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随着社会生产力的发展,由于钢结构具有施工速度快、工期短、工厂制作具备成批大件生产和成品加工精度高特点采用工厂制作现场安装的施工方法有效的缩短工期为降低造价发挥投资的经济效益创造了条件但是在安装过程中会有种种原因产生各种不同的问题。现以大连某钢结构厂房为例来具体解析。
1 工程概况
该工程地处沿海地区,该区域为围海造田出的陆地,地表土为回填的山皮石,回填厚度约为4～5m,山皮石以下为海洋淤泥。该工程为单层排架式钢结构厂房,纵向300.100m,27个轴线,柱距为12m;横向36m*3跨。钢柱为双柱脚H型钢格构式钢柱,基础为先张法预应力高强混凝土管桩独立杯口基础,整个建筑场地采用强夯法进行处理,在厂房的四周有混凝土地连梁,即A列,D列,1轴,27轴有地连梁与钢柱基础相连。
2 测量准备
全面复核土建施工测量控制网、轴线、标高。根据前期施工单位提供的控制点及主轴线,得到4个控制点的精确坐标。根据测量规范要求,在矩形方格网的四边,按钢柱间距设置距离指标桩加密方格网,便于钢柱的测设。平面轴线位置控制采用内控法。
根据土建用水准点,选4～6个水准点均匀地布置在施工现场四周,建立水准基点组。配置TOPCON-221D全站仪,该仪器测角精度为±2,测距精度为±(2mm+2*10)用于钢结构安装过程的监控。
2.1 基础标高控制
原设计钢柱直接坐在杯口基础上校正后浇筑细石混凝土,后来改为决定把钢柱整体提升50mm,采用钢柱吊装前在杯口基础的杯底用钢垫板找平。处理原因:
(1)杯口基础施工完成但杯底标高、水平度超标。
(2)钢柱柱脚底座板的面积大(钢柱柱脚底座板700*480、600*400两种)。杯口基础内施工空间狭小,水平度不好控制。
(3)最长钢柱从柱底到柱顶为29.035m,两柱脚轴线长度最大为3.500m。根据实际测算两个柱脚的标高如果相差1mm,整个柱子会垂直度会偏移14mm,(整个钢柱分为一段制作加工)增加校正难度。
(4)凿掉基础重新施工工期不允许。
2.2 柱脚标高控制及钢柱垂直度校正
(1)柱脚钢垫板标高偏差 相邻两柱脚标高控制在1mm之内,总体标高控制在规范规定的(+3mm,-5mm)之内。
(2)钢垫板找平后点焊固定,防止在安装钢柱过程中滑脱。
(3)在钢垫板摆放过程中注意刚垫板的宽窄方向不能随意乱放,垫板的宽边沿着屋架安装方向。
(4)钢柱安装完成后用钢楔临时固定调整两个方向的定位轴线控制在规范规定的5mm之内,使用两台经纬仪对钢柱进行垂直度的校核控制在H/1000,且不大于25mm之内,由于钢柱超过25m所以选择25mm之内。
(5)校核完成后,打紧钢楔子缆风绳固定,浇筑C40细石混凝土。在浇筑混凝土前必须确认检查钢柱的标高、垂直度确认无误后方可进行浇筑。
3 地脚螺栓、预埋件埋件调整与控制
3.1 地脚螺栓、预埋件埋件调整
在厂房四周抗风柱及山墙柱的柱脚与地连梁上的地脚螺栓连接。在地脚螺栓复查过程中发现地脚螺栓轴线偏差有大有小,个别螺纹还有撞坏的,螺杆撞弯等的。
①地脚螺纹损坏,螺栓无法旋入螺母和紧固。
当螺纹被损坏的长度不超过其有效长度时,用钢锉修整螺纹达到顺利旋入螺母为止。
②经检查测定如埋设的地脚螺栓有个别的垂直度偏差很小时应在混凝土养护强度达到75%及以上时进行调整,调整可用氧-乙炔焰将不直的螺栓在螺杆处加热后采用木方垫护,用锤敲击扶直到正确位置。
