引论:我们为您整理了13篇高层建筑钢结构施工范文,供您借鉴以丰富您的创作。它们是您写作时的宝贵资源,期望它们能够激发您的创作灵感,让您的文章更具深度。
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1 钢结构优势和缺陷分析
1.1 优势分析
首先,钢结构是以钢材为建筑材料,其材质均匀,力学性能强。主要表现为具有较强的承载力,抗风、抗震功效大,自身结构轻巧等优势。以抗震功效为例,抗震是高层建筑设计的永恒课题。较之于普通材料,钢结构具有良好的延展性,扛拉、抗压、扛剪强度高,且具有较好的弹塑性结构,能有效的吸收和消耗地震能量,大大减轻了地震作用的影响。这点可以从地震后有关不同结构类型房屋破损率的数据中得到证实。
其次,钢结构能产生规模经济效益。钢结构构件采用集约化生产,精准度及工业化程度高。通过采取工厂生产、工地安装“的运行模式,具有施工速度快、安装过程简便、降低工程成本、减短了工程建设周期等特点,据相关资料显示,钢筋混凝土结构的施工速度慢于钢结构施工速度约20%一30%。同时,钢的可焊接性简化和满足了各类钢结构连接的需求,为高层建筑的设计和施工提供了很大的便利。
再次,钢结构还有效的能加了建筑物的开间面积。以混凝土结构为例,钢结构比混凝土结构的开间比为1:2;在安装过程中,有效减轻了噪音污染和粉尘污染;废弃的钢材可进行再次循环利用,减轻了混凝土等其他结构产生的固体废弃物对土壤的重金属污染及对土地资源的占用。现阶段,钢结构在高层建筑物有效考虑的结构类型。
1.2 缺陷分析
首先,钢材在温度达到600℃时,会因丧失承载能力导致机构坍塌,耐火性差。因此,钢结构施工的安全性要求在施工过程中,须对钢结构中的梁、柱、压型钢板根据《高层民用建筑钢结构技术规程)(JGJ99—98)的规定涂防火涂料。
其次,焊接残余应力会对结构的刚性造成影响。
再次,由于冶炼技术首先,部分型号的钢材规格职能小批量生产,造成钢结构市场供求失衡。
2 高层建筑钢结构施工技术的应用
2.1 螺栓预埋技术
目前,在高层建筑钢结构的施工过程中,普遍存在螺栓预埋的高度及螺栓中心在预埋过程中的偏差不能满足图纸和规范要求等问题。因此,螺栓预埋过程中,要控制好基础轴线和标高基准点,并将定位轴线、标高的误差分别控制在2mm、正负5mm以内;同时,分别在定位后及在基础混凝土浇筑坚固后进行再次测量。并通过两组数据的比对得出是否重新进行埋设的处理结果。
2.2 吊装技术
吊装是钢结构高层建筑施工的关键环节,其速度和质量关系着整个施工工程的质量。它主要包括钢柱的吊装和钢梁的吊装。具体来讲,钢柱是决定建筑物层高和总高度的主要竖向构件。钢柱的吊装首先要划分吊装作业区域,其吊装顺序为从整体的框架梁柱结构到楼板结构,从主梁到次梁。吊装前,在在预埋的地脚螺栓上加上保护套防止丝牙被碰坏。在吊装第一节钢柱时,要注意吊点的选择。吊点的设置应该在柱连接耳板螺旋孔,并且将垫板以及钢楔校正好。当钢柱吊起后将M22大六角高清螺栓拧紧,再调节标高,误差不能超过6mm,调整上下柱接头错边。
在实行钢梁的吊装前,要先检查标高和柱子的间距。为保证施工人员的安全,须在吊装主梁之前,装好扶手杆和绳。并根据钢梁的跨度选择吊点。钢梁吊起后进行安装,焊缝收缩量在2-3mm之间,并及时检查柱垂直度、倾斜度,保证构件位置准确。
2.3 焊接工艺
不同的钢结构特点对应着不同的焊接工艺。钢结构建筑的焊接的顺序为由结构到节点再到全方位对称焊接。才哟美好从上层框架梁到压型钢板之托再到下层框架梁,到压型钢板之托,再到中层框架梁,到压型钢板之托,最后进行焊接检验。之后,焊接质量控制小组通过过立焊、横焊、斜立焊等的反复实验后编制焊接参数,对出现的问题进行认真并解决,最终形成工艺指导书书面材料,指导焊接工作。同时,焊接操作的确定还要结合焊丝的长度、焊枪施焊角度、焊缝的清理。
3 高层钢结构建筑中的安全施工问题
高层钢结构建筑因机械设备多、参与主体多、高空或悬空作业点多、项目实施过程中不确定因素等缘故,在施工过程中极易造成安全事故。因此,针对高层钢结构建筑的施工环境与施工特点,笔者认为在生产过程中施工人员应树立生产安全第一的施工理念,明确项目安全生产的负责人,并将目标具体细化和落实到相应的人员和岗位。在此基础上,将事前防范与过程控制有效的结合起来,如事前采取防护措施如安全梯、防坠设施等,加强对相关人员的安全管理和施工培训,做好施工前的各项检查工作,最大程度的消除各种可能造成安全的隐患;在施工的过程中,制定规范、科学合理的施工工艺和方案,保证设备、构建的安全和有序应用,实行标准化操作,从技术上提高安全系数。同时,严格管理,加强监督,在保证施工安全的前提下确保施工质量和速度。
4 结语
高层钢结构建筑的“高、大、轻”优势打破了长期以来混凝土结构、砌体结构为主的局面,发展高层钢结构建筑已成为工程建设的必然。随着城市化的高速发展及施工技术的不断提高,我国的高层钢结构建筑数量和质量都将得到提升,并带动我国建筑行业的发展。
篇2
超高层建筑钢结构的施工在近些年的应用比较广泛,充分注重钢结构施工技术的科学掌握和实施,对建筑整体质量就有着保障作用。传统的建筑施工中,由于受到多方面因素的影响,还存在着诸多施工问题,这就需要加强施工技术的科学应用,在钢结构的施工质量上能有效保障。通过从理论上加强研究,就能保障超高层建筑钢结构的施工实施指导方法的正确性。
1.超高层建筑钢结构施工特征以及关键技术分析
1.1超高层建筑钢结构工施特征体现分析
对于超高层的建筑钢结构工程施工,和一般的建筑施工相比就有着不同,在超高层的建筑施工的要求上比较苛刻,在施工的工艺上也比较复杂化。钢结构的建筑施工中,也增加了施工的难度,对施工质量的控制要求比较突出,同时这也对建筑工程的管理上有着很大难度[1]。超高层建筑钢结构施工的周期相对比较长,很难做到一次付使用,所以在施工中也存在着使用和施工并存的情况出现。
1.2超高层建筑钢结构施工关键技术分析
超高层建筑钢结构施工中,会运用到关键技术,对这些关键技术得以科学合理化的应用就显得比较重要。其中在施工图纸的审查过程中,就要注重施工图纸的质量以及完整性保障。在施工测量技术的应用上,由于超高层钢结构的结构上比较复杂化,在技术水平的应用要求上比较高,这对测量的工作实施也增加了很大难度。这就需要在测量技术设备的完备性工作实施上加强,在对测量基准点以及基准网的制定上科学性呈现,对测量的方法正确选择,在测量的线路上能够最佳化明确,保障测量的准确性。超高层建筑钢结构施工中的焊接技术是比较重要的,钢结构的稳定性除了在结构上的设计科学性以外,还需要进行钢结构的接口焊接,从而将钢结构的整体性能得以形成。这就需要在实际的施工中对焊接技术的应用加强重视,在对钢结构的焊接顺序上能明确,结合钢结构子自身的特征以及施工环境等,在钢结构的几何准确度上能有效提高[2]。在焊接的熟练度要能加强,在焊接过程中对行业检测质量要严格化执行,在焊接技术科学实施上才能真正保障钢结构的整体质量。钢结构施工中的关键技术在实时监控技术的应用上也比较重要。超高层建筑的施工中,会发生变化,从而造成仿真计算结果的差异性。为能对钢结构施工质量水平的提高,就要对实时监控技术加以应用,在监测设备的运用下,就能对钢结构施工的关键部分在应力以及位移的跟踪方面及时性的观察,对钢结构的振动情况以及温度等方面的变化也能有效的了解[3]。这对钢结构施工的质量和效率的保障就有着积极意义。
2.超高层建筑钢结构施工的原则以及具体施工措施
2.1超高层建筑钢结构施工的原则分析
超高层建筑钢结构的施工过程中,对施工技术的应用要遵循相应的原则,只有如此才能保障施工的质量。对超高层的钢结构施工技术应用,在科学性的原则方面要充分重视。由于超高层钢结构在建设施工中有着很高的要求,在具体施工中就要注重从科学的角度来应用技术,对钢结构技术要求以及标准能明确化,对钢结构的构成形式等方面详细分析,保障施工技术的科学性利用。钢结构关键技术应用中,在科学理念的融入方面也要能加强,只有将施工理念和施工技术综合性重视,才能有助于超高层建筑钢结构施工的质量保障。超高层建筑钢结构施工技术的应用,要注重易操作的原则遵循。具体的施工中场所施工条件的限制,在操作上就要进行细致化的处理,在施工中的容错率要尽量增加,减少受到外部环境因素影响造成的施工质量问题发生[4]。在操作上能最简化的呈现,在施工的整体效率上以及质量上加以有效提高。
2.2超高层建筑钢结构施工措施探究
