随着我国建筑业的不断发展,建筑结构形式逐渐趋于多样化,其中钢结构的建筑结构设计方法因具备较大的结构变形特点而逐渐被广泛应用。在实际的工程应用中,首先应当设计建筑需要的钢结构形式,继而再根据设计方案的要求将不同的钢材进行处理加工和安装连接,以实现最终的钢结构施工效果。但目前在很多钢结构的施工中都常常会出现一些质量问题,影响到钢结构的稳固性和安全性,在对其原因进行分析研究后,认为是在钢结构的制作和安装中出现了质量问题而引起的。为此,如何对钢结构的制作和安装质量进行技术控制,以保证钢结构安装施工的质量就是本文所要论述的主题。
作为钢结构安装施工的基础工序,钢结构的制作是直接影响到钢结构安装效果的关键因素,保证钢结构制作的质量也就成为了整个施工中非常重要的施工环节。笔者在自身工作经验的基础上,对当前钢结构制作技术中存在的问题进行分析,并指出了相应的技术解决对策,具体分析如下所示:
1.1构件在切割下料时,翼缘板尺寸宽窄不一,切割边缘有较深的切痕,板边有明显的凸陷,拼板边缘切割不垂直,拼接错边等。应严格按照有关规定进行施工,切割应提高操作技能和确保参数正确。当采用气割方法气割钢板和型材时,厚度在14mm以下时缝宽为2mm;厚度在16mm以下时缝宽为2.5mm。
1.2构件组装时,H型钢无组装胎架,组装前不矫正,造成H型钢高度尺寸有偏差,腹板偏中心;翼腹板对接后,焊缝未矫平,有明显的凹凸。H型钢组装时应有组装胎架;焊接H型钢的结构件时,当翼缘板和腹板要拼接时,按长度方向拼接,腹板拼接的拼接缝拼成“T”字形,翼缘板拼接缝和腹板拼接缝的间距应大于200mm,拼接焊接应在H型钢组装前进行。
1.3在焊接方面,焊缝不饱满,边缘有凹坑未熔合等,与母材不平齐,柱脚、牛腿的焊脚尺寸小于设计图纸的规定,角焊缝塌边现象严重,收弧处普遍低于母材,气孔较多;手工焊焊缝不直,宽窄不一,咬边现象严重。应严禁使用焊芯生锈的焊条、受潮过程中结块的焊剂,焊丝使用前应清除油污铁锈。焊接钢梁时宜采用门式自动埋弧焊进行焊接,柱、梁的连接板加肋板采用手工焊接;使用门式自动焊应满足焊后边缘30-50 mm范围内铁锈清除干净,以减少产生焊接气孔等缺陷因素;引弧板应与母材材质相同,焊接坡口形式相同,长度应符合标准规定。
1.4在钢结构的制作中,原材料的质量保证是非常有必要的。若钢构件的质量不符合要求,有锈蚀、污物或外部缺陷等问题,都会影响到钢结构的安装质量。为此,在制作前,应当先对钢构件进行相应的处理,如除锈、清理等工作。对于处理后仍不符合技术要求的钢构件应不予使用,以免影响到整个结构的施工质量。
在按照技术设计要求将钢结构所需的钢构件制作完毕后,经过质量验收合格后就可以开始进行钢结构的安装施工。钢结构的安装施工中,尤其应当注意节点的连接这一问题,这也是钢结构施工中常见的质量问题所在。笔者以自身经验得出一套钢结构的安装施工技术,具体如下所示:
2.1一般钢结构安装的工艺流程为:测量(标高,轴线)、就位准备、钢柱吊装、校正并临时固定、柱最后固定、钢梁吊装、就位临时固定、柱间支撑吊装、钢屋架吊装、支撑吊装、-檩条安装、天沟安装、面板安装等。安装构件时应严格按安装工艺顺序进行,当天应形成稳固的框架单元,当不能形成时,应加揽风绳固定,防止坍塌事故的发生。钢构件柱梁安装完毕后,应尽快调整钢柱垂直度和高差垫片,然后封闭柱脚,并二次灌浆密实。
2.2螺栓加工好经验收符合质量要求后,立即进行安装.在安装时严格按图纸的尺寸要求,为了保证螺栓在浇筑混凝土时不发生偏移,在浇筑混凝土基础前,应用定型卡盘将预埋螺栓按设计要求位置卡住,在加固螺栓时采用钢板凿孔固定(钢板孔的位置必须和螺栓的位置一致).所有的螺栓固定好后用塑料薄膜保护好,并涂刷防滑油,防止生锈.