③对位移或不直度超差过大的地脚螺栓可以在其周围用钢凿将混凝土凿到适宜深度后用气割割断,按照规定的长度直径尺寸及相同的材质材料加工后采用搭接焊上一段,并采取补强措施来调整达到规定位置和垂直度。
④对位移偏差过大的个别地脚螺栓除采用搭接焊接处理外在允许的条件下还可采用扩大底座板孔径来调整位移的偏差,调整后用自制的厚垫板覆盖进行焊接补强固定。
3.2 地脚螺栓、预埋件埋件控制
基础预埋件的安装工作应尽可能采取在安装时提前控制。具体控制措施如下:
①基础的预埋件安装单位配合土建单位一起监督控制预埋件在浇筑的施工质量。
②保证测量仪器精度准确,使用前必须校核或经计量部门检定发现问题及时调整以防止失误或产生累积误差,造成轴线和标高超过允许偏差。
③确保基础模板支设的牢固程度,在浇筑混凝土下料和振捣时要防止撞击模板产生位移,在浇筑混凝土过程中如发生偏移,应及时停止浇筑振捣经加固调整后再进行。在混凝土终凝前对预埋件或支座应进行二次找正标高、水平度,并保证底部混凝土密实。基础支撑柱钢板或支座应设置必要的固定措施以保证位置和标高的正确。
④地脚螺栓安装完成后进行成品保护,防止碰撞、碾压等。
4 结构安装过程中连接材料的使用
4.1 螺栓的使用
在进行安装前要进行详细的书面技术交底,在各个部位使用螺栓的型号、规格,严格按照交底进行执行随时进行监督,并且要在使用过程中要加强管理,防止螺栓胡乱使用。例如某些项目螺栓的型号不多但是长短规格却很多,防止螺栓混用以长代短。
吊车梁连接为普通螺栓连接,在螺栓紧固后会在吊车运行过程中会由于动载冲击力及刹车冲力、振动力及温度变异较大等原因以前进行紧固的螺栓会松动甚至脱落。处理方法如下几种:
①将螺母拧紧后用尖锤或刚冲在螺栓伸出螺母侧面或靠近螺母上面的螺纹处进行对称点铆3～4处,破坏螺纹使螺母不能旋转从而起到放松作用。此做法破坏了螺纹以后螺栓不能松开,因此没有采用。
②使用双螺母拧紧。此种做法增加费用较多并且增加工人的工作量。
③在螺母下面垫一弹簧垫圈在弹簧垫圈下面或再加垫一平垫圈。此种做法增加的费用不多,并且基本没有增加工人的工作量,因此采用此方法。
4.2 焊接材料的使用
不同材质组成的构件在施焊前应加强技术交底,对同一构件使用不同钢材、同一批构件有不同钢材的构件对制作和安装人员分别作详细的技术交底。焊工施焊前要搞清那个部位哪一构件采用何种牌号焊条,更不能随意使用他人的焊条焊接。检查人员对不同焊条用于不同位置作重点监控,保管员发放焊条时要针对不同部位或构件发放相应的焊条并做好记录。
5 主体结构安装
由于本工程按照标准图集进行设计制作加工,在制作时与安装单位沟通较少,因此在安装时发现:钢托架与钢柱的腹板相连接,在连接处上面有柱顶板中间和下面有加劲板使得钢托架无法安装,现场只能采取在柱顶板和加劲板开洞割除部分加劲板,待钢托架就位后再补焊。此节点连接应加以深化改进如增加牛腿方式,或者在加劲板和柱顶板上预留空间待安装完成后再进行补焊。原来连接方式安装困难并且增加现场的焊接量。
6 基础整体位移处理
B、C列钢柱完毕后准备安装屋架时发现有C列有4根钢柱和基础发生整体位移,轴线偏移数据如下:南北方向:C22偏北115mm,C23偏北135mm,C24偏北138mm,C25偏北25mm。东西方向:C25-C24轴线间距偏差:-11mm,C24-C23轴线间距偏差:-7mm,C23-C22轴线间距偏差:-21mm。
