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摘要:随着经济和社会的快速发展,我国的建筑和工程施工中钢结构技术得到了广泛的应用。在钢结构的施工中,施工人员需要做好钢结构节点的施工工作以保证钢结构连结牢靠和坚固,保障工程的施工质量。因此,本文将对钢结构节点施工技术进行探讨和分析。
关键词:钢结构;节点;施工;技术
中图分类号:TU74 文献标识码:A 文章编号:
1 钢结构中节点设计概述
在以往国外多次地震中常常发生钢框架节点和竖向支撑节点破坏的事例,特别是1994年发生在美国的北岭地震和1995年发生在日本的阪神地震,有数十幢房屋钢结构倒塌,数百幢多、高层房屋钢结构的梁柱刚性连接节点受到严重破坏,引起了世人的极大关注,促使一些国家的学者、科技人员加强了这方面的研究。我国是世界上遭受地震最严重的国家之一,不论是历史上还是现代,地震在中国的死亡人数和经济损失在世界上都是居于首位。世界地震史上死亡人数最多的一次地震是1156年我国的陕西华县8级地震,死83万人。在世界现代地震史中,死亡人数最多的一次.地震也发生在我国,即1976年河北唐山7.8级地震,死 24 万余人。地震在我国造成的经济损失十分巨大,据建国以来十几次 7 级以上地震的不完全统计房屋倒塌一亿多平方米,直接经济损失达数百亿之多。因此正确地认识我国地震活动的特点以及我国经济力量的现状,充分运用国内、国外现代地震科学技术的成就,采用合理的,既安全又经济的抗震设计方法,来改善建筑物的抗震性能,减轻城乡地震灾害,是结构设计人员义不容辞的使命。
2 钢结构中节点施工技术探析
2.1钢结构中节点高强螺栓施工技术
在钢结构中节点的施工时施工人员需要做好高强螺栓的施工。高强螺栓连接副应配套成箱供货,并附出厂合格证,质量证明书及质量检验报告。应按所附资料内容逐项与设计要求、现行国家标准进行对照,不符合要求的连接副不得使用。施工前要对高强螺栓副进行紧固轴力试验,在施工现场待安装的螺栓批中随机抽取,每批抽取8套高强螺栓副进行复验。高强螺栓安装施工前应对连接面抗滑移系数进行检验。抗滑移系数检验应以钢结构制造批为单位,由钢构件制造厂和安装单位分别进行,每批三组。以单项工程每2000t为一制造批,不足2000t者视作一批,单项工程的构件摩擦面选用两种及两种以上表面处理工艺时,则每种表面处理工艺均需检验。抗滑移系数用的试件由制造厂加工,试件与所代表的构件应为同一材质、同一摩擦面处理工艺、同批制作、使用同一性能等级、同一直径的高强螺栓连接副,并在相同条件下同时发运。
高强螺栓的穿入,应在结构中心位置调整后进行,其穿入方向应以施工方便为准,力求一致。安装时应注意垫圈的正反面,螺母有圆台面的一面应朝向垫圈有倒角的面。 高强度螺栓穿入时应能自由地穿入,如连接板的螺栓孔不同心,不能自由地穿入时,严禁强行穿入。应该用铰刀进行修整,修整后的孔最大直径应小于1.2倍螺栓直径。在修整孔前,应将四周螺栓全部拧紧,确保连接板紧贴,防止铁屑进入板缝内,然后再进行铰孔。严禁使用气割法扩孔。扭剪型高强螺栓的拧紧分为初拧、终拧。对于大型节点应分为初拧、复拧、终拧。复拧扭矩值等于初拧扭矩值。初拧或复拧后的高强螺栓应用颜色在螺母上涂上标记,然后用专用扳手进行终拧,直至拧掉螺栓尾部梅花头。高强度螺栓终拧后,螺栓螺紋外露应为2至3扣,其中允许有10%的螺栓螺纹可外露1~4扣。一个接头上的高强螺栓,应从螺栓群中部开始安装,逐个拧紧。初拧、复拧、终拧都应从螺栓中部开始向四周扩展逐个拧紧,每拧一遍均应用不同颜色的油漆做上标记,防止漏拧。扭剪型高强螺栓的紧固,一般初拧紧固轴力可以控制在50%~80%终拧紧固轴力值的范围。对常用规格的高强螺栓(M20、M22、M24),初拧扭矩可控制在400~600N.m。若采用转角法,初拧的转角控制在45°~75°之间,一般以60°为宜。
