浅析钢结构工业厂房的施工

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  摘要:钢结构工业厂房由于其具有施工速度迅速、自重轻、抗震、环保等诸多优点,使其逐渐取代了笨重的钢筋混凝土结构,成为在众多的建筑工程中设计施工的主流,并得到了普遍的认可和广泛的应用。借此,本文将主要针对钢结构的施工过程和特点进行分析,对与钢结构工业厂房在施工过程中的对应问题进行相关的讨论。
      关键词:钢结构;工业厂房;施工
      1钢结构工业厂房的特点
      1)钢结构工业厂房的优点
      钢结构工业厂房的优越性主要体现在以下几个方面:①施工简易、灵活。用于生产钢结构工业厂房的构件可以在工厂中批量生产,相对于钢筋混凝土结构的建筑来说,钢结构工业厂房施工速度快、施工简易方便、安装快捷,在缩短施工周期方面占据了绝对性的优势。②综合性能好、自重轻。一般钢结构工业厂房由于其结构上的简易,先进的材料自重较轻的特点,与其它工业厂房结构材料相比可以减轻建筑物整体结构重量的30%之多。在地基承载力较低和地质问题多发的地方,用于这种材料就具有了明显的优越性能。同时,钢结构工业厂房还具有所占空间小的特点,在现如今寸土寸金的时代里,更是得到了广大建筑设计者和建筑商的青睐。③环保。环保在现在整个人类社会中已成为了共同关注的话题,环保问题关系着人类社会的长远发展和生存质量,因此,世界各国都在不断的积极投身到环保工作当中。在这种大的潮流驱动下,钢材作为一种高强度、高能效的材料,由于其钢结构体系本身就是一种绿色环保型的建筑结构体系,其再循环利用的可能性和必然性都要比其他材料的工业厂房建筑大得多。综合上述优势,专家认为,钢结构的工业厂房无论从经济还是从长远考虑,其综合性能优于钢筋混凝土结构体系。
      2)钢结构工业厂房的缺点
      任何東西的存在都具有两面性,钢结构工业厂房同样也需要对其进行两面性的分析。它所具有的优点所有人都有目共睹,但是基于这种优点下的缺点也不容被忽视的,主要表现在以下几点:第一,防火性能差。钢结构工业厂房的主体结构由于没有钢筋混凝土和水泥混凝土的隔绝,一旦发生火险,后果是严重的。因此,从任何一方面考虑,钢结构工业厂房都应做好防火工作。第二,易锈蚀。钢的主要成分是铁,在潮湿的空气当中,很容易发生化学反应而被锈蚀。被锈蚀之后的钢如不及时处理,锈蚀的速度将会成倍增长。
      2 钢构件在工厂中的生产施工
      钢结构工业厂房的施工分两部分:一是在工厂制作;二是在工地安装。对能批量加工,需要大型设备的部件制作都放在专业钢结构工厂制作,制作完成后运到工地现场安装,这也是钢结构工业厂房的施工区别混凝土结构施工的重要一点。这一节将根据一些主要的细节谈论钢构件在工厂中的生产问题。
      1)放样过程中应注意的问题
      放样是钢结构制作工艺中的第一道工序,只有做到放样尺寸的精确,方可避免以后各加工工序的累积误差,才能保证整个工程的质量,因此在放样工作中必须注意以下几个环节:放样前必须熟悉图纸,并核对图纸各部尺寸有无不符之处,与土建和其他安装工程有无矛盾,在核对无误后方可按施工图纸上的几何尺寸、技术要求,按照1:1的比例画出构件相互之间的尺寸及真实图形;样板制出后,必须在上面标注图号、零件名称、件数、位置、材料牌号、规格及加工符号等内容,使下料工作不致发生混乱;为便于进行校核,必须妥善保管样板,同时应注意防止折叠和锈蚀;为防止由于下料不当造成废品而影响后续的工作进度,放样还应注意适当预放增加余量,如此一来既保证了产品质量,又不至于耽误施工工期。
      2)样板拼接过程应注意的问题
