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摘要：近年来，随着科技水平发展,建筑施工技术水平不断提高,我国钢结构建筑工程不断涌现，致使钢结构建筑迅速发展。钢结构的施工过程是一项错综复杂的系统工程,钢结构建筑具有强度高、自重轻、施工速度快、抗震性能好等特点，本文通过对钢结构工程施工过程中的关键技术,有效的做好吊装施工等问题进行了探讨。
关键词：钢结构；施工；技术；
Abstract: In recent years, with the development of science and technology level, the level of construction technology continues to improve, steel structure building projects in China have emerged, resulting in the rapid development of steel structure building. The process of steel construction is a perplexing system engineering, steel structure building has the characteristics of high strength, light weight, fast construction speed, good anti-seismic performance, based on the key technology of construction process of steel structure engineering, effectively do the hoisting construction are discussed.
Key words: steel structure; construction; technology
中图分类号：TU74 文献标识码：文章编号
1 工程概况某项目总建筑面积5489m2,建筑高度95m，大楼主体采用钢结构。工程设计耐久年限50年,结构安全等级为一级,基础采用1.2m厚筏板式钢筋混凝土基础,强度等级C35。内为地下三层,地上十四层。工程施工中遇到了很多困难,钢管柱承插施工关键技术就是其中之一。2 钢管柱承插施工关键技术2.1 技术特点及难点该建筑主体为钢结构,结构形式采用钢框架一支撑体系。其中钢柱为直径600mm,厚度为30mm、25mm、20mm 的焊接直缝钢管, 用钢量2380余吨。材质除钢柱Q345C外, 其余均为Q345B。每个楼层在明层外框的角柱上沿着45度角平分线向内收缩,内收200-300mm不等,该承插节点钢柱共计96根。在施工技术的应用中,结构逐层内收式的钢管柱承插应用率较低。但是在该项工程施工中主体钢结构所采用的便是该技术。该技术又被称作“移位法”,也就是说伴随着每一层高度的不断提升,柱子会向内以一定的比例发生位移,从而导致柱向一侧出现“内收”。通过分析可以知道,钢管柱承插施工技术在施工过程中其难点主要内容如下:①钢管柱节点的组对:该节点处不但是上下钢管互相承插,同时还通过牛腿把上下钢管柱一级周边框架梁连接为整体的结构。也就是说,钢管的承插轴线、多个框架梁连接节点板所具有的标高以及方位控制都对结构标高、安装质量以及安全性有着直接的影响。正因为如此,该节点组对是作为关键控制点存在的,其也是施工过程中最难的技术点。②焊接难度大:该节点处的零部件不但多,而且结构复杂,同时由于受空间的限制,在进行多方位焊接是对焊接质量的要求较高。③钢管柱的安装:钢柱标高、轴线以及垂直度在方向控制上也是技术难点。