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[摘 要] 由于钢结构具有自重轻、制作的工业化程度高、工期短等优点,使钢结构技术在工业及民用建筑领域迅速发展。在轻钢结构厂房中,尤其以门式刚架结构应用最为广泛。结合我单位正在施工的厂房,介绍了三跨单层轻钢结构厂房的安装技术,着重详细阐述了钢结构构件的吊装就位,调正等及相应的技术质量检验标准措施。
[关键词] 轻钢门式刚架 构件 质量检验
1、工程概况及主要特点
1.1工程概况
该工程为曹妃甸工业区轻钢结构厂房,厂房为单层3×27(m)连续跨轻钢门式刚架.,钢柱间距为9米,建筑面积为6561m2,设置有3台10吨天车。厂房钢结构柱为双节焊接H型钢柱,吊车梁为焊接H型梁,屋面梁为变截面焊接H型钢梁。钢柱柱脚标高为±0.00m。牛腿标高为6.2米,柱顶标高为10米。钢柱与基础采用螺栓连接,螺栓直接在基础中预埋,柱脚螺栓数量为6个M39的螺栓。钢柱与屋面钢梁、屋面钢梁与屋面钢梁之间均采用高强度螺栓连接。厂房钢结构构件包括边钢柱(1.9t/根);中钢柱(1.93t/根);屋面梁(2.25t/根);吊车梁(1.16t/根),构件主材为Q25B。
1.2主要特点
⑴门式刚架钢柱、屋面钢梁采用焊接H型钢,因此焊接质量是影响门式刚架制作的关键。
⑵柱脚底板采用M39地脚螺栓连接,地脚螺栓数量240根,地脚螺栓预埋精度是影响门式刚架安装质量的关键。
⑶主厂房为3×27(m)连续跨,安装时容易产生积累误差,因此,选择合理的安装顺序及工艺是保证门式刚架安装质量的关键。
2、门式刚架施工
2.1钢结构施工前的准备工作:
(1)基础验收
A、基础混凝土强度达到设计强度的75%以上。
B、复测基础轴线、标高。二次浇灌处的基础表面应凿毛。基础顶面标高应低于柱底面安装标高40～60mm。
C、复测基础地脚螺栓的标高及轴线偏差,地脚螺栓允许偏差需符合下表要求,对于复测中偏差超出下表范围的,要制定技术处理措施报设计,经设计允许后按照措施进行处理。检查均没有问题后办理工序交接手续,双方负责人签字确认。
D、在柱身上标记十字中心线、垂直度检测线、标高检测线等。垂直度检测线应标记至少三个相互垂直的柱面,标高检测线应以柱顶刨平面为基准,在柱身上适当位置标记测量点,便于安装时进行复测。
(2)垫板设置
A、根据复测基础的测量值及柱牛腿距柱底的实际长度,确定柱底垫铁高度。
B、垫板与基础面的接触应平整、紧密、平稳,其面积大小应根据基础的抗压强度和柱脚底板二次浇筑前柱底承受的荷载计算确定。垫板边缘应清除氧化铁渣和毛刺,每块垫板间应紧贴,每组垫板都应承力。
C、在柱脚下放置支承钢板垫板,每个柱脚设置9组垫板,每组垫板数量不宜超过五块,待钢柱位置调正后用电焊将垫铁电焊成整体。如下图所示:(改下图)
D、使用成对斜垫板时,两块垫板的斜度应相同,且重合长度不应少于垫板长度的1/2。
(3)钢柱在吊装前,应将操作平台、钢爬梯、溜绳、防坠器等设备机具安装在柱子身上。
2.2吊装机械选择
厂房单跨为27米,采用在地面拼成整榀进行吊装。最重构件为27m跨屋面梁重2.25t,安装高度10m。根据构件安装参数,现场选择1台25t汽车吊作主吊机械,另配一台16t汽车吊负责现场构件卸车及屋面梁拼装。吊车行走路线图见下图。
2.3钢构件安装工艺流程
基础轴线复测→钢柱安装→安装柱间支撑→吊车梁安装→屋面梁安装→支撑安装→檩条、拉条安装→屋面压型钢板安装。
2.4钢柱安装
2.4.1、钢结构柱就位
钢柱安装时,先在柱子侧面挂好钢梯,以便于作业人员拆卸吊索具,并绑扎好固定、校正用的钢丝绳。从边柱开始吊装第一根柱,以该柱为基准样板,依次吊装其它柱。根据计算用专用吊具固定在柱顶螺栓孔上,柱底上部用麻绳绑好,作为牵制溜绳的调整方向。起吊时缓慢旋转起吊,柱脚吊到离地脚螺栓顶约80-100mm时,调整柱底与基础两基准线达到准确位置后,指挥吊车下降就位,用螺母临时紧固地脚螺栓,用缆风绳固定。
2.4.2、钢柱测量校正
(1)标高调整
钢柱标高调整时,预先将基础面标高进行复测,用垫板对其标高进行调整.
