建筑钢结构进展
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高层钢结构民用建筑施工过程中的关键技术

  摘要:钢结构是当今住宅工业化的发展方向。但由于我国高层钢结构工程起步较晚,工程实例与钢筋混凝土结构相比较少,因此,如何开展对此类工程的施工,已成为我们面对的新课题。本文通过分析高层钢结构民用建筑的主要特点,针对其施工技术问题进行探讨,并以某工程为例,对施工技术方案制定中的关键问题进行阐述。


  关键词:高层钢结构;民用建筑;施工技术;技术方案


  中图分类号:TU20 文献标识码:A


  1 高层钢结构民用建筑的主要特点


  1.1 钢材强度较高、重量较轻,是一种相当理想的弹塑性材料。


  1.2 钢结构采用多个构件进行组装后形成。构件主要是由单根型钢或者是由型钢通过焊接及螺栓连接后进行组装而成的,通常都是在工厂加工成型后运送到安装现场进行安装的。其中的材料包括型钢与钢板都是由钢铁厂按合同直接供货。


  1.3 由于钢材自身的特性,其在一定的条件下将表现出隐脆性,尤其是对高层建筑而言,在设计时要予以充分的考虑。


  1.4 由于普通钢材的耐腐蚀性能较差,同时钢结构的耐火能力通常较差,因此在设计时对其防护要进行同步设计。


  2 高层钢架构民用建筑的施工技术


  2.1 焊接技术


  由于型材的种类以及型材材质的多样性,焊接时存在一定的特殊性,所以要从焊前预处理、焊接工艺以及焊后处理等几个方面加以保证。


  2.1.1 施焊技术


  除了选择合适的焊接电流及焊条直径外,还必须注意焊接中的相关工艺。例如,应该在起焊点前面的15~20mm处的焊缝隙内的焊接母材上引燃电弧,之后将电弧拉长并回到起焊点,预热片刻之后再压短电弧,将熔池熔透并填满到一定的厚度,然后将焊条向前移动,直到形成一个完整的焊缝;若接头有全熔透要求,尤其是在V形、X形、K形坡口间的对接或者是T形接头时,背面第一层焊缝往往容易出现不能焊透、夹渣或者是裂缝等焊接缺陷,这时要进行彻底的清根之后再进行焊接。


  2.1.2 焊后处理


  焊后处理主要是为了保证焊缝不出现凹陷、超高、气孔、咬边、未熔合以及裂纹等现象。同时,还应该采用超声波无损探伤,尤其是要对受力点进行充分检查。


  2.2 组装工艺


  2.2.1 结构相对简单、批量较小零部件的组装可按照图纸在平台上划出各组装零件的装配定位线,实现各组装构件间的装配。


  2.2.2 H型钢结构的组装


  首先要按照图纸制作出组装胎模,通常用一块翼缘板作为定位的基准面,然后利用腹板从另一个侧向增加水平推力,这样就能够依靠翼缘板及腹板的自重,使其固定于工作位置上。


  2.2.3 箱形结构组装


  首先应根据图纸的要求,在箱形结构的盖板、腹板以及隔板的组装面上用粉线弹出组装线。然后以下盖板以及某一侧腹板作为基准面,按照粉线安装好腹板、隔板。在安装的过程中,通常采用从一个方向进行安装,在定位中部的隔板后再对腹板进行定位,然后采用对称的顺序进行定位点焊。


  2.3 安装与检测


  2.3.1 钢结构成品的检验


  钢结构成品的检验主要包括构件的成品检验以及针对工厂预组装的检验。在对各个项目进行检验的过程中,应该按照相关的国家和行业标准、设计的要求以及钢结构的使用状态来进行检验。检验的主要内容包括构件的外形尺寸、构件间连接的位置与变形量以及构件部位连接的细节等。尤其是对于大型的钢结构件,为了保证其总体的安装精度,在工厂的组装完成后要按照规范及相关的技术文件进行检验,并组织验收。


  2.3.2 构件的运输


  运输是钢结构构件施工中的一个重要环节,要根据构件的形状、重量和运输条件、安装现场的条件,合理选择总体制造+拆成单元运输、总体制造+总体运输、分段制造+分段运输的形式。在运输过程中,要避免装卸车、运输及起吊过程中造成的变形问题,因此要采取必要的临时加固支撑措施。在运输前要了解沿线公路、桥梁、电力设施以及地下管线等的具体情况,确保运输过程中没有障碍。