      在拼板时应注意以下几点:①适当放出余量,由于下料切割时焊缝会有一定的收缩量,所以应适当的放出一定的余量,在放余量时一般自动切割缝为2mm,手工切割缝为3mm;②拼板焊接前应清除焊缝口锈蚀、油迹、毛刺等,按要求开好坡口,单面坡口应在50°~60°之间,纯边高度应为1.5mm~2mm, 为确保焊接质量,焊缝、焊剂、焊丝应保证清洁。
      3)CNC(数控机床)切割时应注意的问题
      ①CNC切割必须按照下料图要求制作角度样板,经检查无误后方可使用;②考虑割切、焊接的收缩余量及组装误差,长度一般应放20mm~30mm,切割宽度误差应为±1mm;③编程后,切割机应空机运行一段时间,此时要检查并记录其运行轨迹是否与下料尺寸相符,无误后即可切割;④根据板厚随时调节火焰大小、氧气压力和切割速度,确保切口的光顺平滑。
      4)组立过程中应注意的问题
      ①当翼腹板有对接焊缝时,组立应注意将翼腹板焊缝错开200mm以上;②将腹板对翼板的中心线垂直度偏差控制为b/100且≤2mm,中心线偏移≤1mm。为满足埋弧焊的需要,翼腹板间隙应≤0.8mm。③定位焊间距一般为300mm~400mm,焊缝高度不超过设计缝厚度的2/3,焊条型号应与构件材质相匹配。
      5)制孔钢结构安装时应注意的问题
      制孔钢结构安装时所留A、B级螺栓孔应具有H12的精度,孔壁表面的粗糙度Ra不应大于12.5μm,螺栓孔的偏差允许超过上述标准。出现瑕疵时可采用与母材料性质匹配的焊条补焊,再重新制孔,绝对不得用钢块填塞。制孔方法采用钢模钻孔法,各种钻孔应全部采用钻床钻孔,以此可以有效的提高工作效率,保证构件的质量。
      3钢结构工业厂房施工中应当注意的问题
      钢结构工业厂房的实地施工工艺流程如下:细化设计→屋架放样→钢柱、支撑、屋架工厂分段制作→涂防锈防火涂料→部件运输到工地→钢柱、屋架组对焊接→钢柱吊装、连接支撑→屋架吊装、高强螺栓连接→屋架支撑连接→檩条安装→屋面板安装→围护结构安装。
      1)外界因素对施工的影响
      钢结构工业厂房在作业时的温度、空气湿度等各种外界因素都会对整体工程的质量产生比较大的影响。例如在涂层作业的时候如果温度低于5℃,就应该选用低温涂层材料;当温度大于40℃的时候,钢结构表面涂刷的油漆就会产生气泡,致使油漆不能完全附着在钢材的表面,此时就应立刻停止涂层作业,以降低损失。再如,当空气湿度大于85%的时候,构件表面将会被水蒸汽液化而成的结露所附着,此时也不易于涂层作业的正常进行。
      2)钢结构工业厂房的施工细节
      第一,施工测量。施工测量贯穿于整个施工过程当中,它是建筑物、构筑物各部分的尺寸、位置符合施工要求的保障,也是后期施工作业的关键。在后期施工当中,如果测量做得越准确,后期施工就会越容易,整体成果的质量就越高。钢结构工业厂房的施工测量相对于一般建筑施工测量而言虽较为简便,但也不容忽视。在施工前应严格组织测量人员按要求严把关,确保第一手信息的正确性,同时还做好资料存档工作,以备后续施工的实际需要。
      第二,螺栓的施工。螺栓连接是钢结构工业厂房中应用范围很广的一种钢材连接方式。地脚螺栓的坚固与否,直接关系到整体结构的稳定性。正常螺栓的连接应满足相关的施工规范标准,按照合理的规程进行连接,努力做到以精确的施工保证工程的质量。
      第三,构件吊装。用于钢结构工业厂房建设的构件,几乎都是事先生产好的。因此,在将这些构件吊装的时候,要注意提前将剪力孔清理干净,并将柱脚地板的十字线弹出,调整好位置后使其具有一定的稳定性的时候,再将螺母紧固。如此一来可以有效的避免因工程质量不合格而导致反复施工的情况出现。此外,保证钢柱的整体稳定性,避免吊装钢梁时发生杆件的变形,因此连系杆的吊装必须在钢柱吊装之后。
      钢柱柱脚的安装如图1。
  