(2)垂直度调整
A、钢柱垂直度校正采用水平尺对钢柱垂直度进行初步调整。然后用
两台经纬仪从柱的两个侧面同时观测。测量校正时,先调正柱脚,再控制柱端,反复校正制直至达到要求。
B、钢柱安装校正时,应排除阳光侧面照射所引起的偏差。
C、应根据气温(季节)控制柱垂直度偏差值控制在±8mm之内。
2.4.3、安装柱间支撑
柱子校正后,及时安装柱间支撑。
2.4.4、柱子安装允许偏差
柱子安装允许偏差依据钢结构施工质量验收规范中的要求进行检查调整。
2.5 吊车梁及辅助系统安装技术
2.5.1、安装技术要点
(1)吊车梁吊装
A当一跨钢柱安装完毕后,用25吨汽车吊吊装吊车梁。
B吊车梁吊装前,对柱子的安装位移、垂直度、牛腿顶面标高进行复测;对吊车梁的梁高进行实测,根据牛腿顶面标高和梁实高确定加设标高调整垫铁并安装支座板。
C吊车梁吊装时两头需用溜绳控制,以防碰撞柱子,就位时要缓慢落钩,以便对线。钢丝绳和吊车梁之间应垫软木或铁护皮,以免损坏漆层。
D在纵轴方向不得用撬杠撬动吊车梁,以防因柱子轴线方向刚度差使柱子弯曲产生垂直偏差。
E吊车梁的安装应从有柱间支撑的跨间开始。吊车梁就位后要进行临时固定。
(2)校正
A标高调整
当一跨即两排吊车梁全部吊装完毕后,用一台水准仪(精度为±3mm/km)进行每梁两端的高程测量,将所有数据进行加权平均,算出一个标准值。计算各点所需垫板厚度,在吊车梁两端设置千斤顶顶空,在梁两端垫好楔块。
B吊车梁纵横轴线校正
柱子安装完,及时将柱间支撑安好形成排架。首先要用经纬仪,在柱子纵列端部,从柱基正确轴线,引出牛腿顶部水平位置,定出正确轴线距吊车梁中心线距离,在吊车梁顶部中心线设经纬仪。用千斤顶和手拉葫芦进行轴线位移,将铁楔再次调整、垫实逐跟梁端部调整到位。当两排吊车梁纵横轴线无误,复查吊车梁跨距。
C吊车梁垂直度校正
从吊车梁的上翼缘挂锤球下去,测量线绳至梁腹板上下两处的水平距离。根据梁的倾斜程度,楔铁块再次调整直至垂直。纵横轴线和垂直度可同时进行。
2.5.2、吊车轨道安装
(1)吊车轨道安装前准备
A、吊车梁安装验收合格,符合规定和设计要求。
B、吊车轨道的规格和技术条件符合设计要求和国家现行有关规定。
C、轨道如有变形经矫正合格后方可安装。
D、放出安装基准线,基准线采用拉设钢线。
E、绘制轨道安装排版图。
(2)轨道接头连接
A、轨道接头连接采用鱼尾板连接时,轨道接头应顶紧。中间检查和交工时,接头间隙不应大于3mm,接头错位(两个方向)不应大于1mm。伸缩缝应符合设计要求,其允许偏差应为±3mm。
B、轨道采用压轨器与吊车梁连接时,压轨器与吊车梁上翼缘应密贴,其间隙不得大于0.5mm,且长度不得大于压轨器长度的1/2。压轨器由螺栓连接在吊车梁上翼缘时特别垫圈安装应符合设计要求,压轨器固定螺栓后螺纹露出长度不应少于2倍螺距。当设计要求压轨器底座焊接在吊车梁上翼缘时,应采取相应的焊接工艺减少对吊车梁拱度的影响。