分析原因:
①此地址为围海造田,回填为山皮石,海底为具有流动性的淤泥。
②钢柱桩基为先张法预应力高强混凝土管桩,回填土石层4～5米。当进行油压机基础清理淤泥施工时虽然采用预制桩围护进行,但是淤泥具有流动性导致南侧的钢柱及钢柱基础一起整体位移。
③B列、C列基础设计时没有使用地连梁把进钢柱基础进行连接,每个钢柱基础是独立的基础。
④钢柱安装完毕时,500厚混凝土地坪没有施工,所有钢柱基础没有形成一个整体进行整体受力。
根据以上原因分心决定整体位移的钢柱全部拆除,基础破除重新施工。上海某外资类似厂房施工做法是钢柱基础全部用地连梁连接起来,混凝土地坪全部施工完毕,桩和基础、地坪形成一个整体承台后才进行地面以上主结构施工。因此沿海地区类似地质、结构的厂房在施工时要合理安排施工工艺流程防止类似事故发生。
7 防腐涂装
此工程地处沿海,空气湿度大,空气含盐分高,腐蚀性强,因此对构件的防腐要求高,为了防止出现返锈现象,延长防腐的使用寿命关键是除锈的质量好与坏。除锈方式采用喷砂除锈或抛丸除锈,除锈等级不低于Sa2.5,在严把除锈质量关,杜绝死角,除锈符合设计要求后进行涂装底漆、中间漆,在施工现场安装完成后对磕碰划痕、焊缝等进行补漆后最后才进行面漆涂装。
钢结构工程的施工在我国市场越来越广阔,施工时要严格按照施工程序有计划有组织的施工,针对一些质量通病做到事前、事中控制,做好针对性的施工方案严格按照方案认真执行相信施工质量会越来越好,更能发挥钢结构的优势。
参考文献
[1] 中华人民共和国建设部.钢结构工程施工质量验收规范GB5020-2001中国计划出版社,2001.
[2] 中国建筑工程总公司.钢结构工程施工工艺标准(ZJQ00-SG-005-2003.中国建筑工业出版社.
1 工程概况
该工程地处沿海地区,该区域为围海造田出的陆地,地表土为回填的山皮石,回填厚度约为4～5m,山皮石以下为海洋淤泥。该工程为单层排架式钢结构厂房,纵向300.100m,27个轴线,柱距为12m;横向36m*3跨。钢柱为双柱脚H型钢格构式钢柱,基础为先张法预应力高强混凝土管桩独立杯口基础,整个建筑场地采用强夯法进行处理,在厂房的四周有混凝土地连梁,即A列,D列,1轴,27轴有地连梁与钢柱基础相连。
2 测量准备
全面复核土建施工测量控制网、轴线、标高。根据前期施工单位提供的控制点及主轴线,得到4个控制点的精确坐标。根据测量规范要求,在矩形方格网的四边,按钢柱间距设置距离指标桩加密方格网,便于钢柱的测设。平面轴线位置控制采用内控法。
根据土建用水准点,选4～6个水准点均匀地布置在施工现场四周,建立水准基点组。配置TOPCON-221D全站仪,该仪器测角精度为±2,测距精度为±(2mm+2*10)用于钢结构安装过程的监控。
2.1 基础标高控制
原设计钢柱直接坐在杯口基础上校正后浇筑细石混凝土,后来改为决定把钢柱整体提升50mm,采用钢柱吊装前在杯口基础的杯底用钢垫板找平。处理原因:
(1)杯口基础施工完成但杯底标高、水平度超标。
(2)钢柱柱脚底座板的面积大(钢柱柱脚底座板700*480、600*400两种)。杯口基础内施工空间狭小,水平度不好控制。
