高层建筑钢结构施工技术特点

来源 :城市建设理论研究 | 被引量 : 0次 | 上传用户:xuxu517
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  摘要:随着钢结构的广泛应用,钢结构的技术难度会越来越大,随之而来安装精度要求也越来越高,质量问题也会愈来愈受关注。施工过程中,根據现场适用条件,严格吊装顺序,并在吊装后严格进行初校、复校,以保证吊装精度;探索焊接变形规律,优化焊接顺序,严格控制焊接质量,切实有效地进行施工管理。本文主要对高层建筑钢结构施工技术相关问题进行了简要分析。
  关键词:高层建筑;钢结构;施工技术;质量控制
  中图分类号:TU208文献标识码: A
  引言
  高层建筑钢结构相对于以往的钢筋混凝土而言,具有很多的优势,对于建筑性能而言有很大的提升。随着我国城市经济建设的发展,对于高层建筑的需求量还很大,所以钢结构以其自身的优势,必将成为以后建筑业发展的主要趋势。在钢结构施工中,应该不断的提高施工技术水平,加强监督管理,保证高层建筑的施工质量,为我国建筑业的发展创造有利的环境。
  一、高层建筑钢结构优缺点
  1、高层建筑钢结构的施工优势
  抗震性:低层别墅的屋面大都为坡屋面,因此屋面结构基本上采用的是由冷弯型钢构件做成的三角型屋架体系,轻钢构件在封完结构性板材及石膏板之后,形成了非常坚固的“板肋结构体系”,这种结构体系有着更强的抗震及抵抗水平荷载的能力,适用于抗震烈度为8度以上的地区。
  抗风性:型钢结构建筑重量轻、强度高、整体刚性好、变形能力强。建筑物自重仅是砖混结构的五分之一,可抵抗每秒70米的飓风,使生命财产能得到有效的保护。耐久性:轻钢结构住宅结构全部采用冷弯薄壁钢构件体系组成,钢骨采用超级防腐高强冷轧镀锌板制造,有效避免钢板在施工和使用过程中的锈蚀的影响,增加了轻钢构件的使用寿命。结构寿命可达100年。保温性:采用的保温隔热材料以玻纤棉为主,具有良好的保温隔热效果。用以外墙的保温板,有效的避免墙体的“冷桥”现象,达到了更好的保温效果。100mm左右厚的R15保温棉热阻值可相当于1m厚的砖墙。
  2、高层建筑钢结构施工存在的缺陷
  钢结构材料导热快,这使得它的耐火性较差。如果遇到火灾,钢结构建筑的危险系会高于其他建筑结构。这是由于钢材本身导热快,在遇到高温时,钢结构本身的强度会急剧下降,在超高温的影响下,钢结构的强度甚至会完全丧失。而一旦钢结构的强度丧失,其承载能力就显得不堪一击,最终会导致钢结构高层建筑的坍塌。
  钢结构的抗氧化能力差,容易被腐蚀。这是由于钢材表面的铁遇到空气会被氧化,产生铁锈,而钢结构长期受腐蚀,会影响钢结构的稳定性,最终会危害钢结构的使用寿命。因此我们的高层建筑在采用钢结构时要特别注意对其进行防腐保护。
  二、钢结构施工关键技术和措施
  1、机械设备的选择、布置和装拆
  钢结构施工设备的选择与布置是确保施工质量的基础。其中塔吊是整个工程建设的核心设备,因此应对施工现场建筑物的位置、环境、条件以及钢结构自身等进行综合考虑,来进行塔吊的选择和布置。另外,还需考虑到未来塔吊拆装的安全、可靠和便捷。现在普遍采用的塔吊是内爬式塔吊,因为它不需要对楼层进行加固处理,这样在起重机位置的布设方面有较大的范围可自由选择。
  2、吊装
  吊装是高层建筑钢结构施工中最重要的工作,其施工的速度和质量直接影响着整个工程的施工进度和质量。在钢结构吊装前,应该从工程的平面和立面两个层次进行考虑,根据结构的形式、塔吊的个数和位置、现场施工条件等因素确定吊装的分区与顺序。
  在钢结构吊装时,应遵循两个原则,一是平面内的吊装应该从中心核心筒开始,然后向四周不断扩散。即从工程平面的一个中心单元开始,先对一个刚度柱网单元进行组装,顺序是先吊柱后吊梁,当这一柱网单元完成吊装和固定后,再在其左右或前后进行另外两个单元的吊装,当这三个单元全部组装完成后,最后进行较为全面和精准的校正。二是要注意竖向立体吊装顺序(以一柱三层为例)。首先安装四根钢柱→下层框架梁→测量校正→螺栓初拧→中层框架梁→上层框架梁→测量校正→螺栓初拧→测量校正→终拧高强螺栓→焊接→焊缝检测→散铺上层压型钢板与栓钉焊接→下、中层压型钢板散铺与栓钉焊接→下、中、上层钢梯、平台吊装→楼盖钢筋混凝土楼板施工。