(3)轨道端头与车挡
轨道端头与车挡之间的间隙应符合设计要求。当设计无要求时,应根据温度变化极限留出轨道自由膨胀的间隙。车挡安装后应与起重机缓冲器同时接触。
2.6屋面梁安装
⑴吊点设置
屋面梁采用地面拼成整榀进行吊装。屋面梁拼装时在厂房内搭设简易拼装平台。经过计算,屋面梁采用12m铁扁担4点绑扎起吊。为保证屋面梁的侧向刚度,用10×10cm的木方沿屋面梁长度方向临时绑扎加固。
⑵屋面梁吊装
屋面梁起吊前,两端系好溜绳,挂好放螺栓用的吊篮,并在屋面梁上安装0.5-1m高的安全扶手绳。为了减少连跨屋面梁安装过程中的积累误差,安装时先吊装边跨屋面梁。屋面梁就位后,用临时螺栓先固定,待吊钩拆除后,操作人员用高强度螺栓逐一换掉临时螺栓并紧固。当天安装好的屋面梁必须将两榀之间的支撑或檩条连接紧固,如临时不能连接成整体的屋面梁,用缆风绳固定,以保证屋面梁在高空的稳定性。屋面梁吊装示意图如右图:
⑶屋面梁校正采用标准钢尺、线锤、手拉葫芦等配合,使其安装后的偏差符合钢结构施工质量验收规范(GB50205-2001)的规定。
3、质量检验
3.1、构件焊接
⑴焊缝的外观检查,主要是目视,用焊缝检验尺检查。焊缝外观质量控制主要是查看焊缝成型是否良好,焊道过渡是否平滑,焊渣、飞溅物等是否清理干净,其外型尺寸应符合现行国家标准《建筑钢结构焊接规程》JGJ81-2002标准的规定。
⑵内部缺陷的检查
内部缺陷的检查采用超声波探伤检查。对于焊缝内部缺陷用碳弧气刨将槽加工成四侧边斜面角大于10°的坡口,并修整表面,磨除气刨渗碳层。焊补时应在坡口内引弧,熄弧时填满弧坑。同一条焊缝返修不宜超过两次。
3.2、高强度螺栓施工质量检验
本工程采用的螺栓为摩擦型高强螺栓,高强螺栓施工前,必须依据相关规范对螺栓及连接面进行检测。检测合格后方可使用。构件吊装前进行连接副配套。安装时严禁强行穿入,对于个别不能穿入的采用电动绞刀或圆锉刀扩孔,扩孔后的孔径不得超过1.2d。安装后,立即进行初拧,初拧扭矩值应为终拧值的60%-70%。初拧结束半小时后,采用专用电动扳手进行终拧。无论是初拧还是终拧都应按照一定顺序施拧,其顺序:每个节点由中间向两侧依次对称紧固。
4、结束语
轻钢门式钢架结构以其自身的优点,在工业领域得到日益广泛的应用。由于轻钢结构构件截面简单便于自动化加工制作,对构件的几何尺寸及焊接质量均有保证。而现场安装,首先做好安装前准备工作。其次合理选择吊装方案,对工程施工成本起着决定性作用。
参 考 文 献
[1]钢结构工程施工质量验收规范(GB50205-2001),中国计划出版社,2001年.