第一,准备工作的完善化。超高层建筑钢结构施工中,要注重在准备阶段能充分重视,对钢结构的组成以及荷载传递的途径加强理解。施工人员在钢结构施工中,在对钢结构的基本构成结构等基础信息了解下,然后对钢结构的荷载传递路径加强重视,对施工的顺序能明确化。具体的施工场地以及周围施工环境也要能熟悉,然后对施工设备科学选择,在施工组织方面能科学化实施。这些都会整个钢结构的施工质量有着很大程度影响。除此之外,也要能对施工资源配置以及技术能力等因素详细重视,在准备工作上能加以完善了解和准备。第二,加强超高层建筑钢结构的有效安装。在对钢结构的安装环节是施工中的重点,这就需要在安装中进行施工流水段的划分,然后按照流水段情况加以实施。在对钢结构的制作以及吊装的工作实施中,按照钢柱分段实施划分,在对各项的结构要求上要能遵循。对钢结构的吊装工作实施中,对钢结构框架的刚度要能保证,采取自动式塔式起重机加以应用,在起吊的高度要能达到实际的要求。在对标准节框架的施工方面要能加强,以及对特殊节框架的施工方面也要充分重视,按照标准以及特殊的要求加以实施。在对钢结构的安装前,就要对钢柱上连接件进行预检,保障质量安全。第三,对钢结构施工的安全操作系统以及监测系统的应用上要能科学化。超高层建筑钢结构的施工中,在监测系统的应用上要能加强重视,对各环节的施工通跟踪监控系统的应用,及时性反映施工情况,在监控的信息管理上加强,保障信息的完整性以及安全性。在安全操作系统的方面的应用也要能加强重视,避免在钢结构施工中出现安全隐患问题,通过安全操作的加强以及完善,对钢结构的施工整体安全质量得以保障[5]。除此之外,超高层钢结构施工会受到气候的因素影响,在施工中就要在气象保护措施上加以实施,可委托气象站在施工附近的气象监测进行加强,及时性提供气象信息等。第四,注重超高层建筑钢结构施工控制。在钢结构的具体施工中,要注重多方面施工方法的实施,如在对闭环控制方法的应用上就要加强,在分析预测以及实施和监测、反馈等方法的应用,对具体施工情况及时性反映。在施工的监测方面就要注重对钢结构变形监测以及施工中的应力监测的加强,对钢结构的关键点的监测工作要妥善实施,通过数据的分析对施工的安全质量得以保证。对钢结构的预变性技术的应用要注重,施工中在仿真分析方面加强,对连续性变化值能通过监测数据进行分析调整等,对钢结构的几何位置能加以明确,防止钢结构的变形。
3.结语
对超高层的建筑钢结构的技术实施,就要能从实际的施工情况紧密结合,在施工技术的应用上科学化呈现。钢结构作为当前建筑施工中的重要应用结构,在对未来的建筑结构发展走向也有着影响,所以在具体的钢结构施工技术应用方面,就要注重科学性以及质量的保障。通过从理论上对钢结构施工技术的研究分析,就能为实际施工发展起到一定启示作用。
参考文献
[1]全豫晋.大跨度钢结构施工过程的结构分析方法研究[J].江西建材.2014(13)
[2]沈锦添.大跨度钢结构屋架整体提升支架选型的研究与应用[J].建筑施工.2014(06)
[3]崔晓强,叶可明.大跨度钢结构施工过程的结构分析方法研究[J].工程力学.2014(05)
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1钢结构分析
高层建筑的迅猛发展,钢结构建筑的广泛使用是其明显的标志,所谓的钢结构就是以钢材为主,通过钢柱的安装、钢板的焊接以及螺栓的连接从而形成的建筑结构,并且拥有诸多的优势。在施工过程中,钢结构的配件可以直接进行工厂化生产,也可以随时进行安装,使用空间相对广泛。
在整个施工中,只需要花费较短的时间,且材料购买不会耗费大量的资金,满足施工可靠性与安全性的双重要求。传统的钢筋混凝土结构会在受到一定的抗压之后,很容易影响建筑质量,由于钢材比钢筋混凝土的抗压强度大,并且其拥有较强的固定性,有利于导热处理,其本身强烈的耐火性能也可以维持建筑物本身的抗火性,建筑结构需要较多的材料,很容易带来成本方面的压力,但是钢材料可以循环使用,这样就避免过渡的浪费材料。
当然,存在优势的同时,钢结构要存在一定的局限性,钢结构必须通过防火涂料的涂刷,才能维持其稳定的抗火性,但是防火涂料价格偏高,这样会提升购买耗费的成本,钢结构表面的铁离子很容易与氧气发生相互的化学反应,导致生锈的现象出现,进而将其余的钢结构配件腐蚀,缩短钢结构使用寿命,降低整体质量。
2施工关键技术
2.1设备选择
由于高层建筑施工基本上都属于高空作业,为了满足工程的顺利开展,需要施工机械设备来运输材料,所以,合理的选择设备才是工程质量。在整个高层建筑施工中,塔吊是最核心的设置。在选择设备之前,需要对现场的施工环境、钢结构自身以及位置等加以考虑,然后选择合理的塔吊进行安装,同时再考虑到施工之后可能出现的变化性因素,确保施工的安全进行。目前,内爬式塔吊是最常用的设备之一。
2.2吊装
就高层建筑施工现场的分析调查来看,高层建筑钢结构施工一般都会选择自升式塔式起重机这一种吊装设备。在建筑施工中,吊装是极为重要的一个环节,是否能够准确操作,会直接影响高层建筑的质量。在进行吊装之前,需要对结构的现场施工条件、结构形式以及塔吊装置来对吊装的顺序与分区加以确定。
在具体的操作中,对起重机的载重也需要严格按照其最大的起重重量来控制,并且随着高度的增加,其载重会逐渐减小。吊装钢结构一般分为平面内吊装和竖向立体吊装两个方面,而不同的吊装,其吊装的顺序也会有所差异。
平面吊装需要从中心的核心筒开始,然后在进行周围的吊装与固定;竖向吊装则是从下往上的吊装,先吊装下层的框架梁,然后在中层与上层框架梁,在固定的同时,还需要做好随时的测量,最后再进行楼盖钢筋混凝土楼板的施工。其中,钢结构柱还需要依照一定的比例进行,一般来说,需要24根,才能满足钢结构稳定性的要求。
2.3测量技术
由于高层建筑本身的水平标高过高,会对测量产生一定的影响。因此,需要利用先进的仪器进行测量,同时还需要注意:
第一,考虑到高层建筑实际情况,按照基准线和基准点进行合理布置,之后再选择恰当的方法进行测量。
第二,为了满足放线的目标要求,应该选择好测量仪器与设备,确保测量数据本身的准确性。对于高层建筑的钢柱垂直测量方式,具体如下图1所示。
2.4焊接技术
第一,选择高性能的焊接设备,一般使用二氧化碳保护焊。
第二,正确选择焊接方式,如果在进行平面内的焊接,就需要按照先中心,后四周的扩散顺序进行;在竖向焊接时,阴干按照上层框架梁、压型钢板支托、下层框架梁、玉型钢板支托、焊接检验的顺序来进行焊接;一旦需要焊接柱与柱之问,需要由两位焊接人员同时进行焊接,并且在焊接途中做好焊缝层的及时清理。
第三,在焊接过程中有大量的热产生,如果冷却较慢,很容出现钢结构变形。所以,为了避免合一现象,可以进行焊接方法的选择,同时进行强制约束工艺和变形工艺。对于工型杆件或者是箱型杆件,可以选择埋弧自动焊工艺,这样有利于焊接效率的提升。
篇4
由于高层建筑的高度和层数都远超于普通建筑,施工的危险性相对较大,而钢结构的性能与其他结构和材料相比,具有很大的优势,施工强度也比较低,可以有效保障施工人员的人身安全,所以钢结构在高层建筑中得到了广泛的应用。但是钢结构施工受到的影响因素较多,环境、材料、设备、人员都会影响到钢结构的施工质量,因此,要深入了解和分析钢结构的影响因素,并制定行之有效的管控措施,这对于提升钢结构的施工质量有着较强的实践价值。
一、高层建筑钢结构施工影响因素
高层建筑的施工周期短,工程量大,受到作业面的限制,经常会出现交叉作业,而且施工队伍多,人员流动性大,这些都为施工管理增加了难度。施工人员很难快速的完成施工任务,经常赶工加点,不但会影响工序的质量,还会给自身带来安全风险。同时,气候环境对施工的影响也不容忽视,高层建筑的施工需要长期在户外环境下,极易受到降雨、降雪、大风天气的影响,在这样的天气下施工,必然会导致施工效率的降低。此外,材料和机械都是施工中不可或缺的要素,如果材料的质量较低,或者是机械操作不到位,那么钢结构的质量和强度也会随之下降。实际上,上述问题可以通过控制施工技术加以规避,在施工中对各项要素进行严格的管理,将其对施工质量和进度的影响降到最低,并掌握钢结构的测量和焊接技术,最终达到提升高层建筑钢结构施工质量的目的。
二、高层建筑钢结构施工关键技术和措施
1、前期准备
要想保证高层建筑钢结构施工的顺利进行,首先要做好前期准备工作,这是一切施工的基础,也是最为关键的工序。施工单位要反复研究设计图纸,对图纸进行优化设计,以提高图纸的经济性和可行性。建设单位、施工单位和监理单位都要积极主动的参与到图纸审核中,找出设计方案中的潜在问题,并加以解决,确保图纸在钢结构施工中能够真正的发挥指导作用。然后根据设计要求科学选择施工技术,合理安排施工工序,购买设备材料,保证整个施工的连续性。技术人员要将施工技术教授给所有施工人员,训练和规范其操作,并进行必要的安全教育,防止施工中因施工人员的主观因素造成质量和安全事故。在选择机械时,尤其要注意塔吊等大型机械设备的实用性和安全性,应该从实际情况出发,选择符合实际施工需求的设备,并对设备进行保养和维护,避免其在施工中发生异常和故障。
2、高层建筑钢结构施工的测量技术
测量是高层建筑施工中必不可少的一项重要工作,通过对建筑的精确测量,使施工更加科学、严谨,避免工程的重复建设和返工,可以说,测量工作极大的保障了施工进度。由于高层建筑的楼层多,常常需要高空作业,将仪器设备架设到高空中,有时还需要其他测量装置的辅助测量,多次测量结果往往存在很大的误差,测量控制网的稳定性也不易控制,所以测量工作很难顺利开展。为了保证测量质量,在测量高层建筑时,要合理布设控制网,在确定主轴线和方格后,要对方格内的各个点进行检测和复核,以提高测量精度。同时,应加大新型测量技术的运用。
3、高层建筑钢结构施工的焊接技术
焊接技术已成为高层建筑钢结构施工的关键技术类型之一,这是由于高层建筑钢结构接点较多,且每一个接点都需进行焊接,再加之钢结构的承载重量通常非常庞大,而施工环境又及其艰苦,在加大了作业难度的同时,又对作业的安全性提出了挑战,因此对焊接质量提出了较高的要求,选择最佳焊接技术显得非常重要。高层建筑钢结构施工焊接技术的有效应用,需从以下几个环节实现。(1)明确焊接顺序对于不同排布的钢结构,焊接顺序有着显著的区别,平面排列的钢结构要从中间向四周焊接,焊接时要保持方向的对称;竖向排列的钢结构要按照从上到下,从框架梁到压型钢板支托的顺序焊接。焊接前要进行焊接试验,确保当前的焊接工艺完全符合要求,在焊接后则要用无损检测技术探查焊接情况,以强化焊接质量。(2)择优选择焊接工艺为提高钢结构相关构建几何精度,避免焊接热量引起结构变形的情况发生,在焊接作业时,应以气体对焊进行保护,但必须控制气体的能量。焊接工型杆件与箱型杆件时,可采取埋弧自动焊施工工艺,提升焊接的整体效率。(3)确保焊接高质量对于焊接,最基本的要求即避免出现焊瘤和焊缝,为达到这一要求,在焊接之前要仔细查看焊条有无腐蚀、生锈的情况,严禁使用变质或劣质的焊接材料。在焊接时要严格遵守相关的技术规范,控制焊接温度,防止因温度因素造成焊接质量的下降。同时,一级焊缝禁止出现未满焊与咬边等情况,而一级焊缝与二级焊缝均不能出现夹渣、气孔以及弧坑裂纹。焊接结束正式之后,还应以超声波对一级焊缝与二级焊缝进行无损检测,从而避免出现未由弧板焊接或者是忘记焊接等情况。