2.2 解决方案在起始阶段先把牛腿分开,在完成钢管承插连接的基础上,后组对牛腿的上下翼缘与连接腹板,导致钢管柱的收缩量与轴线出现严重的超差,因而对质量造成极大恶劣的影响；后从确保楼层钢管柱所具有的收缩量与轴线的要求出发,将下柱与牛腿部分组对好通过焊接完成成型,上柱是通過高空安装时将其直接插入牛腿上翼缘与下柱的承插口,这种操作方式存在的难度是不易操作,同时还要求搭设高空操作平台,也就是说需要支付较高的成本。经过研究分析,将技术确定为: 先对牛腿部分进行提前制作, 然后上柱、下柱、牛腿在1:1的胎具上组对成整体, 在此基础上进行焊接, 经过检测质量指标满足施工的各项要求,可以将其作为施工方案对施工进行指导。2.3 工艺的实施过程2.3.1 工艺流程工艺流程依次为: 准备、承插节点放样、胎具制作、牛腿部分组对、焊接、上下钢管柱下料、焊接内环板、开槽、组装上下钢柱及牛腿、焊接、探伤检验、进行验收、安装钢柱、校正、焊接、探伤检验以及验收。2.3.2 放实样制作钢柱承插收缩胎具从制作质量的层面来说,应确保牛腿部分零件的放样所具有的准确度。在具体的工艺流程中应用0.5mm的白铁皮作为基础进行样板制作,准确的放出构件大样。牛腿部分应提前进行组装,同时要完成焊接成型,包括穿心腹板也必须提前进行焊接。由于钢柱重达6.5 吨,所以在对场地的要求上是应平整坚硬,确定20mm 厚的钢板为制作胎具所用的材料。在制作的1:1胎膜上完成上下钢柱和牛腿组对, 应先组对下柱和牛腿,接下来组对上柱。2.3.3 钢管柱节点的焊接当对已经组装好的钢柱焊接时,应在焊接该节点处由两个焊工同时进行对称焊接,通过这种焊接方式来避免由于变形过大而出现很难校正的校正, 焊接中采用的技术是CO2气体保护焊与手工电弧焊,在焊接是应对坡口处进行打磨清理, 焊接完成后应打上焊工钢印号。钢管柱承插节点处焊缝是一级焊缝,牛腿翼缘焊接、腹板焊接以及钢柱焊缝是二级；钢管柱承插节点处焊缝要求100% 探伤检测, 其余的要求是20%探伤检测,对所发现的不合格焊缝处理后重新进行焊接,并重新进行探伤检测,一直到合格为止。2.3.4吊装准备钢柱安装顺序为先建筑中部后四周,先下后上进行。钢柱有箱型与H型两种,根据钢构件的重量、长度、吊点选择的情况,准备足够的不同长度、不同规格的钢丝绳以及卡环。钢柱吊装前,必须对钢柱的中心线和标高、轴线等进行检查,并对钢柱的编号、外形尺寸、螺孔位置及直径、承剪板的方位等进行全面复核,确认无误后办理交接验收。起吊前,钢构件应横放在垫木上,钢柱起吊时不得在地面上有拖拉现象,回转时,需有一定的高度。起钩、旋转、移动三个动作交替缓慢进行,就位时缓慢下落,防止擦坏螺栓丝口。2.3.5 钢柱的安装钢柱的安装需在埋设地脚螺栓浇灌完砼后。安装钢柱时预留部分后浇灌砼,最后固定。安装前要对预埋件进行复测,并在基础混凝土上进行放线。根据钢柱的底标高调整好螺杆上的螺帽,并在钢柱上打好冲眼,以方便校正。然后钢柱直接安装就位。钢柱的起吊,采用单机回转法。起吊前,钢柱应横放在垫木上,柱脚板位置垫好方木,起吊时,不得使柱子在地面拖拉,必须边起钩、边转臂使钢柱垂直离地。钢柱吊升到位后。首先将钢柱底板穿入地脚螺栓,放置在调节好的螺帽上,并将柱的四面中心线与基础放线中心线对齐吻合,四面兼顾,中心线校准确,使偏差控制在规范许可的范围以内时,穿上压板,将螺栓拧紧。每节柱的定位轴线应从地面控制线直接从基准线引上,不得从下层柱的轴线引上,结构的楼层标高可按相对标高进行。安装第一节柱时从基准点引出控制标高在混凝土基础或钢柱上,以后每次使用此标高,确保结构标高符合设计及规范要求；钢柱就位后对钢柱必须临时固定,采用四方向拉设缆风绳的方法。现场在楼板或者梁钢筋上预埋锚环以便钢柱安装时临时固定揽风绳,锚固环应留在钢柱十字线的延长线上,使其距离为该柱节高度1.5倍。钢柱初就位后垂度调整采用水平尺对钢柱垂直度进行初测,利用设置在纵横轴线上的两台经纬仪,用临时固定用的缆风绳、支撑、千斤顶等对柱子的垂直度进行校正,对柱子的水平位置进行处理,确认无误后进入下一步工作。首层钢柱校正完毕后,应及时催促土建单位对柱底板和基础顶面之间的空隙进行混凝土二次浇灌。钢柱定位后应及时将垫板、螺帽与钢柱底板点焊牢固。