  第四,吊车系统的安装。
      吊车梁的安装必须严格按规范从柱间支撑跨进行,因为在柱间支撑安装连接后已经事先形成了一个比较稳定的安全的刚度空间单元,这时从此处开始施工,就能保证吊车梁的安装不会影响到柱子的垂直度,同时也是保证安全施工的有利措施。吊装梁一般采用分件吊装法,图2是对钢吊车梁单机吊装和双机抬吊的吊装绑扎。
  
      在安装过程中,对端部截面误差较大的吊车梁底部要设置调整垫板,该垫板在吊车梁系统调整完后应焊接固定。制动系统的连接应在吊车梁调整固定后正式连接。当制动板与吊车梁连接的时候,为了避免连续施焊对高强度螺栓产生的不利影响,应先在制动板与吊车梁初步固定后进行对辅桁架的调整,待制动板采用点焊的方式固定后,再从中间到两侧终拧高强螺栓。
      第五,焊接。焊接时采用的焊丝、焊剂应与构件的材质相匹配。焊前应对焊丝、焊缝进行清洁。为减少焊接变形,确保焊接的质量和焊接后构件的力学性能,应根据不同的工程选择合理的电压、电流、焊接速度和焊接顺序。(1)为确保焊接接头达到标准要求,在焊接前应认真确定下列内容:①钢材的种类和特性;②焊接方法、坡口形状、焊接材料类型及特性;③切头表面的切割精度、装备要求和焊接部位清洁及干燥情况;④焊接材料的焙烘;⑤焊接条件及工艺。(2)焊条在使用前应放置烘干箱内进行烘干,不同的焊材在烘干箱中应标记清楚,分类放置,确保不发生混淆现象。同时,焊丝在使用前还应去除净油、锈等脏物。(3)对于因焊接引起变形的构件,原则上应采用机械矫直机进行矫正。对于一些不能采用机械矫直机矫正的部位,则可以采用火焰加热矫正法,但在使用此方法时应注意加热均匀,合理的控制温度范围和冷却方式。一般情况下,Q345B钢材的火焰加热矫正温度为650℃~950℃,≥350℃时不得进行激冷。(4)焊缝外观应整洁,无夹渣、气孔、飞溅、焊瘤、未熔合、裂纹等缺陷,并与母材圆滑过渡。其外观尺寸应符合设计和规范要求。(5)焊缝内部质量检验应满足相应的规定要求。(6)工地焊接:①所有底板、拼接板、盖板和加强板应焊接到结构构件上,并打好螺栓孔。腹板的预制包括对拉杆支撑及翼缘支撑的冲孔定位。除预先声明得到业主及设计院的同意的,一般不得在安装现场进行焊接或切割。②必须进行现场焊接的接头,在工厂加工时应在坡口面及接头对应的附近区域去除油、铁锈、氧化物等后,再涂上一层较薄的对焊接无害的防锈涂料方可进行操作。③进行现场焊接时,在接头的附近区域应采用必要的防风措施。④现场焊接的工艺要求和质量要求必须与工厂焊接要求相同。图3是H型钢的焊接方式。H型钢接头T型封底焊采用半自动CO2气体保护焊工艺,正、反两面由4名焊工分两组从工件中心至两头倒退进行,正、反焊工的焊枪前后距离控制在50mm~70mm范围内。
  
      第六,钢结构构件的码放问题。钢结构工业厂房在施工中是有严格的规范和次序的,为了方便结构构件安装的施工过程,应按照吊装顺序,将最先吊装的构件码放在最上方,暂时不会用于施工的构件,码放在底部。码放时還应分类码放,确保钢结构构件码放不受环境、温度、空气湿度等因素的不利影响,确保钢材不会因为这些原因发生性能方面的改变。码放地点要有专业人员全程管理,并按供货要求和提货清单理清资料。此外,码放钢结构构件的层数不得过大,以免最底部的构件受力过大而变形,层与层之间要用木方上下对齐,垫好、垫平。
      4结语
      钢结构工业厂房是目前建筑工程的一大亮点,钢结构体系的发展也将会成为未来建筑业的一种潮流。但是,如何更好的确保钢结构体系的稳定性以及在施工当中的很多细节中仍然存在着的许多问题,有待相关的工作人员进行更多精力的投入和研究。
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