结语:
施工技术是施工质量的重要保证,只有始终保持施工技术的科学性和先进性,才能使工程质量更上一层楼。对于高层建筑来说,钢结构的施工质量将会对整个建筑质量产生直观的影响,因此必须要对钢结构的质量进行严格的管控,也就是说,要做好事前准备和事中控制的各项措施,加强钢结构的测量和焊接工作,确保测量精度和焊接质量,以提高钢结构的质量,增强高层建筑的稳定性和安全性,从而保障住户的生命财产安全。
参考文献
篇5
前言:高层建筑钢结构相对于以往的钢筋混凝土而言,具有很多的优势,对于建筑性能而言有很大的提升。随着我国城市经济建设的发展,对于高层建筑的需求量还很大,所以钢结构以其自身的优势,必将成为以后建筑业发展的主要趋势。在钢结构施工中,应该不断的提高施工技术水平,加强监督管理,保证高层建筑的施工质量,为我国建筑业的发展创造有利的环境。
1 钢结构优势和缺陷分析
1.1 优势分析
首先,在钢结构施工中,主要的材料为钢材,钢材的自身力学性能比较强,在抗拉伸、抗压以及延展性方面具有很强的功能,并且材质比较均匀。在高层建筑施工中,目前主要应该考虑到建筑的抗震性,因为高层建筑在垂直方向的距离较大,对于抗风性要有很大的强度,而钢材较好的弹性能够将地震所产生的能量消耗掉,所以在抗震性方面具有很强的性能。在以往的地震中,对于房屋建筑的破损程度进行研究,也证实了钢结构的性能特点。其次,由于钢结构生产以及安装施工的特点,在整体性方面为施工企业提高了经济效益。钢材主要是在工厂生产,可以采用集约化的批量生产,在工地进行安装施工,采用焊接的方式,可以进行各种形式结构设计,安装过程简便,精准度较高。经过相关的资料显示,钢结构施工要比钢筋混凝土施工的速度快百分百分之七十到八十,缩短了施工工期,降低了施工成本,对于施工企业来讲提高了经济效益。再次,在占地面积上,钢结构要比钢筋混凝土结构节省很大的面积,增加了开间面积。并且在施工的过程中,减少了灰尘以及噪音的污染。在建筑物拆除后,废弃的钢材还可以回收再利用,减少了浪费现象以及对环境的污染。所以说钢结构具有众多的优点,已经成为了现阶段建筑业发展的主要趋势。
1.2 缺陷分析
首先,因为钢材具有一定的耐火点,当温度达到六百度时,钢材就会丧失承载的性能,导致建筑物坍塌,耐火性能很差。所以说为了保证建筑物的抗火灾能力,在施工的过程中,应该对梁、柱以及压型钢板做好防火处理,提高耐火性。其次,在钢材焊接的过程中,由于受到残余应力的影响,会对整个建筑的结构造成很大的影响。再次,受到我国冶炼技术的影响,在钢材的生产方面还具有一定的局限性,对于一部分特殊的钢材型号还处于小规模的生产中,所以造成了钢材市场的供需失衡现象。
2.钢结构施工前的准备
2.1 吊装准备。
目前来看,高层建筑钢结构施工中所选用的吊装机械主机,主要还是自升式、塔式起重机。塔式起重机的性能一定要满足施工工程的需求,包括吊机的最大起重量、起重力矩以及半径值。尤其要注意的是,随着起重提升高度的增大,其可提器的重量也会减小。
2.2 施工现场与技术的准备。
高层建筑钢结构施工前,施工现场准备工作非常重要,总结之,主要包括以下内容:钢构件及其配套零部件和连接件的验收、丈量器具以及测量仪器的准备、构件的运输、基础的复测、构件的堆放、设备工具材料的安排和施工力量的组织等。要编制钢结构施工组织设计方案,并将设计的思想理念贯穿到实际施工过程之中;要确定和完善钢结构施工和验收标准,对市场进行规范、对各方的行为进行规范;要做好工艺试验和评定,为后续的钢结构施工提供技术支持。
3.高层建筑钢结构施工技术的应用
高层建筑钢结构的构件种类较多,其主要的施工技术表现在构件与构件之间的连接,以及连接处强度和整体稳定性的保证。因此,如何解决构件间的连接问题是钢结构工程主要任务。
3.1地脚螺栓的预埋技术。
地脚螺栓的预埋位置和预埋强度是钢结构工程整体质量的基本内容保证。一般常采用 6~10cm 厚的钢板作为定位钢板,再进行地脚螺栓的定位。还应注意定位钢板的尺寸与钢柱底垫板的尺寸要相互吻合,并在钢板底部螺栓上设置止退调节螺栓,与其对应的上部骆爽要能够固定调节螺母,并在钢板上预留 150mm 直径的浇捣孔,以便其下部梁内钢筋的绑扎工作。为了使二者合为一体,可将地脚螺栓焊接在柱子的钢筋上,以确保整体刚度。在混凝土浇筑工程结束后,还应将地面的地脚螺栓用塑料布等包裹起来,以避免生锈。
3.2钢柱的安置技术。
柱子的设置要点是对于每一节柱的标高、垂直度与定位轴线的偏差如何形成。对于不同位置的柱节其控制关键点也有所区别。如首节柱要控制的主要是标高和定位轴线,次节柱则要加上垂直度的测试。另外,不同柱节的调节方式也不尽相同,首节柱是通过定位钢板与螺母的调节来实现,次节柱则是通过调节丝杠来实现。通过焊缝的宽度来确保楼层的标高是较高的技术水平要求,是指通过四个方位的调节丝杠来实现对钢柱垂直度的调整。钢柱对接完成后,要进行严密的验收工作,合格后,可将耳板彻底拆除。另外,为了确保钢梁的安装以及二者的连接强度,应在安装钢梁前,在钢柱预埋连接件以及混凝土核心筒壁上的预埋件。
3.3钢梁的安置技术。
钢梁安置的要点是要通过限位钢板临时固定与数次校正,来实现钢梁与钢柱的连接处的垂直度及轴线位置。在临时固定时,可通过安放吊装耳板于钢梁上,并在耳板的两端分别焊接一块安置限位钢板来完成钢梁临时固定。吊装耳板应在距钢梁两端 1/4 长度的位置安装,规格要与钢梁的重量相匹配,一般来说,吊装耳板的厚度在10~16mm 左右。限位钢板应在钢梁的上部设置,厚度同耳板,可将限位钢板设定在钢柱的牛腿上。限位钢板和吊装耳板可以提高钢梁的安装精度,并能加快施工速度,确保施工的安全进行。
3.4焊接和栓接的技术。
钢材的连接方式主要有两种,一是螺栓连接,二是焊接。一般来说,在临时固定时常采用螺栓连接的方式,这样不仅能够确保安装时的强度和安全性,也能够方便在工程结束后对于临时固定的拆除。对于焊接连接方式来说,最主要的问题是如何保证焊接质量。高层建筑钢结构焊接的主要问题是减少焊接应力和变形。在施工过程中,应从中心框架向四周扩展焊接,首先应选择收缩大的焊缝进行焊接,并应采取对称焊接的办法来减少应力和应变。另外,应先进行梁与柱的连接,再进行柱与柱间的连接。
3.5门窗工程的安装技术。
钢窗的安装质量主要由钢窗产品的质量和进场后外观的检查,以及钢窗与固定钢窗立柱间的间隙来控制。施工中,为了避免预留窗口与钢窗不匹配,一般常见的做法是将钢窗一边的立柱首先固定住,等钢窗完全安装后,再将另一边的立柱焊接。钢结构工程中不可避免的会有特殊钢结构,一般都是以组合的形式出现,体积较大且重量较大。由于特殊部位的钢构件在各个工程中各不相同,因此无法对其给予统一的标准,应根据工程的实际情况来进行设计。
此外,高层建筑的施工过程还有一定的安全保障措施,主要有水平通道和垂直运输设施的安全保障。水平通道一般为工具式的脚手通道、装配式的通道板、钢管脚手通道以及扶手绳等。竖向的通道多采用临时固定与钢柱两侧的爬梯来实现。为确保安全,多采用焊接紧固的方式来实现接柱操作平台与钢柱之间的连接。这些安全保障设施只有在工程完全结束后方可拆除
4.结语:
综上所述,相关人员要不断学习研究,根据结构的情况、施工现场的环境、施工企业的资源综合考虑,制定技术路线,确定关键技术和措施,做好高层建筑钢结构各方面的施工工作,以达到新时期社会发展和科技进步的要求。全行业都争取在我国高层建筑建设进入钢结构体系时代的同时,也带来建筑行业的新突破。
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随着我国经济技术的发展,我国的各行业的技术指标越来越向欧美看齐,在某些领域,甚至有超过国外发达国家的势头,我国钢结构的技术日臻成熟,钢结构在与其他传统建筑结构相比上具有不可比拟的优势,因此,研究钢结构施工技术要点具有巨大意义。我国的钢产量一直居于世界前列,具有发展工业化住宅建筑先天优越条件,正确认识钢结构技术在住宅中的运用,对钢结构住宅技术的推广和发展完善我国住宅工业化体系具有十分重要的意义。
二、高层建筑钢结构的特点
高层建筑钢结构是以钢材为主要结构支撑体系的,由于钢结构的自重轻,构件预制等原因,使其具有建造速度快、抗震性好等特点。但钢结构也有自身的一些缺陷.下面就钢结构的优、缺点进行介绍:
1.高层建筑钢结构的优点
1.1.施工周期短
钢结构构件多在工厂中进行预制,通过车辆运输至施工现场即可使用,加之机械化施工方法的普遍应用,钢结构建筑的建造速度都非常快。相比于传统的钢筋混凝土结构,无需考虑混凝土达到设计强度才能进行下一道工序的停留时间,钢结构建筑的建造速度是传统建筑建造速度的4倍以上。
1.2.自重轻
普通的高层住宅建筑如采用钢结构,则其自重可以大大减轻。其上部的自重仅为传统钢筋混凝土结构的1/15.1/10,而下部基础的自重为传统建筑结构的1/4~l,3,大大减少了施工材料的用量与降低了地基承载力。