扭剪型高强螺栓在施工中先将扳手内的套筒套在螺栓梅花头上,然后,轻轻扳动扳手,将外套筒套在螺母上。待完成本项操作后,最后晃动一下扳手,确认内、外套筒是否套好,调整套筒与连接板垂直。打开扳手开关,外套筒旋转至螺栓在断裂切口处断开。切口断裂后,关闭扳手开关,将外套筒从螺母上卸下。此时注意拿稳扳手,特别是高空作业。起动扳手的顶杆开关,将套筒内拧断的螺栓梅花头顶出。梅花头应收集在专用容器内,禁止随便丢弃,特别要防止高空坠落伤人事故发生。在一个独立单元柱间所有梁连接后,经水平仪、经纬仪复测柱子的水平标高和垂直度,确认符合设计要求后,按先上层柱梁节点,后下层柱梁节点的顺序对螺栓进行终拧,每个节点由中间向两侧依次对称紧固。在完成一个独立单元柱间所有梁的连接并经测量仪器复测符合设计和规范要求后,用上述同样的方法,向左右或前后再各扩展一个单元,形成三个稳定的节间体后,进行一次总体的校正复验,确认符合设计规范要求后,即可向两侧扩展,随吊装随校正。彻底完成三个节间的校正和高强螺栓的终拧后,从中间节间开始进行焊接工作。
2.2 钢结构中节点施工时的焊接技术
钢结构节点施工时,施工人员需要做好节点焊接的施工。焊接工艺评定要根据所承担工程的设计节点形式、钢材类别、规格、采用的焊接方法、焊接位置等,制定焊接工艺评定方案,拟定相应的焊接工艺评定指导书。由技能熟练的焊工焊接试件,切取试样并送有国家技术质量监督部门认证资质的检测单位进行检测试验。高层钢结构框架的焊接施工顺序总的原则是:结构对称、节点对称、全方位对称。单节柱焊接应先焊上层梁,后焊下层梁,以便框架稳固和便于施工。柱—梁上对称的两根梁一般情况下应同时施焊,而一根梁的两端不得同时焊接,要先焊梁的一端,待焊缝冷却至常温后,再焊另一端。柱—柱接点焊接时,柱的对称两个翼缘应有两名焊工同时施焊。钢柱现场焊接必须由焊接技术水平较高的焊工施焊,现场焊缝为对接焊缝,质量等级为一级。箱型柱对接接头采取加引弧板的方法进行焊接,施焊时,柱两对边的焊缝首次焊接的层数不宜超过4层,焊完第一个4层,切去引弧板并清理焊缝表面后,转90°焊另两个相对边的焊缝。这时可焊完8层,再转至另两个相对边,如此循环直至焊满整个柱接头的焊缝为止。不加引弧板焊接柱与柱接头时,要有两名焊工在相对位置以逆时针方向在距柱角50mm处起焊.焊完一层后,第二层及以后各层均在离前一层起焊点30~50mm处起焊.每焊一遍应认真清渣,焊到柱角处要稍放慢速度,使柱角焊缝饱满.最后一层盖面焊缝,可采用较小的电流进行焊接.在柱子两相对侧面有梁的中柱(两个对面)和边柱(一个对面)处两个焊工为一组在对面进行焊接;柱与梁的焊缝有上下翼缘两条, 先焊梁的下翼缘,后焊上翼缘。梁和柱子的对接接头焊接,应设长度大于3倍焊缝厚度的引弧板。焊接工作完成后,焊工应在焊缝附近打上自己的代号钢印。对经检查发现的不合格部位的焊缝必须进行返修。修补后的焊缝应用砂轮进行修磨,并按要求重新进行检查。对于低合金结构钢焊缝,在同一处的返修次数不得超过2次。对经过2次返修仍不合格的焊缝,要会同设计或有关部们研究处理。对于高层钢结构框架中的厚板焊接,除按上述要求进行管理和操作外,尚应按设计要求和国家及行业标准、规范、规程中的相关规定制定专项焊接工艺,防止焊接缺点产生。