2.3.6 钢柱轴线、标高、垂直度等偏差的控制
首先应在对节点构件完成组装的基础上进行复核, 经过检测与复核,将组装偏差控制在0.5mm内,从而有效的攻克了制作时轴线偏差超差所导致的问题。其次在安装时对轴线、标高以及垂直度进行控制,以现场情况为基础采用外控法, 以楼层为基础采用十字控制,把建筑物的中心轴线上设为桩位,除此以外在角部钢柱450轴线的位置处设置控制点, 相邻柱的之间中心间距允许偏差是1mm,下一层钢柱到上一层钢柱间距的标高允许偏差也是1mm,每节柱所确定的定位轴线必须从地面控制轴线引上来。标高可以应用相对标高控制法,利用起重机来起落调节柱的间隙,符合规定的标高要求后打入钢楔,点焊固定,将耳板高强螺栓拧紧, 标高的偏差调整在+5mm可以有效的避免焊缝收缩与柱自重压缩而产生变形。钢柱扭转进行调整,可以在柱连接耳板所具有的不同侧面加入垫板,同时拧紧高强螺栓。在钢管柱的对接焊接过程中, 应采用两台经纬仪打900进行跟踪校正, 这是因为焊工在焊接的进度、焊接风向以及焊缝冷却速度都不同的情况下, 柱-柱节点装配的间隙也存在区别,焊缝熔敷金属有区别,在这个过程中就会导致偏差, 可通过焊接来进行纠偏。
3 实施效果
承插的钢管柱制作改为地面进行, 牛腿部分提前制作,然后上柱、下柱、牛腿在1：1的胎具上组对成整体,并采用反变形、火焰矫正焊接, 整体吊装等措施, 减少高空作业工作量, 确保钢柱标高、轴线、垂直度、焊接等施工质量, 提高施工效率。该整套施工工艺,具有结构受力合理,抗震性能好、高空作业工作量少, 施工周期短、工程质量易于保证等特点。
4 结束语
钢结构体系已成为民用住宅建筑中的一种绿色环保的新型结构体系。由于我国对于钢结构建筑这一领域的起点是比较低的,相应的各个方面的施工技术还不是很成熟,需要一步一个脚印,积极对待,积累经验，不断开拓创新,积极推动我国钢结构建筑的发展。
关键词：钢结构；施工；技术；
Abstract: In recent years, with the development of science and technology level, the level of construction technology continues to improve, steel structure building projects in China have emerged, resulting in the rapid development of steel structure building. The process of steel construction is a perplexing system engineering, steel structure building has the characteristics of high strength, light weight, fast construction speed, good anti-seismic performance, based on the key technology of construction process of steel structure engineering, effectively do the hoisting construction are discussed.
Key words: steel structure; construction; technology
中图分类号：TU74 文献标识码：文章编号