[2]建筑施工手册(缩影本第二版),中国建筑工业出版社,1999年.■
[关键词] 轻钢门式刚架 构件 质量检验
1、工程概况及主要特点
1.1工程概况
该工程为曹妃甸工业区轻钢结构厂房,厂房为单层3×27(m)连续跨轻钢门式刚架.,钢柱间距为9米,建筑面积为6561m2,设置有3台10吨天车。厂房钢结构柱为双节焊接H型钢柱,吊车梁为焊接H型梁,屋面梁为变截面焊接H型钢梁。钢柱柱脚标高为±0.00m。牛腿标高为6.2米,柱顶标高为10米。钢柱与基础采用螺栓连接,螺栓直接在基础中预埋,柱脚螺栓数量为6个M39的螺栓。钢柱与屋面钢梁、屋面钢梁与屋面钢梁之间均采用高强度螺栓连接。厂房钢结构构件包括边钢柱(1.9t/根);中钢柱(1.93t/根);屋面梁(2.25t/根);吊车梁(1.16t/根),构件主材为Q25B。
1.2主要特点
⑴门式刚架钢柱、屋面钢梁采用焊接H型钢,因此焊接质量是影响门式刚架制作的关键。
⑵柱脚底板采用M39地脚螺栓连接,地脚螺栓数量240根,地脚螺栓预埋精度是影响门式刚架安装质量的关键。
⑶主厂房为3×27(m)连续跨,安装时容易产生积累误差,因此,选择合理的安装顺序及工艺是保证门式刚架安装质量的关键。
2、门式刚架施工
2.1钢结构施工前的准备工作:
(1)基础验收
A、基础混凝土强度达到设计强度的75%以上。
B、复测基础轴线、标高。二次浇灌处的基础表面应凿毛。基础顶面标高应低于柱底面安装标高40～60mm。
C、复测基础地脚螺栓的标高及轴线偏差,地脚螺栓允许偏差需符合下表要求,对于复测中偏差超出下表范围的,要制定技术处理措施报设计,经设计允许后按照措施进行处理。检查均没有问题后办理工序交接手续,双方负责人签字确认。
D、在柱身上标记十字中心线、垂直度检测线、标高检测线等。垂直度检测线应标记至少三个相互垂直的柱面,标高检测线应以柱顶刨平面为基准,在柱身上适当位置标记测量点,便于安装时进行复测。
(2)垫板设置
A、根据复测基础的测量值及柱牛腿距柱底的实际长度,确定柱底垫铁高度。
B、垫板与基础面的接触应平整、紧密、平稳,其面积大小应根据基础的抗压强度和柱脚底板二次浇筑前柱底承受的荷载计算确定。垫板边缘应清除氧化铁渣和毛刺,每块垫板间应紧贴,每组垫板都应承力。
C、在柱脚下放置支承钢板垫板,每个柱脚设置9组垫板,每组垫板数量不宜超过五块,待钢柱位置调正后用电焊将垫铁电焊成整体。如下图所示:(改下图)
D、使用成对斜垫板时,两块垫板的斜度应相同,且重合长度不应少于垫板长度的1/2。
(3)钢柱在吊装前,应将操作平台、钢爬梯、溜绳、防坠器等设备机具安装在柱子身上。
2.2吊装机械选择
厂房单跨为27米,采用在地面拼成整榀进行吊装。最重构件为27m跨屋面梁重2.25t,安装高度10m。根据构件安装参数,现场选择1台25t汽车吊作主吊机械,另配一台16t汽车吊负责现场构件卸车及屋面梁拼装。吊车行走路线图见下图。
2.3钢构件安装工艺流程
基础轴线复测→钢柱安装→安装柱间支撑→吊车梁安装→屋面梁安装→支撑安装→檩条、拉条安装→屋面压型钢板安装。
2.4钢柱安装
2.4.1、钢结构柱就位
钢柱安装时,先在柱子侧面挂好钢梯,以便于作业人员拆卸吊索具,并绑扎好固定、校正用的钢丝绳。从边柱开始吊装第一根柱,以该柱为基准样板,依次吊装其它柱。根据计算用专用吊具固定在柱顶螺栓孔上,柱底上部用麻绳绑好,作为牵制溜绳的调整方向。起吊时缓慢旋转起吊,柱脚吊到离地脚螺栓顶约80-100mm时,调整柱底与基础两基准线达到准确位置后,指挥吊车下降就位,用螺母临时紧固地脚螺栓,用缆风绳固定。
2.4.2、钢柱测量校正
(1)标高调整
钢柱标高调整时,预先将基础面标高进行复测,用垫板对其标高进行调整.