1.3.方便于机械化施工
钢结构构件在施工现场安装时使用塔吊就位,并用高强度螺栓安装固定,其施工过程简便,操作技术易掌握,可以大规模开展应用机械施工方法。
1.4.适应性强
钢结构的形式与色彩可以多种多样,根据建筑设计的要求,可以建造出各种各样的效果,而且建筑外观的色彩也可以随着外覆涂料的颜色进行变化,这一点是传统的钢筋混凝土结构无法相比的。
2.高层建筑钢结构的缺点
尽管高层建筑钢结构的优点很明显,但它也有其自身无法消除的缺点。
2.1.耐火性能差
由于钢材是金属制品,其导热系统要远大于钢筋混凝土结构,因此,当钢结构建筑发生火灾后,热量可以沿着钢结构构件迅速传递,当温度达到600。C,钢结构基本丧失了其应用的强度和刚度,导致建筑的垮塌。因此,高层建筑的防火设计是钢结构设计的重要一环,其防火设计需要考虑更多的安全措施。
2.2.耐腐蚀性差
由于钢筋混凝土结构由耐腐蚀的混凝土包覆钢筋,其耐腐蚀的性能要比钢结构强。因此,在钢结构建筑进行设计时,必须充分考虑建筑的防腐的问题。
三、高层建筑钢结构施工技术控制措施
1.机械设备选择
在机械设备的选择上应根据结构的实际情况,选用合理的吊装机械,这是钢结构吊装最重要的工作。目前,塔式起重机是钢结构高空吊装的主力设备。而履带吊门式起重机可以作为低空吊装以及构件驳运的辅助机械。目前得到快速发展的液压集群千斤顶可以用于大型构件或组件乃至整体结构的提升、平移和旋转就位作业。
2.测量技术配备
适用完好的仪器,精心布设测量基准点和基准网,选择正确的测校方法和数值传递路线,是工程测量的基本要素。超高层由于结构高,通视条件差等因素的影响,结构测量的难度很大。目前比较先进的方法是建立双重控制网,选用GPS定位系统进行测量基线网的测设,并以高精度全站仪为重要手段,进行构件空中三维坐标定位。
3.焊接技术
高层钢结构构件多数采用等强焊接连接,不仅焊接量大,而且质量要求高。高空作业,安全控制难,气候影响显著。因此,需要根据不同的钢材特性和现场施工条件,选择合理的焊接工艺、设备和材料,关注高空施焊的操作条件,培训熟练的焊接技工,落实防风防雨的技术措施,适时进行无损检测等,是钢结构现场焊接作业的关键所在。此外,焊接方案也必须从保证焊接质量、提高焊接功效、减少焊接变形等因素进行综合考虑。
4.施工仿真分析技术
在施工(焊接、施工荷载等)和自重作用以及环境的影响下,结构会不断发生变形,如果不加以控制,会造成安装的困难和精度的不可控制,甚至留有安全隐患。因此需要事先对各种因素引起的结构变形和内力进行计算分析,并结合现场实测数据掌握结构在各个施工阶段和各种环境条件下的变形规律,指导结构施工。预变形技术是解决这个难题的有效方法。预变形技术即在施工全过程仿真分析的基础上,得到结构施工过程中连续变化的、不断积累的节点变形值,通过加工调整构件长度和施工中预先反向节点变形值的手段,来最终达到施工完成时结构处于设计的初始几何位置的方法。
5.实时监控技术
在施工过程中,情况在不断的变化,仿真计算的结果和实际有时也会有比较大的差异,为保证施工过程的可控和安全,运用实时监控技术就变得非常重要和必要。现代化的监测设备,可以实时跟踪结构施工过程中关键部位的位移和应力变化,使结构施工的准确性和安全性得到保证。
6.气象保障措施
气候环境是建筑施工(特别是高层建筑施工)的一大威胁,高层钢结构的施工周期长,高空易受到雷电的打击,因此应重视不利气候的防御。施工过程中可以委托气象站负责工程周边地区的近地和高空的气象监测,中期及长期的气象预报,必要时进行实时监测和即时报告。同时建立严密的防雷、防风、防雨措施,这样,就形成了以气象预测为主要手段,以防风、遮雨、避雷击为重点的全天候应对保障系统。
7.整体提升技术
对于高层钢结构中的高空联体结构或天线桅杆结构,可以事先将其在地面或某个适当位置组合成整体,然后通过提升或顶升安装到设计所要求的位置。采用这种工艺,可以降低起重机的安装高度或作业半径,以较小的起重机代替大型起重机,便于起重设备的落实;也可以减少对结构和其他工序的不利影响,加快施工的进度。还可将大量的节点连接工作在地面完成,减少高空作业,有利于施工质量的控制和安全操作。整体结构的提升或平移通过计算机控制的液压千斤顶系统来实现。
高层钢结构施工是一项技术难度和工艺复杂程度都比较高的工作,根据结构的情况、施工的环境和企业的资源综合确定技术路线和关键工艺,是施工成败之关键。
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[3]郭彦林, 崔晓强.大跨度钢结构的施工过程中若干力学问题及探讨[J].工业建筑2004,(12):1-5.
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一、高层建筑钢结构施工的优点
1、施工周期短,用于施工的钢构件可以在厂制作,在现场安装。
2、建筑空间大
3、可循环利用
二、高层建筑钢结构施工工艺及质量控制要点
1、做好施工前的准备工作
首先是强化施工图纸的会审工作,图纸是工程施工的依据,工程开工前项目监理机构要组织监理人员熟悉工程图纸与项目有关的规范标准、工艺技术条件,充分领会设计意图。其次要组织施工单位专业技术人员对图纸进行会审,检查施工图纸中的“错、漏、碰、缺”,力争把问题解决在施工之前,减少因图纸问题对工程质量、进度的影响。
2、钢结构施工技术要求
1)塔吊的选择、布置及装拆
塔吊是高层钢结构工程施工的核心设备,其选择与布置要根据建筑物的布置、现场条件及钢结构的重量等因素综合考虑,并保证装拆的安全、方便、可靠。在塔吊的选择上应优先考虑内爬式塔吊,因为钢结构建筑采用内爬式塔吊不需要对楼层进行加固,并且在起重机布设位置上有较大的自由度。而且,采用内爬式塔吊进行钢结构高层建筑吊装施工,对塔吊起重能力和幅度要求不像采用附着式塔吊那样苛刻。
2)吊装
在建筑施工中,吊装一直以来都是第一工序,也是控制整个工程的一个工序,起着重要的作用。钢结构吊装要采用结构平面、立面形状整体吊装的很多,所以一定要注意安全问题。在吊装的形式,数量,以及钢结构的摆放位置上要根据现场的实际情况去考虑,要根据施工的需要,把现场划成几个区,各个工序的设备及材料要按照规划区摆放。一般来说吊装的总原则是如下:①在一个平面内,要从中心位置,核心筒逐步向四周展开吊装,从中间位置的单元,要先构件成一个稳定的单元刚度柱,要先吊装柱,再吊装梁,在一个柱网单元固定后,在依次在周围吊装两个单位,三个单元,直到最后全部吊装完成,一定要进行钢结构的全面校正工作,保证工程质量。②竖向吊装顺序(以一柱三层为例):先安4根钢柱下层框架梁测量校正螺栓初拧中层框架粱上层框架粱测量校正螺栓初拧测量校正终拧高强螺栓焊接焊缝检测散铺上层压型钢板与栓钉焊接下、中层压型钢板散铺与栓钉焊接下、中、上层钢梯、平台吊装楼盖钢筋混凝土楼板施工。
3)螺栓安装
高强度螺栓安装在节点全部处理好后进行,螺栓穿入方向要一致。一般应以施工便利为宜,对于箱形截面部件的接合部,全部从内向外插入螺栓,在外侧进行紧固。如操作不便,可将螺栓从反方向插入。对于大六角高强度螺栓连接副在安装时,根部的垫圈有倒角的一侧应朝向螺栓头,安装尾部的螺母垫圈则应与扭剪型高强度螺栓的螺母和垫圈安装相同。严禁强行穿入螺栓,如不能穿入时,螺孔应用绞刀进行修整,用绞孔修整前应对其四周的螺栓全部拧紧,使板叠密贴后再进行。修整时应防止铁屑落入叠缝中。绞孔完成后用砂轮除去螺栓孔周围的毛刺,同时扫清铁屑。
4)焊接
高层钢结构具有工期紧、结构复杂、工程量大、质量要求高的特点,而焊接作为钢结构施工的重要工序,其焊接顺序与工艺参数的选择与施焊水平对工程的“安全、优质、高速”的完成影响重大。本工程约15000工钢结构安装施工任务,月施工最快完成9层;采用CO2气体保护半自动焊完成了超厚钢板焊接的施工(最厚达100mm),整个工程的焊缝100%超声波探伤,100%合格,一次探伤合格率达98%;在钢结构吊装方面,经过项目技术人员不断探索与总结,解决了超高层钢结构空间定位及折线形钢结构箱型柱吊装技术问题,且整体垂直度最大偏差9mm。首先要确定焊接顺序。①平面内:应从建筑平面中心向四周扩展,采取结构对称、节点对称和全方位对称的顺序焊接。②竖向上:L层框架梁压型钢板支托下层框架梁玉型钢板支托中层框架梁压型钢板支托焊接检验(柱柱焊接可在梁焊接前进行,也可于之后进行)。③柱一柱焊接应由两名焊工相对,两面等温、等速对称施焊。④柱梁节头的焊接,一般先焊H型钢的下翼缘板,再焊上翼缘板。一根梁的两个端头应先焊一个端头,待其冷却至常温后,再焊另一端。另外还要确定焊接参数。选定工艺后,焊接QC小组在项目组的带动下通过工艺评定,编制出一整套切实可行的适用本工程特点的CO气体保护半自动焊接方法及参数。首先确定攻关目标,用ABC法找出影响质量的原因.并进行系列分析,针对这些问题找出相应的对策措施;建立了有效的质量保证体系,制定完善的工艺指导书。经过反复试验,确定了运用于横焊、平焊、立焊、斜立焊的丁艺参数;通过对焊丝的伸出长度、焊缝层问清理,焊枪施焊角度反复摸索,形成了一整套的施工要领;为使焊接环境处于相对稳定状态,加强了施工防护措施和辅助措施。经过项目组和焊接QC小组全体人员的不懈努力,很好地解决了CO气体保护焊应用在超厚件立向、斜立向接头上的焊接工艺问题。
3、做好安全施工