2.3钢结构节点中高强螺栓连接副施工技术
高层钢结构框架接点的连接高强螺栓一般采用扭剪型高强螺栓。扭剪型高强螺栓连接副含有一个螺栓、一个螺母、一个垫圈;其性能等级目前只有10.9级一种。扭剪型高强度螺栓连接副应由制造厂按批配套供货,并必须有出厂质量保证书。扭剪型高强度螺栓连接副出厂时,分别随箱带有紧固轴(预拉力)检验报告。扭剪型高强螺栓终拧检查,以目测尾部梅花头拧断为合格.对于不能用专用扳手拧紧的扭剪型高强螺栓,应按大六角高强螺栓检查方法办理.现场对接接口要求焊缝质量等级为一级,焊接完毕后进行外观检验,外观检验合格方可进行无损检测。Q345B钢为低合金结构钢,在焊接完毕24小时后方可进行100%外观检验,要求焊缝的焊波均匀平整,表面无裂纹、气孔、夹渣、未熔合和深度咬边,且不应有明显的焊瘤和未填满的弧坑。焊缝在完成外观检查,确认外观质量合格后,按图纸要求进行超声波无损探伤检测,其标准执行“GB11345—89钢焊缝手工超声波探伤方法和结果分级”规定的检测等级。对不合格的焊缝,根据超标缺陷的位置,采用刨、切除、砂磨等方法去除后,以与正式焊缝相同焊接工艺方法补焊,并以同样的标准核验。
3结语
随着经济和科学技术的快速发展,钢结构之中节点的施工技术和施工工艺都在不断更新和进步。施工人员需要及时采用新技术进行钢结构中节点的施工以保证其工程的质量。
【参考文献】
[1] 娄荣.空间钢结构施工力学及其优化控制的研究[M].浙江大学出版社.2009
[2] 田黎敏 王媛.大跨度空间钢结构胎架设计及受力性能研究[M].西安建筑科技大学.2009
[3] 杨文柱,杨晓杰,钱琳.浅谈钢结构安装工程的卸载技术[M].中国建材工业出版社.2010
[4] 王国凡.钢结构连接方法及工艺[M].化学工业出版社. 2011
关键词:钢结构;节点;施工;技术
中图分类号:TU74 文献标识码:A 文章编号:
1 钢结构中节点设计概述
在以往国外多次地震中常常发生钢框架节点和竖向支撑节点破坏的事例,特别是1994年发生在美国的北岭地震和1995年发生在日本的阪神地震,有数十幢房屋钢结构倒塌,数百幢多、高层房屋钢结构的梁柱刚性连接节点受到严重破坏,引起了世人的极大关注,促使一些国家的学者、科技人员加强了这方面的研究。我国是世界上遭受地震最严重的国家之一,不论是历史上还是现代,地震在中国的死亡人数和经济损失在世界上都是居于首位。世界地震史上死亡人数最多的一次地震是1156年我国的陕西华县8级地震,死83万人。在世界现代地震史中,死亡人数最多的一次.地震也发生在我国,即1976年河北唐山7.8级地震,死 24 万余人。地震在我国造成的经济损失十分巨大,据建国以来十几次 7 级以上地震的不完全统计房屋倒塌一亿多平方米,直接经济损失达数百亿之多。因此正确地认识我国地震活动的特点以及我国经济力量的现状,充分运用国内、国外现代地震科学技术的成就,采用合理的,既安全又经济的抗震设计方法,来改善建筑物的抗震性能,减轻城乡地震灾害,是结构设计人员义不容辞的使命。
2 钢结构中节点施工技术探析
2.1钢结构中节点高强螺栓施工技术
