谈建筑轻型钢结构安装技术

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  摘要:轻型钢结构分为两类,一类是由圆钢和小角钢组成的轻型钢结构;另一类是由薄壁型钢组成的轻型钢结构。目前,后一类发展迅速,也是轻型钢结构发展的方向。其优点是结构轻巧、制作和安装可用较简单的设备、节约钢材、减少基础造价。
  关键词:建筑;轻型;钢结构;安装;技术
  轻型钢结构主要指由圆钢、小角钢和冷弯薄壁型钢组成的结构。其适用于檩条、屋架、刚架、网架、施工用托架等。其优点是结构轻巧、制作和安装可用较简单的设备、节约钢材、减少基础造价。轻型钢结构分为两类,一类是由圆钢和小角钢组成的轻型钢结构;另一类是由薄壁型钢组成的轻型钢结构。目前,后一类发展迅速,也是轻型钢结构发展的方向。
  1、圆钢、小角钢组成的轻钢结构
  1.1结构形式和构造要求。
  这类轻钢结构主要是屋架、檩条和托架。屋架的形式主要有:三角形屋架、三铰拱屋架和梭形屋架。三角形屋架用钢量较省,跨度9~18m时,用钢量为4~6 kg/m2,节点构造简单,制作、运输、安装方便,适用于跨度和吊车吨位不太大的中、小型工业建筑。
  三铰拱屋架用钢量与三角形屋架相近,能充分利用圆钢和小角钢,但节点构造复杂,制作较费工,由于刚度较差,不宜用于有桥式吊车和跨度超过18m的工业建筑中。
  梭形屋架是由角钢和圆钢组成的空间桁架,属于小坡度的无檩屋盖结构体系。截面重心低,空间刚度较好,但节点构造复杂,制作费工。多用于跨度9~15 m、柱距3.0~4.2m的民用建筑中。
  1.2制作和安装要点
  构件平整,小角钢和圆钢等在运输、堆放过程中易发生弯曲和翘曲等变形,备料时应平直整理,使达到合格要求;结构放样,要求具有较高的精度,减少节点偏心;杆件切割,宜用机械切割。特殊形式的节点板和单角钢端头非平面切割通常用气割。气割端头要求打磨清洁;圆钢筋弯曲,宜用热弯加工,圆钢筋的弯曲部分应在炉中加热至900~1000℃,
  从炉中取出锻打成型,也可用烘枪烘烤至上述温度后锻打成型;结构装配,宜用胎模以保证结构精度,杆件截面有三根杆件的空间结构,可先装配成单片平面结构,然后用装配点焊进行组合;结构焊接,宜用小直径焊条(2.5~3.5 mm)和较小电流进行。为防止发生未焊透和咬肉等缺陷,对用相同电流强度焊接的焊缝可同时焊完,然后调整电流强度焊另一种焊缝。
  2、冷弯薄壁型钢组成的轻钢结构
  冷弯薄壁型钢是指厚度2~6 mm的钢板或带钢经冷弯或冷拔等方式弯曲而成的型钢,其截面形状分开口和闭口两类。钢厂生产的闭口截面是圆管和矩形截面,是冷弯的开口截面,用高频焊焊接而成。
  冷弯薄壁型钢可用来制作檩条、屋架、刚架等轻型钢结构,能有效地节约钢材,制作、运输和安装亦较方便。目前,在单层钢结构中应用日趋广泛。
  2.1冷弯薄壁型钢的成型。
  薄壁型钢的材质采用普通碳素钢时,应满足《碳素结构钢》(GB/T 700—2006)规定的Q235钢的要求;采用Q345时,应满足《低合金高强度结构钢》(GB/T1591—1994)规定的Q345要求。目前,国产带钢中,普通碳素钢有些是乙类钢,乙类钢仅用于非承重构件,制作承重结构时应补做试验,合格后方能应用。
  2.2冷弯薄壁型钢的放样、号料和切割。