2.3高强螺栓紧固顺序一般应从节点刚度较大的部位向约束较少部位进行,工字钢应按上翼缘----下翼缘---腹板次序紧固;由螺栓群中间向两端依次对称紧固;有两个连接构件时,应先紧固主要构件,后紧固次要构件。操作时必须分初拧和终拧两次进行,初拧要求不小于施工紧固力矩的25%,当天安装的螺栓应当在当天初拧完毕,终拧时要求达到设计所要求的紧固力矩数值。
2.4现场焊接过程中应选择短弧焊,以避免咬肉、未焊透、气孔等缺陷的产生。焊速应合适,不宜过慢,以每层厚度不大于4 mm为宜,但也不宜过快,以免造成未熔合、未焊透等缺陷。对重要构件采取先预热、焊后缓冷等措施,以避免冷裂纹的产生。焊接生产中,焊工对单面焊双面焊的技术操作水平,往往决定了焊缝的质量。因此,加强焊工的操作技能的训练是保证焊缝质量的关键。焊接工程应从施工管理、技术管理、质量管理的全方位控制,确保焊接质量优良。
2.5楼层标高误差不应超过允许值,可以通过以下措施来实现:防止构件制作焊接变形,应选择合理的焊接顺序,制作时必须有胎具,以确保几何尺寸。钢柱制作长度应根据柱长、所在层次、节点连接方法、焊接、高强螺栓连接等情况。当首层柱底采用垫板调整标高较困难时,宜采用螺栓调整。当柱子为高强螺栓连接时,如螺栓孔距不准确,则应调整到准确为止。
2.6对于安装孔位移,螺栓穿不进去的问题,可以采取以下措施:不论粗制螺栓、精制螺栓或高强螺栓,其螺栓孔在制作安装时尺寸、位置必须准确,对螺栓孔及安装面应做好修整,以便于安装;钢结构构件每端至少有两个安装孔。为了减少钢部件本身挠度导致孔位偏移,一般采用钢冲子预先使连接件上下孔重合。紧螺栓工艺是:第一个螺栓第一次必须拧紧,当第二个螺栓拧紧后,再检查第一个螺栓并继续拧紧,保持螺栓紧固程度一致。紧固力矩大小应按规定要求,不能擅自决定;必须会同设计单位一起研究解决。
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。我国是最早用铁制造承重结构的国家,而西方国家在17世纪才开始使用金属承重结构。
钢结构工程的特点:(1)结构超高、体量大;(2)安装精度高,而且受测量、焊接、昼夜与季节温差以及日照温差的影响,影响着结构的变形控制难度;(3工程施工组织复杂多变;(4)施工工期紧张,工程量大;(5)受场地和环境限制;(6)安全操作要求高;(7)焊接技术要求高。
钢结构工程的主要安装程序为:钢构件工地验收核心筒、巨型柱上的埋件安装核心筒钢构件安装外框钢柱安装主钢梁拼装、安装次钢梁安装零星钢构件安装压型钢板安装栓钉焊接油漆、防火涂料施工钢结构分层验收与移交。
(1)锚固螺栓预埋前,没有进行测量,柱脚预埋时高低不一且移位,柱本体轴线)高强度螺栓安装常出现问题:①外露丝扣不符要求;②螺栓拧得不紧,扭剪型的梅花头未拧断,大六角的初拧或终拧都没标示;③安装螺栓时,没有撕掉摩擦面的防护纸;④临时固定作用的高强螺栓,安装后2天内没进行漆封;⑤扭矩和轴力未进行复检,也没有按规范计算紧固力矩;⑥对摩擦系数未进行认真试验;⑦拉杆歪斜,其螺栓未拧紧,腰圆孔没有使用大垫圈,导致螺母与母材之间接触面不足,容易出现穿孔。
(3)施工时焊缝焊接不到位:没掌握好刚性连接衬垫的焊接间隙,焊接不全面,容易拉掉垫板手;使用的衬垫板规格不符合施工标准;焊缝的成形不符要求,表现在高低、宽窄方面,没及时清除飞溅和焊瘤,出现很多气孔;未在起弧与熄弧位置添加引熄弧板,出现焊缝凹陷现象等。