安全施工是钢结构施工中的重要环节,超高层钢结构施工的特点是高空、悬空作业点多。在施工过程中,仅螺栓就有40万颗,这些零件虽小,但如果从l00m以上的高空掉下去,后果可想而知。针对超高层钢结构施工的特点,采取事前与过程控制相结合的方法,即事先采取防护措施(如防坠板、防坠器、安全梯、缆风绳等),并加强对施工人员的安全教育,坚持安全巡视制度。工程在吊柱子时外墙设置网,吊框架梁时架设临时活动式走道,并随框架吊装逐层升高;拧螺栓时在梁端挂设吊篮,焊接时搭设操作平台,另外做到及时铺设楼层压型板以确保施工安全。
三、高层建筑钢结构施工需要重点强调的几个问题
高层钢结构建筑施工技术难度大,施工工艺比较复杂,为保证施工质量,达到预期控制目标,在实际工作中我们必须做到以下几点:
1、充分正确理解节点深化图,合理的制定施工工艺。
2、根据施工特点合理选用机械设备,特别是塔式起重机的选用,并要考虑其装拆的可行性。
3、根据不同的结构特点、焊接形式及气候条件选用合理的焊接工艺及参数,不能一概而论,盲目照搬。
4、结构构件的加工顺序及进场数量要充分考虑现场堆放条件及吊装设备的吊运能力。
5、 严格工厂制作工艺,减少现场处理数量。
6、测量控制要做到分区段、分层次、分阶段进行闭合、校正,防止累计误差的产生。
7、安全防护要及时跟进,措施要严密,检查要到位。
参考文献:
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1.根据安装程序制定顺序图表
吊装前需根据安装程序针对柱、主梁、次梁编制安装顺序图表。安装顺序图表中应显示出各个构件相关的简单描述,如:平面位置、安装顺序号、构件名称、构件所在图纸号、构件重量、构件外形等。
2.吊装的前期准备工作
吊装前的准备工作有:1)施工图纸安排技术人员认真审阅,做好图纸设计交底工作,做好技术交底工作;2)准备相关标准图集及需要资料,编制施工图预算,制定分部工程材料计划、劳动力需求计划以及准备施工机具等;3)与施工人员进行施工组织设计和技术交底,并向其详细讲解整个工程的设计内容、施工计划及相关技术要求等,将施工计划落实下去,并落实技术责任制;4)对现场定位桩做好测设工作,完成定位放线工作等。
二、塔吊的选择、布置及装拆
塔吊是超高层钢结构工程施工的核心设备,其选择与布置要根据建筑物的布置、现场条件及钢结构的重量等因素综合考虑,并保证装拆的安全、方便、可靠。
在塔吊的选择上应优先考虑内爬式塔吊,因为钢结构建筑采用内爬式塔吊不需要对楼层进行加固,并且在起重机布设位置上有较大的自由度。另一方面,采用内爬式塔吊进行钢结构高层建筑吊装施工,对塔吊起重能力和幅度要求不像采用附着式塔吊那样苛刻。
另外,采用附着塔吊的造价要远高于同类型起重能力稍小的内爬式塔吊,比如工程设计高度为150m,采用附着式塔吊的塔身高度约180m(其中考虑钢结构3层柱12m,吊索4~6m,吊钩滑轮及小车全高4m,安全操作距离2m等),加上地下部分高度共200m,而采用内爬式塔吊的塔身约为40~50m。附着塔吊的租赁成本要大于内爬式塔吊。因此,从经济上考虑,为节约成本,优先选用内爬式塔吊进行钢结构超高层建筑的施工。
三、钢构件施工顺序
高层钢结构的吊装需划分吊装作业区域,钢结构吊装按划分的区域,平行顺序同时进行。当一片区吊装完毕后,即进行测量、校正、高强度螺栓初拧等工序,待几个片区安装完毕后,对整体在进行测量、校正、高强度螺栓终拧、焊接。焊后复测完,接着进行下一节钢柱的吊装。并根据现场实际情况进行本层压型钢板吊放和部分铺设工作等。
1.螺栓预埋
柱位置的准确性取决于预埋螺栓位置的准确性。地脚螺栓预埋位置的准确程度对钢结构工程整体的安装质量至关重要,为保证地脚螺栓的定位准确,采用6~10 mm 厚钢板制作加工成定位钢板,进行地脚螺栓的定位固定,定位钢板尺寸同钢柱底垫板尺寸(圆管柱直径D =120mm),在钢板底部螺栓上加止退调节螺母,在钢板上部螺栓上固定调节螺母,钢板上设直径150mm 浇捣孔,在钢板下部绑扎梁钢筋时将地脚螺栓焊接在柱筋上固定,控制好位置,同钢筋连成一体,并进行反复校核,无误后进行混凝土的浇注施工,地脚螺栓露出地面部分用塑料布进行包裹保护。
2.钢管柱的吊装
在柱脚之中安装两道三级钢,在混凝土和钢管柱之间设置两道一级钢,在进行浇灌的时候,应该向钢管柱的内侧灌注两道水泥浆。在进行基础节安装的过程中,在起吊之前,应该使用垫木使钢管柱的根部提高,同时配合吊装索具的使用,对揽风绳进行调整,在钢柱上固定溜绳。在对钢管柱进行起吊的过程之中,应该使用两点捆绑垂直起吊的方式,为了避免在起吊过程中发生变形的情况,因此应该在脚上的位置设置吊点。在进行起吊的过程中,起钩的位置应该设置在起重机的边缘,在对起重机进行回转的过程之中,调整柱子的垂直角度。
在对钢管柱进行吊装的过程中,应该对上口进行包封,减少异物进入到钢管内部的现象。在对钢管柱进行吊装的施工现场,应该对水平表和主轴线的高度进行标记。对钢柱进行垂直的矫正,在对钢管进行对接的过程之中,应该在对接处的位置设置调节的螺杆和限位板,调节螺杆的方向对钢柱的垂直程度进行调整,在x轴和y轴的两个方向分别设置一套经纬仪,对底柱的偏差进行测量,对螺杆的角度进行调节,使柱底的十字线和柱顶的标记能够重合。在对现场进行焊接的过程之中,应该选择水平焊的形式,以保证在对接处的焊接质量能够得到有效的提高,应该安装附加钢管在对接处的位置,将宽度和厚度设置为二比一的比例,并且使管内壁保持在零点五毫米左右的缝隙。在对钢管内部进行焊接的过程中,应该充入二氧化碳气体对钢柱进行保护性的焊接,使用分向分段顺序的方式进行焊接,使用分段焊接的方式保证现场焊接的对成型,减少因为焊接变形对安装精度产生的影响,在焊接缝隙的两端分别设置引出板和引入板,在实施焊接之后,使用气割的方式对引出板和引入板进行切割,并且对其进行平整的修磨。
3.钢梁的吊装
施工前,核心简周边的外架应将其提升到待施工楼层后才能进行钢梁吊装。对核心简预埋件的位置标高线进行测量并放线,梁的临时支承可用角钢设置。在地面操作时,先把节点板和高强螺栓的工具袋绑在距离梁端不到1米的梁两端,再按各层钢梁吊装程序进行安装。通常一次吊2根~3根钢梁能提高塔吊的垂直运输效率。钢梁吊装顺序:先下层主梁,再中层主梁,最后上层主梁。若要提高起吊速度可使用两副吊索。钢梁全部起吊就位后,各构件的准确位置使用撬棍和冲头来调整,检查全部的螺栓孔,对正后方能放入高强螺栓进行固定,所有主梁吊装完毕后便可拧紧高强螺栓。安装主梁时,应预留试验确定的焊缝收缩量约2mm~3mm,柱垂直度和倾斜度使用两台全站仪进行跟踪和检查,若出现较大偏差需重新校正。
四、垂直校正及焊接
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1 高层钢结构建筑的相关优点
1.1 材质比较均匀
钢材属于钢结构施工中较为重要的材料,这种材料存在力学的性能,不管是在强度亦或是韧性方面都能够为工程水平带来保障,尽可能确保工程具有一定的结构强度。由于钢材中的质地分布情况较为均匀,因此在整体质量上存在诸多的优点。由于钢材质地较为均匀,致使不同部位的受力点都处于均匀的状态,因此相关人员在对力学进行计算的过程中,能够为计算所得到的误差进行控制,将设计质量加以提升,对施工质量有着重要的意义。
1.2 塑性和韧性好
由于高层建筑有着较大的垂直度,因此所产生的作用在单位面积上存在一定的重力符合,需要承载较大的重量。倘若地基出现不均匀的情况,那么就会对建筑的整体结构带来拉应力,致使高层建筑存在安全隐患。而因为钢材质量较为均匀,所以具有一定的塑性,可以承受相应的拉应力,减少混凝土出现裂缝的情况。当高层在强震的情况下,钢材就可以处于均匀的状态下,减少由于部分所产生的压力而出现断裂的情况,将建筑的抗震性能加以提升,尽可能确保高层建筑实现安全的目的。
1.3 强度高,自重轻
钢材不但具有一定的韧性以及塑性,而且拥有较高的强度,当受到一定应力作用的时候,可以将所产生的应力进行分算,从而实现整体承重效果,尽可能降低应力荷载。和混凝土结构之间进行对比,钢材中竖向截面的面积要比混凝土结构小很多,因此钢材使用的不多,不但节约了资金,而且还将建筑的面积不断扩大。由于钢结构所具有的重量要比混凝土少些,因此所承受的荷载能力也不高,可以较好的解决地震以及不同种类应力所带来的伤害,确保高层建筑具有一定的稳定性。
2 高层钢结构安装施工技术
2.1 螺栓的预埋
施工人员在进行高层建筑钢结构施工之时首先要做好螺栓的预埋工作,要将螺栓准确预埋好,从而使其能够保障钢柱的稳定性,方便钢柱的安装。具体来说,施工人员在施工时要选择依靠轴线的中心位置作为螺栓的定位点(选择轴线的偏差不可在2mm以上),并且要找到正确的标高基准(所选择的高基准点应保持在5mm左右),做好所有预埋打算后再将螺栓进行深度预埋,当然具体的预埋数据还需要根据实际建筑的施工面积而具体确定,总而言之其最终目的就是为了保障接下来安装钢柱时的安装质量。另外,在预埋螺栓过程中一定要伴随着严格的检测,检测主要在两个阶段执行,第一个阶段是在找到正确的轴线定位点后,第二个阶段是在预埋完螺栓之后的填土浇筑固定过程中,在这两个阶段中施工人员都需要严格按照相关规定对螺栓的预埋工作进行严格的检测与复查,从而保证其预埋的准确度,方便后面钢柱的安装。
2.2 钢结构的吊装施工与安装
2.2.1 钢柱固定工艺