(3)最长钢柱从柱底到柱顶为29.035m,两柱脚轴线长度最大为3.500m。根据实际测算两个柱脚的标高如果相差1mm,整个柱子会垂直度会偏移14mm,(整个钢柱分为一段制作加工)增加校正难度。
(4)凿掉基础重新施工工期不允许。
2.2 柱脚标高控制及钢柱垂直度校正
(1)柱脚钢垫板标高偏差 相邻两柱脚标高控制在1mm之内,总体标高控制在规范规定的(+3mm,-5mm)之内。
(2)钢垫板找平后点焊固定,防止在安装钢柱过程中滑脱。
(3)在钢垫板摆放过程中注意刚垫板的宽窄方向不能随意乱放,垫板的宽边沿着屋架安装方向。
(4)钢柱安装完成后用钢楔临时固定调整两个方向的定位轴线控制在规范规定的5mm之内,使用两台经纬仪对钢柱进行垂直度的校核控制在H/1000,且不大于25mm之内,由于钢柱超过25m所以选择25mm之内。
(5)校核完成后,打紧钢楔子缆风绳固定,浇筑C40细石混凝土。在浇筑混凝土前必须确认检查钢柱的标高、垂直度确认无误后方可进行浇筑。
3 地脚螺栓、预埋件埋件调整与控制
3.1 地脚螺栓、预埋件埋件调整
在厂房四周抗风柱及山墙柱的柱脚与地连梁上的地脚螺栓连接。在地脚螺栓复查过程中发现地脚螺栓轴线偏差有大有小,个别螺纹还有撞坏的,螺杆撞弯等的。
①地脚螺纹损坏,螺栓无法旋入螺母和紧固。
当螺纹被损坏的长度不超过其有效长度时,用钢锉修整螺纹达到顺利旋入螺母为止。
②经检查测定如埋设的地脚螺栓有个别的垂直度偏差很小时应在混凝土养护强度达到75%及以上时进行调整,调整可用氧-乙炔焰将不直的螺栓在螺杆处加热后采用木方垫护,用锤敲击扶直到正确位置。
③对位移或不直度超差过大的地脚螺栓可以在其周围用钢凿将混凝土凿到适宜深度后用气割割断,按照规定的长度直径尺寸及相同的材质材料加工后采用搭接焊上一段,并采取补强措施来调整达到规定位置和垂直度。
④对位移偏差过大的个别地脚螺栓除采用搭接焊接处理外在允许的条件下还可采用扩大底座板孔径来调整位移的偏差,调整后用自制的厚垫板覆盖进行焊接补强固定。
3.2 地脚螺栓、预埋件埋件控制
基础预埋件的安装工作应尽可能采取在安装时提前控制。具体控制措施如下:
①基础的预埋件安装单位配合土建单位一起监督控制预埋件在浇筑的施工质量。
②保证测量仪器精度准确,使用前必须校核或经计量部门检定发现问题及时调整以防止失误或产生累积误差,造成轴线和标高超过允许偏差。
③确保基础模板支设的牢固程度,在浇筑混凝土下料和振捣时要防止撞击模板产生位移,在浇筑混凝土过程中如发生偏移,应及时停止浇筑振捣经加固调整后再进行。在混凝土终凝前对预埋件或支座应进行二次找正标高、水平度,并保证底部混凝土密实。基础支撑柱钢板或支座应设置必要的固定措施以保证位置和标高的正确。
④地脚螺栓安装完成后进行成品保护,防止碰撞、碾压等。
4 结构安装过程中连接材料的使用
4.1 螺栓的使用
在进行安装前要进行详细的书面技术交底,在各个部位使用螺栓的型号、规格,严格按照交底进行执行随时进行监督,并且要在使用过程中要加强管理,防止螺栓胡乱使用。例如某些项目螺栓的型号不多但是长短规格却很多,防止螺栓混用以长代短。
吊车梁连接为普通螺栓连接,在螺栓紧固后会在吊车运行过程中会由于动载冲击力及刹车冲力、振动力及温度变异较大等原因以前进行紧固的螺栓会松动甚至脱落。处理方法如下几种:
①将螺母拧紧后用尖锤或刚冲在螺栓伸出螺母侧面或靠近螺母上面的螺纹处进行对称点铆3～4处,破坏螺纹使螺母不能旋转从而起到放松作用。此做法破坏了螺纹以后螺栓不能松开,因此没有采用。