(2)垂直度调整
A、钢柱垂直度校正采用水平尺对钢柱垂直度进行初步调整。然后用
两台经纬仪从柱的两个侧面同时观测。测量校正时,先调正柱脚,再控制柱端,反复校正制直至达到要求。
B、钢柱安装校正时,应排除阳光侧面照射所引起的偏差。
C、应根据气温(季节)控制柱垂直度偏差值控制在±8mm之内。
2.4.3、安装柱间支撑
柱子校正后,及时安装柱间支撑。
2.4.4、柱子安装允许偏差
柱子安装允许偏差依据钢结构施工质量验收规范中的要求进行检查调整。
2.5 吊车梁及辅助系统安装技术
2.5.1、安装技术要点
(1)吊车梁吊装
A当一跨钢柱安装完毕后,用25吨汽车吊吊装吊车梁。
B吊车梁吊装前,对柱子的安装位移、垂直度、牛腿顶面标高进行复测;对吊车梁的梁高进行实测,根据牛腿顶面标高和梁实高确定加设标高调整垫铁并安装支座板。
C吊车梁吊装时两头需用溜绳控制,以防碰撞柱子,就位时要缓慢落钩,以便对线。钢丝绳和吊车梁之间应垫软木或铁护皮,以免损坏漆层。
D在纵轴方向不得用撬杠撬动吊车梁,以防因柱子轴线方向刚度差使柱子弯曲产生垂直偏差。
E吊车梁的安装应从有柱间支撑的跨间开始。吊车梁就位后要进行临时固定。
(2)校正
A标高调整
当一跨即两排吊车梁全部吊装完毕后,用一台水准仪(精度为±3mm/km)进行每梁两端的高程测量,将所有数据进行加权平均,算出一个标准值。计算各点所需垫板厚度,在吊车梁两端设置千斤顶顶空,在梁两端垫好楔块。
B吊车梁纵横轴线校正
柱子安装完,及时将柱间支撑安好形成排架。首先要用经纬仪,在柱子纵列端部,从柱基正确轴线,引出牛腿顶部水平位置,定出正确轴线距吊车梁中心线距离,在吊车梁顶部中心线设经纬仪。用千斤顶和手拉葫芦进行轴线位移,将铁楔再次调整、垫实逐跟梁端部调整到位。当两排吊车梁纵横轴线无误,复查吊车梁跨距。
C吊车梁垂直度校正
从吊车梁的上翼缘挂锤球下去,测量线绳至梁腹板上下两处的水平距离。根据梁的倾斜程度,楔铁块再次调整直至垂直。纵横轴线和垂直度可同时进行。
2.5.2、吊车轨道安装
(1)吊车轨道安装前准备
A、吊车梁安装验收合格,符合规定和设计要求。
B、吊车轨道的规格和技术条件符合设计要求和国家现行有关规定。
C、轨道如有变形经矫正合格后方可安装。
D、放出安装基准线,基准线采用拉设钢线。
E、绘制轨道安装排版图。
(2)轨道接头连接
A、轨道接头连接采用鱼尾板连接时,轨道接头应顶紧。中间检查和交工时,接头间隙不应大于3mm,接头错位(两个方向)不应大于1mm。伸缩缝应符合设计要求,其允许偏差应为±3mm。
B、轨道采用压轨器与吊车梁连接时,压轨器与吊车梁上翼缘应密贴,其间隙不得大于0.5mm,且长度不得大于压轨器长度的1/2。压轨器由螺栓连接在吊车梁上翼缘时特别垫圈安装应符合设计要求,压轨器固定螺栓后螺纹露出长度不应少于2倍螺距。当设计要求压轨器底座焊接在吊车梁上翼缘时,应采取相应的焊接工艺减少对吊车梁拱度的影响。
