊点的选择。将吊索具与柱身上端安装耳板上的吊装孔连接作为二或四吊点,该工程的钢柱均采用四吊点。(2)钢柱的起吊方式。钢柱采用塔吊通过单机回转法进行吊装,利用吊索具对钢柱进行起吊作业。起吊前,应将钢柱平稳地横放在垫木上,同时柱脚板位置必须用木方垫好。起吊时,不得存在柱底端拖地的现象。钢柱起吊时必须边起钩、边转臂使钢柱垂直离地。(3)钢柱的安装。①上部钢柱吊装前,下节钢柱顶面和本节钢柱底面的渣土要及时清理,保证钢构件接触面清洁,确保上下节钢柱对接面间隙符合设计及规范要求。②要严格控制下节钢柱柱顶标高和轴线偏差,使钢柱扭曲值满足规范容许值要求;在吊装上节钢柱时,要考虑进行反向偏移回归原位的处理,对钢柱进行逐节纠偏,避免误差累积,使得偏位严重。③钢柱吊装就位后,钢柱的中心线应与下节钢柱的中心线一致,并四周兼顾,微调双夹板位置使其平稳插入下节钢柱相应的安装耳板上,采用连接螺栓对临时连接夹板进行连接后,用千斤顶进行定位校正。④通知土建单位对柱顶进行封口保护,防止雨雪进入箱型柱内部[3]。(4)钢柱校正措施。钢柱进行校正和焊接时,需要搭设操作平台,制作材料为L75×5角钢、L50×5角钢、花纹钢板等,加工尺寸根据实际情况适当调整。(5)临时固定。当钢柱起吊至就位上方200mm时,塔吊要停机稳定,在确定起吊钢柱对准螺栓孔和十字线后,再缓慢下放钢柱,下放过程中要避免磕碰到地脚螺栓丝扣。在柱脚板与基础刚接触后应停止下放钢柱,并检查钢柱四边中心线与基础十字轴线的对准情况(四周都要兼顾),如有不符,要立即进行调整。调整过程需3人操作(1人负责移动钢柱,1人协助稳固,另外1人负责检查对准情况),将钢柱的就位偏差调整到满足规范要求后,再继续下放钢柱,使之落实,可采用在相应方向上用硬支撑的方法进行临时固定和校正[4]。校位时应优先校正偏差较大的,再校正偏差较小的。若两个方向的偏差接近,则应先校正短边,后校正长边。
5.2钢梁吊装工艺
(1)钢梁的吊装顺序。在完成一个柱网单元钢柱吊装后,要及时组织该单元的钢梁吊装,钢梁吊装顺序为先下后上、先长后短,并与钢柱连接形成空间刚度单元。校正偏差满足规范要求后进行紧固,而后逐个单元依次向四周辐射,完成整体吊装作业[5]。(2)吊装前准备。①吊装前,要对钢梁的编号、钢梁定位轴线、方向、标高、长度、截面尺寸,特别是要对钢梁连接节点、螺孔直径及位置、节点板表面质量、高强度螺栓栓接处的摩擦面质量等进行全面复验,验收合格符合设计要求和规范规定后,才能进行附件安装。②用钢丝刷对钢构件接触面进行打磨处理,要清理掉摩擦面上的浮锈,确保连接面洁净、平整,无毛刺、飞边、油污、水、土泥等杂物。③梁端节点采用栓—焊连接时,用螺栓将腹板的连接板栓接在钢梁腹板的对应位置,并保证与梁齐平,不伸出梁端。④梁端节点采用铰接时,腹板的连接板通过螺栓栓接在梁腹板处,并保证与梁齐平,不伸出梁端。上翼缘的连接板用2~4个螺栓栓接在梁上翼缘对应位置,与梁齐平,不伸出梁端。下翼缘的连接板用2~4个螺栓栓接在梁下翼缘对应位置,下翼缘处的上面一块应与梁齐平,不伸出梁端;下面一块根据实际安装位置全部伸出,此处的临时栓接要牢靠,以免高处坠物伤人[6]。⑤节点连接用的螺栓根据需求用量统一装入帆布包,并紧挂于梁端节点,确保一节点一帆布包。⑥在梁的一端装溜绳,梁上平面附一扶手绳,待钢梁与柱连接后,将扶手绳固定在梁两端的钢柱上。(3)钢梁吊装顺序应遵循先主梁后次梁与先下层后上层的原则。待主体框架梁吊装成型后再分片区进行钢次梁吊装和压型钢板安装。
6结束语
超高层与传统的混凝土结构相比,钢结构的抗震、环保性能更加优越,因此钢结构已成为目前超高层建筑结构的主流。钢结构技术应用在超高层建筑中时,因为钢结构施工的复杂性和钢结构吊装施工存在许多必须加强控制的要点与难点,所以需要高度重视吊装设备、吊装方式及施工工艺的选择,以确保高层建筑总体施工质量达标,保障施工的安全性,为后续各工序的顺利开展奠定基础。
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