当钢柱吊装到制定地方以后,利用相应设计中的耳板以及连接板,使用螺丝进行确定。在固定的前期阶段,需要对钢柱的高度、偏移等相关参数做好适当的调节。相关人员在对钢结构进行安装的过程中,一般应用的是大六角高强螺栓,由于该结构具有较强的稳定性,得到了普遍的应用。除此之外,当钢柱被吊起的前期阶段,需要将相应的设备绑扎到钢柱上面,然后再将悬挑梁安置到钢柱上面。
2.2.2 钢柱的安装
钢柱安装前的准备工作要做好,包括钢构件预检和配套、定位轴线及标高和地脚螺栓的检查、钢构件现场堆放、安装机械的选择、安装工人的进场等。然后就是钢柱的吊装,在建筑结构的钢结构吊装中,一般是采用综合吊装法,主要的施工工艺是:平面从中间或某一对称节间开始,以一个节间的柱网为一个吊装单元,以钢柱、钢梁的顺序安装,同时向四周扩散;垂直方向的结构稳定性是由下至上加强的,在同节柱的范围内的横向构件,采取由上向下逐步安装的方式。首先按吊装顺序划分安装区域,在各区域平等、同时的施工。一片区域安装完成后,还应对其进行测量、校正,直到几个区域全部安装完成后再进行整体的检查、校正,然后再以同样的方式进行下一节钢柱的吊装。
2.2.3 钢梁吊装工艺
钢梁吊装使用的器械是专用扁担,利用二点吊的方式,吊点位置距离梁端为梁长的1/4,吊装施工时,梁上可以直接用千斤绳,绳头应被固定锁死,再连到扁担上。钢梁的安装顺序是:先下层梁、再中层梁、最后上层梁。在钢梁吊装就位前,必须先对钢柱校正,这一环节不能失误,是保证钢梁吊装准确的保证。钢梁吊装就位后,每个节点必须对齐节点板上的上、下螺孔。如果无法满足冲孔的要求,就应进行调节。例如间距小,这需要扩大距离,间距过大,就要用倒链拉小间距。调节的范围必须保证在施工要求允许的范围内,如果施工条件无法保证,则进行扩孔或更换连接板处理,但是扩孔的最大范围不得超过1.5mm,如果超过1.5mm,就要根据相关的钢结构施工要求进行修补。
3 焊接和栓接技术
一般情况下,构件连接形式主要分为以下两种:一种是焊接;另一种是栓接,依据相应的连接特征及其具体的状况,采取不同的连接形式。因为焊接技术存在连接紧密的特征,而栓接技术存在容易拆除的特征。所以,相关人员在连接完一套以后不需要再连接第二套,需要使用焊接的形式较为合适。
结束语
综上所述,钢结构施工技术所具有的优点得到了相关领域的一致认可,由于钢材自身就具有很好的韧性、强度等功能,而且质地分布良好,因此有着较强的受力,可以使高层建筑实现稳定的目的。钢结构的整体施工流程要比混凝土施工流程较为简单,起到节约成本的作用。因此获得了相关单位的喜爱。然而因为钢结构施工技术还处于发展阶段,需要相关人员不断的探索、创新,希望在未来的发展中可以得到广泛的应用。
参考文献
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一、引言
近年来,我国在建筑工程上虽然取得了飞速发展,但依然存在一些问题和不足需要改进,在建设社会主义和谐社会的新时期,加强对建筑钢结构的施工技术及质量的控制,对确保居民的切身利益有着重要意义。
二、钢结构施工质量的主要特点
1、质量问题对比复杂
随着钢结构施工的日益频频,质量管理呈现出较强的复杂性,引发钢结构施工质量的要素越来越多。相同的钢结构工程,呈现的质量问题可能不一样;呈现了相同的质量问题,引发的缘由可能不一样,从而对施工技术人员剖析、判别、处理问题添加了较大的难度,进而影响了钢结构施工的整体质量。
2、质量问题具有可变性
许多钢结构工程,开始建成时质量对比过硬。但跟着时刻的延伸和外界环境的发展变化,质量问题会呈现出来。比方:因为应力的效果,一些修建物的钢结构部件,本来没有裂缝的焊接呈现了裂缝;有些钢结构部件能够长时间承重,致使变形歪曲,产生了较大的安全隐患。
3、施工事端发作频频
当前,中国的大多数修建物仍以混凝土为主,对钢结构施工,许多修建施工管理人员和技术人员还对比生疏。再加上,中国修建施工的主体多为民工,他们绝大多数对钢结构的施工工艺不知道,致使在施工过程中莫衷一是,易致使施工事端频频发作。
4、结果影响对比严重
钢结构工程一旦呈现质量问题,轻则影响工程的顺利进行,既形成了施工本钱的添加,又影响了工期。重则致使修建物崩塌,给大众的人身、产业安全形成严重损失,致使对比恶劣的社会影响。
三、建筑钢结构设计现状及存在的问题
1、规划项目层层转包形成规划质量降低
当时各大规划院的规划使命适当深重,所承包的技术及归纳专业有些规划收费较高,而钢布局有些却是难啃的硬骨头,费工吃力收费低,不愿意接受钢布局规划使命,或许缺少钢布局的规划经历,故通常将钢布局有些分包给另一单位。
2、规划深度不行
规划院将自个的规划使命转驾给加工公司,形成质量降低不少规划单位,钢布局的规划水平比较低,承当工程的规划者多为刚结业不久的博士,缺少实践经历,更缺少钢布局的规划常识,盲目照搬标准,套程序,对要害技术不进行研究,对所规划的效果心中没底,只给出„构件布置图‟就算完成了使命,而有些布置图仅仅一个简略的单线条图,对要害的“节点规划”不分具体情况一概选用“全焊接节点”或“全铸钢节点”,至于这种节点是不是安全、布局是不是合理、是不是能做出来心中一概无底,将大概规划的“节点布局”、“支座详图”、“施工装置”等都交给加工公司,规划院只做到了“方案规划”或初步规划的深度,将施工图交给加工厂,加工厂缺少核算软件,又将施工图使命转包出去,因为这些分包单位缺少专业配套常识,对规划整体需求不明确,通常所做出的图纸不符合原规划需求,存在严峻的质量危险。
3、对国外规划方案不能照抄照搬
因为国外布局工程师对中国地震和风荷载的特殊情况知道得不深,故规划方案在抗震规划方面很不合理。
4、规划未充分考虑施工,给施工带来极大艰难
一些规划人员出于经济利益,整天埋在单位的图纸堆里,理论脱离实际,不深化现场,不知道施工。
四、钢结构施工技术在高层建筑施工中的应用
1、钢布局根底工程的质量操控
钢布局工程的根底通常都选用混凝土独立根底,根底的混凝土及钢筋、模板的施工与其它非钢布局工程的施工工序及办法一样,这儿不予胪陈。和钢布局厂房有关的常见问题有锚栓不铅直、根底施工后预埋锚栓水平差错偏大,钢柱装置时柱脚底板很多扩孔,因此给钢柱装置带来差错,布局受力受到影响,不契合施工检验标准需求。所以锚栓施工时,可选用粗钢筋或许角钢等固定锚栓,焊成笼状,完善支撑;或采纳其它一些有用办法,防止灌溉根底混凝土时锚栓移位。
2、加工工艺流程及质量标准
(一)、钢材的放样和号料
放样和号料根据施工图的需求预留焊接缩短量和切开量,放样和号料的答应误差应契合下标的规则:
(二)、钢材的切开
切开前,应将钢材的外表切开区域内的铁锈油污铲除洁净,切开断口不得有裂纹和大于1mm的铁棱,并应切除边际上的毛刺,切开面与钢材外表笔直度不大于钢材板厚的10%且不大于2mm,钢材切开办法的选用见下表:
(三)、选用科学的钢布局焊接技能
有些工程焊接的难度相对较大,比方,建筑物的布局为双曲面布局,而且整个建筑物设计了较多的斜柱以及斜撑,再加上钢板相对较厚,这种建筑物布局对比复杂,需求很多的立焊与斜立焊操作,施工进程以及防护工作难度较大,关于这种建筑物,需求断定适宜的焊接技能。有些建筑物不只焊接量较大,而且工期对比急迫,关于这类工程,能够选用二氧化碳气体维护半自动焊,这样能够加速工程焊接的速度,为整个工程的施工节省时刻。
4、加强安全施工的管理工作
安全施工是建筑工程钢布局施工技能的重要组成部分,关于建筑工程钢布局施工而言,它的首要特点是高空作业对比多。在建筑工程钢布局的整个施工进程中,大概需求四十万颗高强螺丝,尽管螺丝体积较小,可是假使从100多米的高度落下来,后果不堪设想。为了保证施工人员的安全,在建筑工程钢布局的施工之前,组织必要的办法设备,比方,安置安全梯、防坠板、缆风绳等设备,防止意外事故的发作。在建筑工程钢布局的施工进程中,也要加强防护办法。
5、建筑钢结构施工塔吊的选择及使用
(一)、钢布局塔吊的挑选与装置
塔吊是建筑工地上的必要设备,也是建筑工程钢布局施工的关键设备之一,塔吊的挑选决定于建筑物的特色、工地的具体条件、钢布局的分量等要素,在塔吊的装拆过程中,必定要遵从安全榜首的准则,而且需求思考塔吊的方便性以及可靠性。关于建筑工程钢布局施工来说,最佳挑选内爬式塔吊,因为假如挑选这种塔吊,能够不必加固楼层,而且在挑选起重机的问题上,自由性较大,另一方面,选用内爬式塔吊进行钢布局高层建筑吊装施工,对塔吊起重才能和起伏需求不像选用附着式塔吊那样严苛。从经济上思考,为节省本钱,优先选用内爬式塔吊进行钢布局超高层建筑的施工。
(二)、吊装的注意事项
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一概述
对于高层及超高层建筑的划分,建筑设计规范、建筑抗震设计规范、建筑防火设计规范没有一个统一规定,一般认为建筑总高度超过24m 为高层建筑,建筑总高度超过100m 为超高层建筑。对于结构设计来讲,按照建筑使用功能的要求、建筑高度的不同以及拟建场地的抗震设防烈度以经济、合理、安全、可靠的设计原则,选择相应的结构体系,一般分为六大类:框架结构体系、抗震墙结构体系、框架―抗震墙结构体系、框―筒结构体系、筒中筒结构体系、束筒结构体系。高层和超高层建筑在结构设计中除采用钢筋混凝土结构(代号RC)外,还采用型钢混凝土结构(代号SRC),钢管混凝土结构(代号CFS)和全钢结构(代号S 或SS)。
二、高层建筑钢结构的施工工艺
1.材料的选用