在钢结构中节点的施工时施工人员需要做好高强螺栓的施工。高强螺栓连接副应配套成箱供货,并附出厂合格证,质量证明书及质量检验报告。应按所附资料内容逐项与设计要求、现行国家标准进行对照,不符合要求的连接副不得使用。施工前要对高强螺栓副进行紧固轴力试验,在施工现场待安装的螺栓批中随机抽取,每批抽取8套高强螺栓副进行复验。高强螺栓安装施工前应对连接面抗滑移系数进行检验。抗滑移系数检验应以钢结构制造批为单位,由钢构件制造厂和安装单位分别进行,每批三组。以单项工程每2000t为一制造批,不足2000t者视作一批,单项工程的构件摩擦面选用两种及两种以上表面处理工艺时,则每种表面处理工艺均需检验。抗滑移系数用的试件由制造厂加工,试件与所代表的构件应为同一材质、同一摩擦面处理工艺、同批制作、使用同一性能等级、同一直径的高强螺栓连接副,并在相同条件下同时发运。
高强螺栓的穿入,应在结构中心位置调整后进行,其穿入方向应以施工方便为准,力求一致。安装时应注意垫圈的正反面,螺母有圆台面的一面应朝向垫圈有倒角的面。 高强度螺栓穿入时应能自由地穿入,如连接板的螺栓孔不同心,不能自由地穿入时,严禁强行穿入。应该用铰刀进行修整,修整后的孔最大直径应小于1.2倍螺栓直径。在修整孔前,应将四周螺栓全部拧紧,确保连接板紧贴,防止铁屑进入板缝内,然后再进行铰孔。严禁使用气割法扩孔。扭剪型高强螺栓的拧紧分为初拧、终拧。对于大型节点应分为初拧、复拧、终拧。复拧扭矩值等于初拧扭矩值。初拧或复拧后的高强螺栓应用颜色在螺母上涂上标记,然后用专用扳手进行终拧,直至拧掉螺栓尾部梅花头。高强度螺栓终拧后,螺栓螺紋外露应为2至3扣,其中允许有10%的螺栓螺纹可外露1~4扣。一个接头上的高强螺栓,应从螺栓群中部开始安装,逐个拧紧。初拧、复拧、终拧都应从螺栓中部开始向四周扩展逐个拧紧,每拧一遍均应用不同颜色的油漆做上标记,防止漏拧。扭剪型高强螺栓的紧固,一般初拧紧固轴力可以控制在50%~80%终拧紧固轴力值的范围。对常用规格的高强螺栓(M20、M22、M24),初拧扭矩可控制在400~600N.m。若采用转角法,初拧的转角控制在45°~75°之间,一般以60°为宜。
扭剪型高强螺栓在施工中先将扳手内的套筒套在螺栓梅花头上,然后,轻轻扳动扳手,将外套筒套在螺母上。待完成本项操作后,最后晃动一下扳手,确认内、外套筒是否套好,调整套筒与连接板垂直。打开扳手开关,外套筒旋转至螺栓在断裂切口处断开。切口断裂后,关闭扳手开关,将外套筒从螺母上卸下。此时注意拿稳扳手,特别是高空作业。起动扳手的顶杆开关,将套筒内拧断的螺栓梅花头顶出。梅花头应收集在专用容器内,禁止随便丢弃,特别要防止高空坠落伤人事故发生。在一个独立单元柱间所有梁连接后,经水平仪、经纬仪复测柱子的水平标高和垂直度,确认符合设计要求后,按先上层柱梁节点,后下层柱梁节点的顺序对螺栓进行终拧,每个节点由中间向两侧依次对称紧固。在完成一个独立单元柱间所有梁的连接并经测量仪器复测符合设计和规范要求后,用上述同样的方法,向左右或前后再各扩展一个单元,形成三个稳定的节间体后,进行一次总体的校正复验,确认符合设计规范要求后,即可向两侧扩展,随吊装随校正。彻底完成三个节间的校正和高强螺栓的终拧后,从中间节间开始进行焊接工作。
2.2 钢结构中节点施工时的焊接技术