1 工程概况某项目总建筑面积5489m2,建筑高度95m，大楼主体采用钢结构。工程设计耐久年限50年,结构安全等级为一级,基础采用1.2m厚筏板式钢筋混凝土基础,强度等级C35。内为地下三层,地上十四层。工程施工中遇到了很多困难,钢管柱承插施工关键技术就是其中之一。2 钢管柱承插施工关键技术2.1 技术特点及难点该建筑主体为钢结构,结构形式采用钢框架一支撑体系。其中钢柱为直径600mm,厚度为30mm、25mm、20mm 的焊接直缝钢管, 用钢量2380余吨。材质除钢柱Q345C外, 其余均为Q345B。每个楼层在明层外框的角柱上沿着45度角平分线向内收缩,内收200-300mm不等,该承插节点钢柱共计96根。在施工技术的应用中,结构逐层内收式的钢管柱承插应用率较低。但是在该项工程施工中主体钢结构所采用的便是该技术。该技术又被称作“移位法”,也就是说伴随着每一层高度的不断提升,柱子会向内以一定的比例发生位移,从而导致柱向一侧出现“内收”。通过分析可以知道,钢管柱承插施工技术在施工过程中其难点主要内容如下:①钢管柱节点的组对:该节点处不但是上下钢管互相承插,同时还通过牛腿把上下钢管柱一级周边框架梁连接为整体的结构。也就是说,钢管的承插轴线、多个框架梁连接节点板所具有的标高以及方位控制都对结构标高、安装质量以及安全性有着直接的影响。正因为如此,该节点组对是作为关键控制点存在的,其也是施工过程中最难的技术点。②焊接难度大:该节点处的零部件不但多,而且结构复杂,同时由于受空间的限制,在进行多方位焊接是对焊接质量的要求较高。③钢管柱的安装:钢柱标高、轴线以及垂直度在方向控制上也是技术难点。2.2 解决方案在起始阶段先把牛腿分开,在完成钢管承插连接的基础上,后组对牛腿的上下翼缘与连接腹板,导致钢管柱的收缩量与轴线出现严重的超差,因而对质量造成极大恶劣的影响；后从确保楼层钢管柱所具有的收缩量与轴线的要求出发,将下柱与牛腿部分组对好通过焊接完成成型,上柱是通過高空安装时将其直接插入牛腿上翼缘与下柱的承插口,这种操作方式存在的难度是不易操作,同时还要求搭设高空操作平台,也就是说需要支付较高的成本。经过研究分析,将技术确定为: 先对牛腿部分进行提前制作, 然后上柱、下柱、牛腿在1:1的胎具上组对成整体, 在此基础上进行焊接, 经过检测质量指标满足施工的各项要求,可以将其作为施工方案对施工进行指导。2.3 工艺的实施过程2.3.1 工艺流程工艺流程依次为: 准备、承插节点放样、胎具制作、牛腿部分组对、焊接、上下钢管柱下料、焊接内环板、开槽、组装上下钢柱及牛腿、焊接、探伤检验、进行验收、安装钢柱、校正、焊接、探伤检验以及验收。2.3.2 放实样制作钢柱承插收缩胎具从制作质量的层面来说,应确保牛腿部分零件的放样所具有的准确度。在具体的工艺流程中应用0.5mm的白铁皮作为基础进行样板制作,准确的放出构件大样。牛腿部分应提前进行组装,同时要完成焊接成型,包括穿心腹板也必须提前进行焊接。由于钢柱重达6.5 吨,所以在对场地的要求上是应平整坚硬,确定20mm 厚的钢板为制作胎具所用的材料。在制作的1:1胎膜上完成上下钢柱和牛腿组对, 应先组对下柱和牛腿,接下来组对上柱。2.3.3 钢管柱节点的焊接当对已经组装好的钢柱焊接时,应在焊接该节点处由两个焊工同时进行对称焊接,通过这种焊接方式来避免由于变形过大而出现很难校正的校正, 焊接中采用的技术是CO2气体保护焊与手工电弧焊,在焊接是应对坡口处进行打磨清理, 焊接完成后应打上焊工钢印号。钢管柱承插节点处焊缝是一级焊缝,牛腿翼缘焊接、腹板焊接以及钢柱焊缝是二级；钢管柱承插节点处焊缝要求100% 探伤检测, 其余的要求是20%探伤检测,对所发现的不合格焊缝处理后重新进行焊接,并重新进行探伤检测,一直到合格为止。2.3.4吊装准备钢柱安装顺序为先建筑中部后四周,先下后上进行。