钢结构有很多优点,但其缺点是导热系数大,耐火性差。随着冶金技术的提高,耐火钢的研究成功并投入生产,为钢结构的进一步发展创造了条件。在选择中,首先钢筋的质量证明文件应齐全有效,且进场检验应符合规范和设计要求。连接套筒应有出厂合格证,材料一般为低合金钢、优质碳素结构钢,其设计抗拉承载力标准值应不小于被连接钢筋的受拉承载力标准值的1.2倍,套筒长为钢筋直径的二倍。
2.制作与安装
(一)统一测量仪器和钢尺量具
建造一幢超高层大楼,涉及到土建、钢结构、玻璃幕墙和各类设备的安装,使用的测量仪器和使用的钢尺必须由国家法定的同一计量部门由同一标准鉴定。
高层、超高层建筑施工周期较长,尚需定期对测量仪器和钢尺量具进行定期校验以保证建筑物各项指标符合规定的指标。一般以土建部门的测量仪器和钢尺量具为准。
(二)定位轴线、标高和地脚螺栓
钢柱的定位轴线可根据场地的宽窄,在建筑物外部或内部设置控制轴线。本工程高度在100m,设置二个控制桩,以供架设经纬仪或激光仪控制桩的位置,要求以能满足通视、可视为原则。
钢柱的长度以满足起重量的大小和运输的可能性,一般为2~3层为一节,对每一节柱子安装不得使用下一节柱子的定位轴线,应从地面控制轴线引到高空,以保证每节柱子安装正确无误,避免产生累积误差。
柱脚与钢筋混凝土基础的连接,一般采用埋入式刚性柱脚,地脚螺栓是在安装就位第一节钢柱时,控制平面尺寸和标高的临时固定措施。
(三)钢柱的制作与安装
钢柱是高层、超高层建筑决定层高和建筑总高度的主要竖向构件,在加工制造中必须满足现行规范的验收标准。100m高的超高层钢柱一般分为8~12节构件,钢柱在翻样下料制作过程中应考虑焊缝的收缩变形和竖向荷载作用下引起的压缩变形,所以钢柱的翻样下料长度不等于设计长度,即使只有几毫米也不能忽略不计。而且上下两节钢柱截面完全相等时也不允许互换,要求对每节钢柱应编号予以区别,正确安装就位。
矩形或方形钢柱内的加劲板的焊接应按现行规范要求采用熔嘴电渣焊,不允许采用其他如在箱板上开孔、槽塞焊等形式。
钢柱标高的控制一般有二种方式:
1. 按相对标高制作安装。钢柱的长度误差不得超过3mm,不考虑焊缝收缩变形和竖向荷载引起的压缩变形,建筑物的总高度只要达到各节柱子制作允许偏差总和及钢柱压缩变形总和就算合格,这种制作安装一般在12层以下,层高控制不十分严格的建筑物。
2. 按设计标高制作安装。一般在12层以上,精度要求较高的层高,应按土建的标高安装第一节钢柱底面标高,每节钢柱的累加尺寸总和应符合设计要求的总尺寸。每一节柱子的接头产生的收缩变形和竖向荷载作用下引起的压缩变形应加到每节钢柱加工长度中去。
无论采用何种安装方式,都应在翻样下料制作过程中充分表达出来,并应符合设计要求的总高度。
(四)框架梁的制作与安装
高层、超高层框架梁一般采用H型钢,框架梁与钢柱宜采用刚性连接,钢柱为贯通型,在框架梁的上下翼缘处在钢柱内设置横向加劲肋。
框架梁应按设计编号正确就位。
为保证框架梁与钢柱连接处的节点域有较好的延性以及连接可靠性和楼层层高的精确性,在工厂制造时,在框架梁所在位置设置悬臂梁(短牛腿),悬臂梁上下翼缘与钢柱的连接采用剖口熔透焊缝,腹板采用贴角焊缝。框架梁与钢柱的悬臂梁(短牛腿)连接,上下翼缘的连接采用衬板(兼引弧板)全熔透焊缝,腹板采用高强螺栓连接。
由于钢筋混凝土施工允许偏差远远大于钢结构的精度要求,当框架梁与钢筋混凝土剪力墙或钢筋混凝土筒壁连接时,腹板的连接板可开椭圆孔,椭圆孔的长向尺寸不得大于2d0(d0为螺栓孔径),并应保证孔边距的要求。
框架梁的翻样下料长度同样不等于设计长度,需考虑焊接收缩变形。焊接收缩变形可用经验公式计算再按实际加工之后校核,确定其翻样下料的精确长度。
框架梁上下翼缘的连接可采用高强螺栓连接或焊接连接,目前大部分采用带衬板的全熔透焊接连接。施工时先焊下翼缘再焊上翼缘,先一端点焊定位,再焊另一端。
腹板则采用高强度螺栓连接,要充分理解设计时采用摩擦型还是承压型高强螺栓。采用摩擦型高强螺栓的摩擦系数应选用合理。
采用高强螺栓群连接时,孔位的精度十分重要。目前制孔一般采用模板制孔和多轴数控钻孔,前者精度低,后者精度高,应优先考虑采用后者。当采用模板制孔时,应保证模板的精度,以确保高强螺栓的组装孔和工地安装孔的精度要求。如果孔位局部偏差,只允许使用铰刀扩孔。严禁使用气割扩孔,若用气割扩孔,则应按重大质量事故处理。
高强螺栓群应同一方向插入螺栓孔内,高强螺栓群的拧紧顺序应由中心按幅射方向逐层向外扩展,初拧和终拧都得按预先设定的鲜明色彩在螺帽头上加以表示。
三.施工安全措施
(1)钢梁上需铺设适当数量的走道板;
(2)吊装期间需布设安全网,分平网和竖网。
(3)在接柱处要设操作平台,固定在下节柱的顶部;
(4)在刚安装的钢梁上需设置存放施工设备用的平台;
(5)吊装前要先将登高钢梯固定在钢柱上,在柱梁节点下方安装挂篮脚手;
(6)施工用的电动机械和设备均须接地,电缆须集中,每层楼面须分别设置配电箱;
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阳江市某综合大楼分为主体建筑(包括A (95m)、B 座(108m)),裙楼及钢结构装饰性建筑。其钢结构主要分两种形式,一是主体建筑采用劲性钢筋混凝土结构混凝土柱内设置十字形钢柱,钢柱之间连接采用高强螺栓加焊接。二是其158m 高的装饰性建筑采用钢管混凝土框架结构(即结构为钢管框架,钢管内浇筑混凝土),框架通过水平钢梁与中心塔混凝土柱内的十字型钢柱按楼层逐层连接。连接方式钢管柱采用焊接,框架梁与钢管柱、十字柱连接采用拴、焊方式。
1、施工准备阶段
在施工准备阶段,要重点解决塔吊选择和布置问题,这是关系到安装工作能否顺利进行的关键因素,塔吊是高层钢结构工程施工的核心设备,其选择与布置要解决两个问题,一是塔吊覆盖面,二是起重量。要根据建筑物的平面布置、现场环境条件、钢构件的重量及构件堆放场地等因素综合考虑,做到既满足施工需要,又满足经济需要,并保证装拆的安全、方便、可靠。布置多台塔吊时,塔吊高度要高低不同,避免施工时发生冲突。在结合该工程施工时,根据上述
2、安装阶段
钢结构安装阶段主要包括构件进场验收、安装、焊(栓)接。
2.1 构件验收控制
钢结构构件的质量是整体建筑质量的基础,因此钢构件在进入安装现场后,应由专业质检人员按照钢结构施工图纸及验收规范对构件的质量进行严格检查,重点检查构件的外形尺寸、螺栓孔及零部件的位置。对于构件偏差,部分可在安装中解决,不可解决的需退回工厂处理。若发现在运输过程中钢构件发生变形缺陷后,马上进行矫正和处理。同时还需要对构件纵横两个方向的安装中心线进行验收,对中心线不清晰的要重新弹上安装线。
2.2 安装控制
该工程钢结构安装分两种不同形式,一是主体建筑钢筋混凝土柱内置的钢结构十字柱安装,二是钢管框架结构安装。
2.2.1 十字柱安装
十字柱一般2-3 层为一节,主要由40mm、30mm 钢板焊接而成,截面500mm×500mm、400mm×400mm。其特点是刚性较大,安装后不易矫正。其安装程序为:复测柱定位轴线、标高十字柱安装、矫正、验收钢筋混凝土结构柱绑筋、支模,同时进行梁及楼板的支模、绑筋,全部验收合格后进行混凝土浇筑。根据柱的长度,在混凝土施工2-3 层后,进行下一节柱的安装,直至主体结构全部完工。在十字柱安装过程中出现的主要问题是底部钢柱在安装后,其轴线、垂直度均符合规范要求,但上层混凝土结构施工完毕后,在楼板上重新测量、弹放轴线后,发现钢柱轴线发生偏移。经分析导致轴线偏移的主要原因有二个方面,一是混凝土柱浇筑方式,浇筑时基本是从柱的一侧进行,对钢柱形成挤压。二是由于每根钢柱都是独立的,无钢梁与其他钢柱连接,相互之间不能形约束,外界因素易对其形成影响。如环境温度、测量时间、两柱接口焊接变形等。针对上述原因,采取混凝土浇筑时从钢柱四周均匀进行?,钢柱安装的测量工作选择在无阳光直射、环境温度较低时进行,一般在九点之前进行测量。为防止钢柱焊接变形引起柱垂直度偏差,每一根钢柱采用双人对称焊接。对于已经偏移钢柱的调整,采用钢柱接头错边、调整上节柱垂直度,使柱轴线偏差逐步达到规范要求。调整时接头错边、垂直度不能超过国家规范标准的允许偏差值。采取这些措施后,在后续安装中取得了较好的结果,保证了施工质量。
2.2.2 钢管框架结构安装
钢管混凝土框架结构安装,钢管为800mm×16mm,为防止钢管内混凝土浇筑时发生离析,钢管设计长度2 层为一节。其安装程序为:复测柱定位轴线、标高钢管柱安装一柱水平支撑安装及柱与中心塔连接的钢梁安装柱垂直支撑安装柱垂直度、柱顶标高测量混凝土浇筑。循环进行下一节柱安装。在安装过程中,为保证工程质量,重点要控制以下几个方面。
2.2.3 测量仪器选择与控制
由于工程建在市区,周围空间狭小,普通测量仪器有时无法进行测量,因此主要测量仪器选择全站仪和激光铅垂仪,经纬仪,水准仪配合使用。对于选定的测量器具必须经国家法定的计量部门进行校验。高层、超高层建筑施工周期较长,尚需按规定检测周期对测量器具进行定期校验。
2.2.4 钢柱定位轴线控制
钢柱的定位轴线可根据场地的宽窄,在建筑物外部或内部设置控制轴线及控制桩。架设测量仪器的位置,要求以能满足通视、可视为原则。对每一节柱子安装不得使用下一节柱子的定位轴线,应从地面控制轴线引到高空,这同时也保证了柱子安装的垂直度。使每节柱子安装正确无误,避免产生累积误差。
2.2.5 钢柱标高控制
钢柱标高的控制一般有二种方式:按相对标高安装和按设计标高安装。该工程由于钢结构框架要与中心塔逐层通过钢梁连接,标高的控制标准要求高,因此采用按设计标高安装。安装时以土建工程中心塔的标高来控制第一节钢柱底面标高,以每节柱为单位进行标高测量。在安装过程中,由于每节柱接头部位焊接时会产生收缩变形且安装的上部构件荷载会造成压缩变形,因此每节柱的测量数据必须完整、准确的记录下来。累积的变形值无法在安装中调整时,变形值要加到上部柱的制作长度中去,使每根钢柱的总体长度与设计总长度相一致,达到国家施工验收规范的要求。