超高层建筑钢结构工程,其施工技术路线的确定,要根据工程的实际概况,详细了解施工的结构对象,综合考虑影响工程的技术因素、经济因素和环境因素等。譬如广州新电视塔的建造,按照其外框筒钢结构的实际情况及其结构特点,施工单位在吊装和就位钢结构用时,起重设备选择两台1200t/m级的M900D塔吊,在核心筒南北侧分别安装一台M900D塔吊。此外,还考虑到工程工期,考虑结构重量的分布,在安装M900D过程中吊装100米内,加设2台300t的履带吊,组成四条作业线同时进行吊装,加快施工进度(图1)。
超高层建筑具有结构高、通视条件差等特点,加大了结构测量的难度。目前,我国工程大多选择建立双重控制网,通过GPS系统进行定位,来测量与布设基线网,并使用高精度全站仪对构件空中的三维坐标进行定位,这是目前较为先进的方法之一。
第一,先检查钢柱基定位轴线的间距,检查钢柱基面标高,检查地脚螺栓的预埋位置,合格后,清洁螺纹,并且在钢柱底部设置临时标高支承块,完成后才能进行钢柱吊装。
第二,吊装前检查钢柱根部是否垫实,钢柱必须保持垂直起吊,吊点设在钢柱顶部,通过临时固定连接板上的螺孔设置。在钢柱起吊回转过程中,要避免碰撞已吊好的构件。
第三,安装钢柱之前,先按钢柱的预定位置固定好登高爬梯,起吊就位后,先做好地脚螺栓的临时固定,利用缆风绳和经纬仪对钢柱的垂直度进行校正。通过钢柱底垫板调整底层钢柱标高,在上节柱安装时,钢柱两侧安装好临时连接板,当上节与下节钢柱均对准柱顶中心线后,便可用螺栓固定临时连接板,并使用风缆绳成稳固钢柱的上端。
第四,吊装完成后,先对连接板螺栓进行测量与校正,无误后进行初拧,再次检测校正后进行终拧,最后才能进入焊接工序。
第一,全部钢梁吊装前,都要对钢梁型号进行复查并选择吊点,起吊后要避免变形并保持平衡和便于解绳,吊索角度要大于45o,选用麻布或橡胶皮保护好构件吊点部位。
第二,当钢梁以水平方向吊至安装位置时,旋转钢梁两端的控制缆绳,使其对准安装轴线并随其慢慢落钩。钢梁起吊到位时,梁的方向应该靠向连接板。钢粱需安装临时螺栓并拧紧,这样能有效防止钢梁因自重下垂而出现错孔情况,在找正就位后再使用高强螺栓固定,确保稳固后才能脱钩。
(1)安装前,要检验高强螺栓是否符合要求,表面带有飞溅、污染、锈蚀、潮湿,以及孔边带毛刺或飞边都不能使用。
(2)做好高强螺栓紧固:①先预紧高强螺栓,再将扳手套在高强螺栓上,内套筒插入螺栓内部的梅花头;②稍微转动外套筒并使其对正螺母,然后推至螺母根部;③接通电源,使内外套筒背向旋转,并紧固螺栓。
高强螺栓的紧固分为初拧和终拧:①初拧:,初拧扭矩值约占终拧的50%②终拧:,终拧的偏差应小于10%,并紧固到符合规范要求标准,达到设计扭矩时应扭断梅花头切口,切断电源,从螺母中拿出外套筒,并从内套筒弹出梅花头,紧固便可完成。
(1)大多数钢结构工程,有两种焊接方式:①手工电弧焊;②二氧化碳气体保护焊。钢柱焊接前,先用气焊或特制烤枪均匀加热坡口,并加热坡口两侧各10cm以内的母材,并测量表面温度预防局部氧化,使其符合工程要求。
(3)焊接良好的栓钉,应做到以下操作:成型焊肉四周360°的根部位置,高度要1mm以上,宽度要0.5mm以上,表面保持光洁;栓钉高度差控制在±2mm以内,确保无裂纹等缺陷,如外观有问题要重新焊接或补焊。
超高层建筑较多地使用钢结构安装工艺,为更好地保证安装施工工艺及其安全性,施工前应总结过往成功的钢结构工程的施工经验,不断提高钢结构工程的施工水平,进一步保证钢结构工程的施工质量及工程安全。
[2]刘继元.超高层建筑主体钢结构的具体施工工艺[J].中小企业管理与科技(上旬刊),2011,(04).
随着我国经济的发展,我国建筑行业也迅速发展。但是在发展过程中,国家对土地利用率也有较高的要求,因此建筑行业出现了许多高层甚至超高层钢结构工程。在工程施工过程中,高层钢结构安装的施工顺序和安装质量等影响着整个工程的施工质量,因此必须采取合理的安装施工程序,以确保安装质量。钢架构吊装技术是钢结构施工中的重。