钢结构节点施工时,施工人员需要做好节点焊接的施工。焊接工艺评定要根据所承担工程的设计节点形式、钢材类别、规格、采用的焊接方法、焊接位置等,制定焊接工艺评定方案,拟定相应的焊接工艺评定指导书。由技能熟练的焊工焊接试件,切取试样并送有国家技术质量监督部门认证资质的检测单位进行检测试验。高层钢结构框架的焊接施工顺序总的原则是:结构对称、节点对称、全方位对称。单节柱焊接应先焊上层梁,后焊下层梁,以便框架稳固和便于施工。柱—梁上对称的两根梁一般情况下应同时施焊,而一根梁的两端不得同时焊接,要先焊梁的一端,待焊缝冷却至常温后,再焊另一端。柱—柱接点焊接时,柱的对称两个翼缘应有两名焊工同时施焊。钢柱现场焊接必须由焊接技术水平较高的焊工施焊,现场焊缝为对接焊缝,质量等级为一级。箱型柱对接接头采取加引弧板的方法进行焊接,施焊时,柱两对边的焊缝首次焊接的层数不宜超过4层,焊完第一个4层,切去引弧板并清理焊缝表面后,转90°焊另两个相对边的焊缝。这时可焊完8层,再转至另两个相对边,如此循环直至焊满整个柱接头的焊缝为止。不加引弧板焊接柱与柱接头时,要有两名焊工在相对位置以逆时针方向在距柱角50mm处起焊.焊完一层后,第二层及以后各层均在离前一层起焊点30~50mm处起焊.每焊一遍应认真清渣,焊到柱角处要稍放慢速度,使柱角焊缝饱满.最后一层盖面焊缝,可采用较小的电流进行焊接.在柱子两相对侧面有梁的中柱(两个对面)和边柱(一个对面)处两个焊工为一组在对面进行焊接;柱与梁的焊缝有上下翼缘两条, 先焊梁的下翼缘,后焊上翼缘。梁和柱子的对接接头焊接,应设长度大于3倍焊缝厚度的引弧板。焊接工作完成后,焊工应在焊缝附近打上自己的代号钢印。对经检查发现的不合格部位的焊缝必须进行返修。修补后的焊缝应用砂轮进行修磨,并按要求重新进行检查。对于低合金结构钢焊缝,在同一处的返修次数不得超过2次。对经过2次返修仍不合格的焊缝,要会同设计或有关部们研究处理。对于高层钢结构框架中的厚板焊接,除按上述要求进行管理和操作外,尚应按设计要求和国家及行业标准、规范、规程中的相关规定制定专项焊接工艺,防止焊接缺点产生。
2.3钢结构节点中高强螺栓连接副施工技术
高层钢结构框架接点的连接高强螺栓一般采用扭剪型高强螺栓。扭剪型高强螺栓连接副含有一个螺栓、一个螺母、一个垫圈;其性能等级目前只有10.9级一种。扭剪型高强度螺栓连接副应由制造厂按批配套供货,并必须有出厂质量保证书。扭剪型高强度螺栓连接副出厂时,分别随箱带有紧固轴(预拉力)检验报告。扭剪型高强螺栓终拧检查,以目测尾部梅花头拧断为合格.对于不能用专用扳手拧紧的扭剪型高强螺栓,应按大六角高强螺栓检查方法办理.现场对接接口要求焊缝质量等级为一级,焊接完毕后进行外观检验,外观检验合格方可进行无损检测。Q345B钢为低合金结构钢,在焊接完毕24小时后方可进行100%外观检验,要求焊缝的焊波均匀平整,表面无裂纹、气孔、夹渣、未熔合和深度咬边,且不应有明显的焊瘤和未填满的弧坑。焊缝在完成外观检查,确认外观质量合格后,按图纸要求进行超声波无损探伤检测,其标准执行“GB11345—89钢焊缝手工超声波探伤方法和结果分级”规定的检测等级。对不合格的焊缝,根据超标缺陷的位置,采用刨、切除、砂磨等方法去除后,以与正式焊缝相同焊接工艺方法补焊,并以同样的标准核验。
3结语
随着经济和科学技术的快速发展,钢结构之中节点的施工技术和施工工艺都在不断更新和进步。施工人员需要及时采用新技术进行钢结构中节点的施工以保证其工程的质量。
【参考文献】
[1] 娄荣.空间钢结构施工力学及其优化控制的研究[M].浙江大学出版社.2009
[2] 田黎敏 王媛.大跨度空间钢结构胎架设计及受力性能研究[M].西安建筑科技大学.2009
[3] 杨文柱,杨晓杰,钱琳.浅谈钢结构安装工程的卸载技术[M].中国建材工业出版社.2010
[4] 王国凡.钢结构连接方法及工艺[M].化学工业出版社. 2011