(3)轨道端头与车挡
轨道端头与车挡之间的间隙应符合设计要求。当设计无要求时,应根据温度变化极限留出轨道自由膨胀的间隙。车挡安装后应与起重机缓冲器同时接触。
2.6屋面梁安装
⑴吊点设置
屋面梁采用地面拼成整榀进行吊装。屋面梁拼装时在厂房内搭设简易拼装平台。经过计算,屋面梁采用12m铁扁担4点绑扎起吊。为保证屋面梁的侧向刚度,用10×10cm的木方沿屋面梁长度方向临时绑扎加固。
⑵屋面梁吊装
屋面梁起吊前,两端系好溜绳,挂好放螺栓用的吊篮,并在屋面梁上安装0.5-1m高的安全扶手绳。为了减少连跨屋面梁安装过程中的积累误差,安装时先吊装边跨屋面梁。屋面梁就位后,用临时螺栓先固定,待吊钩拆除后,操作人员用高强度螺栓逐一换掉临时螺栓并紧固。当天安装好的屋面梁必须将两榀之间的支撑或檩条连接紧固,如临时不能连接成整体的屋面梁,用缆风绳固定,以保证屋面梁在高空的稳定性。屋面梁吊装示意图如右图:
⑶屋面梁校正采用标准钢尺、线锤、手拉葫芦等配合,使其安装后的偏差符合钢结构施工质量验收规范(GB50205-2001)的规定。
3、质量检验
3.1、构件焊接
⑴焊缝的外观检查,主要是目视,用焊缝检验尺检查。焊缝外观质量控制主要是查看焊缝成型是否良好,焊道过渡是否平滑,焊渣、飞溅物等是否清理干净,其外型尺寸应符合现行国家标准《建筑钢结构焊接规程》JGJ81-2002标准的规定。
⑵内部缺陷的检查
内部缺陷的检查采用超声波探伤检查。对于焊缝内部缺陷用碳弧气刨将槽加工成四侧边斜面角大于10°的坡口,并修整表面,磨除气刨渗碳层。焊补时应在坡口内引弧,熄弧时填满弧坑。同一条焊缝返修不宜超过两次。
3.2、高强度螺栓施工质量检验
本工程采用的螺栓为摩擦型高强螺栓,高强螺栓施工前,必须依据相关规范对螺栓及连接面进行检测。检测合格后方可使用。构件吊装前进行连接副配套。安装时严禁强行穿入,对于个别不能穿入的采用电动绞刀或圆锉刀扩孔,扩孔后的孔径不得超过1.2d。安装后,立即进行初拧,初拧扭矩值应为终拧值的60%-70%。初拧结束半小时后,采用专用电动扳手进行终拧。无论是初拧还是终拧都应按照一定顺序施拧,其顺序:每个节点由中间向两侧依次对称紧固。
4、结束语
轻钢门式钢架结构以其自身的优点,在工业领域得到日益广泛的应用。由于轻钢结构构件截面简单便于自动化加工制作,对构件的几何尺寸及焊接质量均有保证。而现场安装,首先做好安装前准备工作。其次合理选择吊装方案,对工程施工成本起着决定性作用。
参 考 文 献
[1]钢结构工程施工质量验收规范(GB50205-2001),中国计划出版社,2001年.
[2]建筑施工手册(缩影本第二版),中国建筑工业出版社,1999年.■