  薄壁型钢结构的放样与一般钢结构相同。常用的薄壁型钢屋架,不论用圆钢管或方钢管,其节点多不用节点板,构造都比普通钢结构要求高,因此,放样和号料应具有足够的精度。
  2.3冷弯薄壁型钢结构的装配和焊接。
  冷弯薄壁型钢屋架的装配一般用一次装配法,其装配过程:装配平台必须稳固,使构件重心线在同一水平面上,高差不大于3 mm。装配时一般先拼弦杆,保证其位置正确,使弦杆与檩条、支撑连接处的位置正确。腹杆在节点上可略有偏差,但在构件表面的中心线不宜超过3mm。杆件搭接和对接时的错缝或错位,均不得大于0.5 mm。三角形屋架由三个运输单元组成时,应注意三个单元间连接螺孔位置的正确,以免安装时连接困难。为此,可先把下弦中间一段运输单元固定在胎模的小型钢支架上,随后进行其左右两个半榀屋架的装配。连接左右两个半榀屋架的屋脊节点也应采取措施保证螺孔位置正确,连接孔中心线的误差不得大于1.5 mm。
  2.4冷弯薄壁型钢构件矫正。
  薄壁型钢和其结构在运输和堆放时应轻吊轻放,尽量减少局部变形。规范规定,薄壁方管的δ/b≤0.01,b为局部变形的量测标距,取变形所在的截面宽度,δ为纵向量测的变形值。如超过此值,对杆件的承载力会有明显影响,且局部变形的矫正也困难。
  采用撑直机或锤击调直型钢或成品整理时,也要防止局部变形。整理時最好逐步顶撑调直,接触处应设垫模,最好在型钢弯角处加力。如用锤击方法整理,注意设锤垫。成品用火焰矫正时,不宜浇水冷却。构件和杆件矫直后,挠曲矢高不应超过l/1000,且不得大于10mm。
  2.5冷弯薄壁型钢结构安装。
  冷弯薄壁型钢结构安装前要检查和校正构件相互之间的关系尺寸、标高和构件本身安装孔的关系尺寸。检查构件的局部变形,如发现问题,在地面预先矫正或妥善解决。
  吊装时要采取适当措施防止产生过大的弯扭变形,应垫好吊索与构件的接触部位,以免损伤构件。不宜利用已安装就位的冷弯薄壁型钢构件起吊其他重物,以免引起局部变形,不得在主要受力部位加焊其他物件;安装屋面板之前,应采取措施保证拉条拉紧和檩条的正确位置。轻钢结构单层房屋的安装,这种结构目前应用广泛,单层厂房、仓库等多用之。
  轻钢结构单层房屋主要由钢柱、屋盖细梁、檩条、墙梁(檩条)、屋盖和柱间支撑、屋面和墙面的彩钢板等组成。钢柱一般为H型钢,通过地脚螺栓与混凝土基础连接,通过高强螺栓与屋盖梁连接,连接形式有直面连接或斜面连接。
  2.6冷弯薄壁型钢结构防腐蚀。
  防腐蚀是冷弯薄壁型钢加工中的重要环节,它影响结构的维修和使用年限。事实证明,如制造时除锈彻底、底漆质量好,一般的厂房冷弯薄壁型钢结构可8~10年维修一次,与普通钢结构相同;否则,容易腐蚀并影响结构的耐久性。闭口截面构件经焊接封闭后,其内壁可不做防腐处理。
  3、结语
  我国建筑工程领域中出现了产品结构调整,长期以来混凝土和砌体结构一统天下的局面已经发生变化,轻型钢结构以其自身的优越性引起业内关注,并且在工程中得到合理的、迅速的应用。
  参考文献
  [1]张林峰.建筑施工技术.北京:高等教育出版社,2002.
  [2]李丽华.建筑钢结构技术.北京:机械工业出版社,2004.
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