②使用双螺母拧紧。此种做法增加费用较多并且增加工人的工作量。
③在螺母下面垫一弹簧垫圈在弹簧垫圈下面或再加垫一平垫圈。此种做法增加的费用不多,并且基本没有增加工人的工作量,因此采用此方法。
4.2 焊接材料的使用
不同材质组成的构件在施焊前应加强技术交底,对同一构件使用不同钢材、同一批构件有不同钢材的构件对制作和安装人员分别作详细的技术交底。焊工施焊前要搞清那个部位哪一构件采用何种牌号焊条,更不能随意使用他人的焊条焊接。检查人员对不同焊条用于不同位置作重点监控,保管员发放焊条时要针对不同部位或构件发放相应的焊条并做好记录。
5 主体结构安装
由于本工程按照标准图集进行设计制作加工,在制作时与安装单位沟通较少,因此在安装时发现:钢托架与钢柱的腹板相连接,在连接处上面有柱顶板中间和下面有加劲板使得钢托架无法安装,现场只能采取在柱顶板和加劲板开洞割除部分加劲板,待钢托架就位后再补焊。此节点连接应加以深化改进如增加牛腿方式,或者在加劲板和柱顶板上预留空间待安装完成后再进行补焊。原来连接方式安装困难并且增加现场的焊接量。
6 基础整体位移处理
B、C列钢柱完毕后准备安装屋架时发现有C列有4根钢柱和基础发生整体位移,轴线偏移数据如下:南北方向:C22偏北115mm,C23偏北135mm,C24偏北138mm,C25偏北25mm。东西方向:C25-C24轴线间距偏差:-11mm,C24-C23轴线间距偏差:-7mm,C23-C22轴线间距偏差:-21mm。
分析原因:
①此地址为围海造田,回填为山皮石,海底为具有流动性的淤泥。
②钢柱桩基为先张法预应力高强混凝土管桩,回填土石层4～5米。当进行油压机基础清理淤泥施工时虽然采用预制桩围护进行,但是淤泥具有流动性导致南侧的钢柱及钢柱基础一起整体位移。
③B列、C列基础设计时没有使用地连梁把进钢柱基础进行连接,每个钢柱基础是独立的基础。
④钢柱安装完毕时,500厚混凝土地坪没有施工,所有钢柱基础没有形成一个整体进行整体受力。
根据以上原因分心决定整体位移的钢柱全部拆除,基础破除重新施工。上海某外资类似厂房施工做法是钢柱基础全部用地连梁连接起来,混凝土地坪全部施工完毕,桩和基础、地坪形成一个整体承台后才进行地面以上主结构施工。因此沿海地区类似地质、结构的厂房在施工时要合理安排施工工艺流程防止类似事故发生。
7 防腐涂装
此工程地处沿海,空气湿度大,空气含盐分高,腐蚀性强,因此对构件的防腐要求高,为了防止出现返锈现象,延长防腐的使用寿命关键是除锈的质量好与坏。除锈方式采用喷砂除锈或抛丸除锈,除锈等级不低于Sa2.5,在严把除锈质量关,杜绝死角,除锈符合设计要求后进行涂装底漆、中间漆,在施工现场安装完成后对磕碰划痕、焊缝等进行补漆后最后才进行面漆涂装。
钢结构工程的施工在我国市场越来越广阔,施工时要严格按照施工程序有计划有组织的施工,针对一些质量通病做到事前、事中控制,做好针对性的施工方案严格按照方案认真执行相信施工质量会越来越好,更能发挥钢结构的优势。
参考文献
[1] 中华人民共和国建设部.钢结构工程施工质量验收规范GB5020-2001中国计划出版社,2001.
[2] 中国建筑工程总公司.钢结构工程施工工艺标准(ZJQ00-SG-005-2003.中国建筑工业出版社.