2.2.6 钢管框架整体安装控制
在第一节钢柱全部安装完成且检查合格后,按上述施工顺序,开始安装柱水平支撑、钢梁和垂直支撑。连接方式为高强螺栓加焊接,在实际施工过程中,由于支撑截面大、分布密集、连接形式复杂、焊缝长,焊接后,如果焊接变形引起柱垂直度超差则很难矫正。针对这种情况,为避免焊接变形对柱垂直度的影响,支撑的焊接工作安排在钢管柱浇筑完混凝土且在混凝土达到一定强度后进行。另外需要注意的一点是上部钢柱全部安装完成后,上、下钢柱接口的焊接要在上部柱所有支撑全部安装、调整完成且高强螺栓安装完毕后进行。采取这两条措施对钢柱垂直度起到了很好的保证作用。
2.3 高强螺栓安装和焊接的控制
2.3.1 影响高强螺栓安装质量的因素很多,对现场施工来讲,重点要控制:一是摩擦面。钢结构摩擦面一般由工厂加工完成,但夹板在运输及现场施工过程中,难免碰撞变形或被污染,在实际工作中,真对这种情况,夹板采取分类装箱运输,现场分类堆放。钢构件的摩擦面粘贴胶带予以保护,安装时清除。二是安装、紧固。在安装过程中经常出现孔位局部偏差,这种情况只允许使用铰刀扩孔,严禁使用气割扩孔。高强螺栓群的紧固顺序应由中心逐层向外扩展。初拧和终拧都得按预先设定的鲜明色彩在螺帽头上加以表示。
2.3.2 在此项工程中,钢管柱与钢管柱之间连接采用焊接,钢管柱与支撑之间,十字柱之间的连接采用高强螺栓加焊接,所有的焊接坡口形式均为单坡口带衬板,焊接质量要求为全熔透焊接。在焊接工作中多次发现焊缝检测不合格原因是由于衬板未贴紧母材或衬板变形导致,因此焊接中除正常要求外,对一些影响焊接质量微小因素也要控制。
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某大楼东西长57m,南北宽26.8m,共计九层。该工程结构形式采用钢框架结构,筏板式基础。钢柱底部与基础采用外包式柱脚连接。钢柱为500×500H截面,腹板厚度为16mm,翼缘厚度为25mm,采用场外加工。钢梁采用H型钢。梁柱节点采用10.9级M30高强螺栓连接。地脚螺栓M30,螺母和垫圈为Q235钢。水平结构中楼板为钢筋混凝土压型钢板组合结构,压型钢板与钢梁间采用栓钉连接,钢结构采用防锈漆防腐。主体钢结构防火设计中钢梁涂刷防火涂料,钢柱外包加气混凝土砌块。内墙采用加气混凝土砌块,外墙采用横板围护。 2 特点
1)民用建筑中采用钢结构做法与传统结构形式区别较大,施工中可借鉴的经验不多,须做好前期细部设计,尤其是装饰装修与主体结构的结合;2)加工精度要求高,要加强构件加工工序质量控制及安装顺序的合理安排;3)焊接工作量较大,焊接质量要求严,对特殊工种人员的劳力组织及专业技能要求高;4)由于钢结构高空作业防护难度大,施工中安全管理要引起高度重视,严格安全操作规程,强化全员安全意识。
3 工艺原理及关键技术
1)对原钢结构设计图进行了细化扩大节点设计,并达到了构件制作与整体安装的质量标准要求;2)采用先进、合理的加工机械设备(模具),防止构件出现焊接变形,提高钢结构框架安装精度;3)工序上进行了改进,在保证空间框架刚度的前提下,先安装完全部钢框架主体结构后,再安装各楼层板;4)对高层钢结构工程内外装饰装修设计,采用科学合理的连接方式进行装饰施工。
4 工艺流程及操作要点
4.1 钢结构节点细化设计
1)应用绘图软件对钢结构框架节点结构按平、立、剖面进行1∶1绘图放样。施工图纸细化设计,达到构件制作与整体安装的质量标准;2)利用钢结构计算软件进行各类构件的受力计算,利用CAD图形设计平台对复杂连接节点和复杂构件放大样,建立钢结构符号节点库,实现图形信息微机化。
4.2 加工制作钢结构构件
钢结构构件全部采用场外加工,其中钢柱每节按三层分段。在加工过程中要做好质量控制,并按照设计施工图和GB 50205-2001钢结构工程施工及验收规范的规定进行验收。
4.3 钢结构安装
4.3.1 构件验收、矫正
钢构件在进入安装现场后,由专业质量检测人员对构件的质量进行检查。弹出钢柱的安装轴线,若发现在运输过程中钢构件发生变形缺陷后,马上进行矫正和处理。
4.3.2 地脚螺栓安装工艺
将地脚螺栓全部用上、下螺帽固定在钢套板上,用Ф8的钢筋将地脚螺栓焊接固定在基础主筋上,加固完成后进行混凝土浇筑。待上部结构安装调整完成后对所有钢柱底板下的间隙用C40细石混凝土进行二次灌注。
4.3.3 安装与校正
(1)安装顺序:按结构平面形式分区段绘制吊装图,吊装分区先后次序为:先安装整体框架梁柱结构后楼板结构,平面从中央向四周扩展,先柱后梁、先主梁后次梁吊装,使每日完成的工作量可形成一个空间构架,以保证其刚度,提高抗风稳定性和安全性。
(2)钢柱的安装:为了便于调整柱的垂直度,在预埋螺栓上先拧上数个螺母(至少4个),全部拧到接触基础面,并用水平仪找平后,开始吊装钢柱。吊装钢柱时,为了防止意外事故出现(如雷雨天气,必须停工),在柱的上端活系两根缆风绳,可以四个方向临时固定,也可用来调整垂直度。测量校正。钢柱吊装就位后,用两台经纬仪和水平仪对钢柱进行测控,微调通过调整柱底脚板下的螺母来实现。
(3)主次横梁的安装:在第一个空间受力单元的4根钢柱安装完后,便可安装柱之间的主横梁和次横梁。在吊装过程中对吊点进行计算和试验。安装过程中先用撬棍插入钢梁两端的螺孔内,再将临时螺栓拧入,待结构安装精度调整达到标准规定后,将高强度螺栓自由穿入栓孔内。高强度螺栓的安装顺序原则上是以接头处刚度较大的部位向约束较小的方向进行,拧紧顺序是由螺栓群中心向四周进行,高强度螺栓紧固分为初拧和终拧,初拧扭矩一般控制在终拧扭矩的50%左右。
(4)焊接:梁、柱安装采用手工电弧焊。原则是采用结构对称、节点对称、全方位对称焊接。多层焊接宜连续施焊,每一层焊道焊完后应及时清理检查,清除缺陷后再焊。焊接接头要求熔透焊的对接和角接焊缝。多层梁柱焊接时,应根据安装情况先焊顶层柱与梁节点,其次焊底部柱与梁节点,最后焊中间部分的柱与梁节点。在焊接顶层柱与梁节点时,应先焊柱顶垂直偏差较大的部位,以利用焊接后收缩变形应力达到减少柱顶垂直偏差。焊接顺序宜从中间轴线柱向四周扩散施焊。
(5)钢柱加长连接:钢柱安装顺序同首层,用高强螺栓将腹板两侧夹板紧固连接。在连接时,为避免造成轴线的积累误差,则必须注意每节柱的定位轴线均应从地面控制轴线直接引出,以保证整根柱在允许偏差范围内。调整好后进行高强度螺栓初拧,待本层第一个空间结构受力单元安装完毕并检测合格后,对钢柱连接螺栓进行终拧。
4.4 钢结构与装饰材料连接方法
(1)全隐框铝合金玻璃幕墙:幕墙龙骨与H型钢柱的连接件采用180mm×100mm×10mm角钢(L=100mm),型钢表面热镀锌防腐处理,龙骨为180系列隐框铝合金型材,玻璃为中空钢化镀膜玻璃。本工程幕墙龙骨采用型钢连接件直接焊于H型钢梁上,焊接形式为满焊,焊缝高度不小于8mm,焊接完按要求对焊点进行防腐处理,施工节点图见图1。
(2)型钢骨架金属幕墙:本工程中外墙采用金属夹芯横墙板。幕墙龙骨采用方管,方管与H型钢柱的连接件采用110mm×70mm×10mm角钢(L=200mm),与主体H型钢柱竖向间隔900mm焊接一个固定点,焊接形式为满焊,焊缝高度不小于7mm;龙骨为180mm×70mm×20mm×3mm C型檩条。主体结构跨度为7.2m,C型檩条水平放置时,跨中挠度较大,影响受力要求,因此在跨中采用50角钢竖向作支撑,节点图见图2。
(3)楼地面工程:楼板混凝土底模采用压型钢板,规格为YX-76-344-688,厚度为1mm,压型钢板与钢梁之间连接用栓钉规格为16×110mm,间距400mm。混凝土浇筑前要验算压型钢板的强度和刚度。
5 质量要求及技术措施
1)专职质检员对大型焊接、轧制H型钢等主要材料认真进行质量验收;2)构件上连接孔的孔径、孔距进行全部跟踪生产检查,对样板、模具、胎具每天至少检查一次;3)钢结构工程所采用的钢材应附有钢材的质量证明书,各项指标应符合设计文件的要求。
6 安全措施
1)设立管理组织体系,委派专人负责工程项目及有关安全防火工作,专人了解各工种的安全操作规程,设立各级安全生产岗位责任和定期安全检查制度、安全教育制度等;2)施工前对管理人员、施工人员进行现场教育,介绍有关安全生产管理制度及规定和要求;3)施工人员进入施工现场,必须佩戴安全帽,高空作业要有安全带。冬季构件表面结霜,在构件上行走应系好安全带,穿防滑鞋。拆除的临时螺栓、手头工具应拿稳当或装入工具袋,严禁随意乱扔。穿着防护用品,如电焊手套、护目面罩、绝缘胶鞋;4)吊装前检查起重设备、吊具是否符合安全要求,否则不得使用;5)吊装现场地面平整坚实,松软的土层要夯实或加垫木以保证吊装机器稳定作业。
7 结束语
随着我国经济的长足发展和钢产量的大幅提高,钢结构在我国的应用日渐广泛,而钢结构本身所具有的许多优越特点正逐渐被重视,这也是钢结构工程日益增多的原因之一。为此,国家建筑技术政策也随之发生了变化,即由以往限制使用钢结构转变为积极合理推广应用钢结构,从而进一步促进了钢结构工程的发展。
参考文献
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[2]徐培福.复杂高层建筑结构设计[M].北京:中国建筑工业出版社, 2005.