  2.3.3 钢结构拼装


  拼装工作主要是由于现场起吊设备以及运输中的条件限制使构件在长度及重量上发生一些改变,在施工现场必须要对之进行二次拼装。


  3 某高层综合楼型施工技术方案分析


  3.1 工程概况


  某大厦工程型钢柱位于公寓楼部分,共计16层。型钢柱基础位于负二层顶框架梁、柱交接处。型钢柱规格、长度及重量:型钢柱为十字形,主材为Q345B级钢,栓钉为Q235级钢,焊缝要求一级、二级。型钢柱长69.6m,标准节每三层一节,每节重约3.5t;经计算型钢柱总计重约500t,总计长度1110m。型钢柱顶标高为63.4m,底座标高为-6.25m,基底至型钢柱顶最大距离为69.6m。该工程楼层高,结构稳定性要求高,安装空间小,对制作和安装都有比较高的要求。


  3.2 制作方案要点


  3.2.1 钢柱加工要点


  由于该高层建筑的楼层较高,钢柱的长度超长,所以对标高的控制一定要准确,对钢柱加工的长度误差必须控制在最小的范围内,这就要求在板材在放样下料时必须做到最细,在切割,焊接,组对时必须严格控制钢材的焊接变形,组对一部分后必须进行矫正。


  钢柱分12m一节制作,共有7节,制作完后到现场拼装。制作时,主要注意以下几点:①十字柱柱脚栓钉的安装必须使用专用的栓钉焊枪焊接,严禁使用手工焊,要保证柱脚在浇筑混凝土时,混凝土与钢柱结合的强度。②为了保证钢柱在安装现场拼装时的速度以及减少拼装时的误差,在制作时在中间钢柱的两端点焊在定位板,钻孔,到现场用安装螺栓固定,等钢柱焊接好后再敲下来。③由于楼层梁与钢柱连接较多,柱身上的连接节点板很多,必须严格对照图纸施工,连接板以及柱身的加劲板必须定位准确,尽量减少制作时的错误,为安装提供便利。④由于本工程对于钢柱强度要求较高,在钢柱变截面上下500mm范围内必须全溶透焊,钢板在下料后必须按图纸要求开好坡口。按照钢结构设计施工验收规范,钢柱上下翼缘与腹板的拼接缝必须错开150mm,必须严格按照规范施工。


  3.2.2 钢梁加工要点


  本工程由于楼层多,空间跨度比较大,需要加工的主梁以及次梁数量庞大,在加工时主要注意几点:①钢梁的长度误差必须控制好,长度误差过大会导致现场安装困难,费工费时。②每根钢梁组队完成后必须进行机械矫正,组装完次梁连接板以及加劲板后如果变形过大,必须进行火焰矫正。③加劲板组队时必须与图纸仔细对照,保证组装位置的准确性,避免现场安装时的失误与返工。④钢梁刚接与铰接处的螺栓孔数量,位置及规格要反复核对,对于安装方向不容易辨认的,必须点焊方向板,保证安装方向正确。⑤由于钢梁加工数量庞大,钢梁出厂前必须做好明确的标识,标明轴线以及楼层位置,方便安装现场构件的堆放,与安装的便利。


  3.3 钢结构安装要点


  本工程构件数量多,楼层高,安装时交叉作业时间多,安装空间狭小,安装时注意以下要点:①安装现场在与土建进行交接时,必须仔细符合基础的位置及标高,对于误差过大或者出现错误的必须要求土建单位进行整改,并在整改后完成交接手续。②在构件进场前,做好安装计划,确定好安装顺序,并以此向加工厂确定加工生产的顺序,确保现场的安装不因为构件生产跟不上而拖延进度。③根据构件重量及厂房的高度选用合适的安装工具,由于本工程将分层安装,最后一层高度高,所以使用2台塔吊进行交叉作业,保证能搞覆盖整个楼层区域。


  结束语


  钢结构住宅结构体系在我国正处于一个起步阶段,国家政策的导向,国民生活的提高对住宅提出的要求等为钢结构住宅结构体系的发展和应用提供了非常广阔的前景。


  参考文献


  [1]王晓灵。高层钢结构施工管理技术[J].工程质量2005,(05)。


  [2]赵伟。超高层建筑钢结构施工技术与管理[J].钢结构2007,(12)。


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