钢柱有箱型与H型两种,根据钢构件的重量、长度、吊点选择的情况,准备足够的不同长度、不同规格的钢丝绳以及卡环。钢柱吊装前,必须对钢柱的中心线和标高、轴线等进行检查,并对钢柱的编号、外形尺寸、螺孔位置及直径、承剪板的方位等进行全面复核,确认无误后办理交接验收。起吊前,钢构件应横放在垫木上,钢柱起吊时不得在地面上有拖拉现象,回转时,需有一定的高度。起钩、旋转、移动三个动作交替缓慢进行,就位时缓慢下落,防止擦坏螺栓丝口。2.3.5 钢柱的安装钢柱的安装需在埋设地脚螺栓浇灌完砼后。安装钢柱时预留部分后浇灌砼,最后固定。安装前要对预埋件进行复测,并在基础混凝土上进行放线。根据钢柱的底标高调整好螺杆上的螺帽,并在钢柱上打好冲眼,以方便校正。然后钢柱直接安装就位。钢柱的起吊,采用单机回转法。起吊前,钢柱应横放在垫木上,柱脚板位置垫好方木,起吊时,不得使柱子在地面拖拉,必须边起钩、边转臂使钢柱垂直离地。钢柱吊升到位后。首先将钢柱底板穿入地脚螺栓,放置在调节好的螺帽上,并将柱的四面中心线与基础放线中心线对齐吻合,四面兼顾,中心线校准确,使偏差控制在规范许可的范围以内时,穿上压板,将螺栓拧紧。每节柱的定位轴线应从地面控制线直接从基准线引上,不得从下层柱的轴线引上,结构的楼层标高可按相对标高进行。安装第一节柱时从基准点引出控制标高在混凝土基础或钢柱上,以后每次使用此标高,确保结构标高符合设计及规范要求；钢柱就位后对钢柱必须临时固定,采用四方向拉设缆风绳的方法。现场在楼板或者梁钢筋上预埋锚环以便钢柱安装时临时固定揽风绳,锚固环应留在钢柱十字线的延长线上,使其距离为该柱节高度1.5倍。钢柱初就位后垂度调整采用水平尺对钢柱垂直度进行初测,利用设置在纵横轴线上的两台经纬仪,用临时固定用的缆风绳、支撑、千斤顶等对柱子的垂直度进行校正,对柱子的水平位置进行处理,确认无误后进入下一步工作。首层钢柱校正完毕后,应及时催促土建单位对柱底板和基础顶面之间的空隙进行混凝土二次浇灌。钢柱定位后应及时将垫板、螺帽与钢柱底板点焊牢固。
2.3.6 钢柱轴线、标高、垂直度等偏差的控制
首先应在对节点构件完成组装的基础上进行复核, 经过检测与复核,将组装偏差控制在0.5mm内,从而有效的攻克了制作时轴线偏差超差所导致的问题。其次在安装时对轴线、标高以及垂直度进行控制,以现场情况为基础采用外控法, 以楼层为基础采用十字控制,把建筑物的中心轴线上设为桩位,除此以外在角部钢柱450轴线的位置处设置控制点, 相邻柱的之间中心间距允许偏差是1mm,下一层钢柱到上一层钢柱间距的标高允许偏差也是1mm,每节柱所确定的定位轴线必须从地面控制轴线引上来。标高可以应用相对标高控制法,利用起重机来起落调节柱的间隙,符合规定的标高要求后打入钢楔,点焊固定,将耳板高强螺栓拧紧, 标高的偏差调整在+5mm可以有效的避免焊缝收缩与柱自重压缩而产生变形。钢柱扭转进行调整,可以在柱连接耳板所具有的不同侧面加入垫板,同时拧紧高强螺栓。在钢管柱的对接焊接过程中, 应采用两台经纬仪打900进行跟踪校正, 这是因为焊工在焊接的进度、焊接风向以及焊缝冷却速度都不同的情况下, 柱-柱节点装配的间隙也存在区别,焊缝熔敷金属有区别,在这个过程中就会导致偏差, 可通过焊接来进行纠偏。
3 实施效果
承插的钢管柱制作改为地面进行, 牛腿部分提前制作,然后上柱、下柱、牛腿在1：1的胎具上组对成整体,并采用反变形、火焰矫正焊接, 整体吊装等措施, 减少高空作业工作量, 确保钢柱标高、轴线、垂直度、焊接等施工质量, 提高施工效率。该整套施工工艺,具有结构受力合理,抗震性能好、高空作业工作量少, 施工周期短、工程质量易于保证等特点。
4 结束语
钢结构体系已成为民用住宅建筑中的一种绿色环保的新型结构体系。由于我国对于钢结构建筑这一领域的起点是比较低的,相应的各个方面的施工技术还不是很成熟,需要一步一个脚印,积极对待,积累经验，不断开拓创新,积极推动我国钢结构建筑的发展。