  3、测量技术
  高层建筑的水平标高较高,通视条件差,这都使得测量的时候难度较大。所以,需要采用先进的测量仪器和测量技术,才能保证测量的精准性。在进行测量之前,应对测量的位置与基准点、基准线等进行合理的布置,正确选择测量方式和高程传递数值路线;在测量时,合理应用施工测量的仪器和设备以实现测量放线目标。目前比较先进的方法是双重控制网,其利用定位系统测设周边建筑物的屋面基准点,利用高精度全站仪等测量手段,实现有效准确的测量。
  4、钢结构框架梁与钢柱的连接
  高层建筑钢结构的施工少不了框架梁的搭建,框架梁的稳定能为钢柱的连接提供帮助,在材料的选择上一般采用H型钢,在进行钢柱连接过程中的材料常采用连接性较好的刚性材料,保障钢柱的贯通性,整个框架梁分为上下翼,分别在钢柱内部执行横加肋力,区分钢柱与框架梁的连接点,在连接时,注意框架梁的不同编号,这种编号是为了对每个钢柱进行连接部位的辨别,防止出现连接重复性。框架梁的安装设计要在悬臂梁上执行,悬臂梁上会有框架梁所需要的连接点,但是同样会有上下翼缘,为了避免钢柱连接出现脱落,可以采用在腹板上执行贴角焊接,在钢柱的一头刨开一个剖口,利用高熔点溶解透析进行焊接,在腹板上进行连接的椭圆孔尺度要符合螺栓孔的直径大小,整个框架梁钢柱连接过程都要仔细,确保高层建筑施工的精确度,连接的质量。
  5、钢结构高强螺栓连接技术
  (1)节点处理技术
  高强度螺栓连接应该在其结构架设调整完成后,再对接合件进行相应的矫正处理,从根本上对接合件的变形、错位和错孔等问题进行消除,板束接合摩擦面要贴紧后进行安装高强度螺栓。为了使得接合部板束间摩擦面贴紧的效果更好,先用临时变通螺栓和手动扳手紧固、达到贴紧为止。
  (2)螺栓安装技术
  高强度螺栓在节点全部处理好后即可以进行安装工作,在安装时需要保证螺栓穿入的方向一致,同时还要充分的考虑到施工的便利性,当在箱形截面的接合部位进行螺栓的插入时,可以按其方便操作的原则,可以从内向外,或是反方向进行,对于有垫圈的,则将垫圈有倒角的一侧面向螺栓插入,对于无法将螺栓穿入时,则需要用绞刀对螺孔进行修整后再穿入,避免强行进行穿入,修整时的铁屑不能掉入叠缝中,修整完后需要将周围的毛剌用砂轮除去。
  (3)螺栓紧固技术
  在对高强螺栓进行紧固时,则需要按照初拧、复拧和终拧的顺序进行,所以在紧固时,利用初拧来减少螺栓所导致的钢板变形,而复拧则是在初拧的基础上进行的重复坚固,复拧与初拧所做的扭矩值是相等的,最后需要进行终拧,从而使高强度螺栓达到紧固的目的。
  6、焊接技术
  钢结构构件的制作是确保施工质量的前提和基础,而高层建筑钢结构的组成构件都是利用焊接技术进行连接的,焊接作业多在高空,再加上气候的影响,很难控制和保证施工的质量和安全。因此在焊接过程中要注意很多方面的问题。
  (1)在焊接的顺序上,在平面内应从建筑平面中心向四周扩散,采取对称结构和节点的全方位对称的顺序焊接;在竖向上采用上层框架梁、压型钢板支托、下层框架梁、玉型钢板支托、焊接检验的顺序焊接。柱与柱焊接要由两人从两面相对并且等温、等速对称焊接;柱与梁节头的焊接先对H型钢下翼缘板施焊,然后再焊接上翼缘板。
  (2)在焊接的工艺上,为了减少因焊接热量而产生的结构变形,确保钢结构构件的几何精度,钢结构焊接大多采用小线能量的二氧化碳气体保护焊。对于箱形或工型杆件采用埋弧自动焊工艺,可以提高焊接效率。另外由于焊接过程中出产出大量的热,可能会造成钢结构构件发生收缩变形,除了可以采用热和机械方式进行矫正外,还可以在制造工艺上采用变形工艺、强制约束工艺和控制焊接顺序、方向等手段减少焊接的变形。
  (3)在焊接的质量上,不能出现焊缝、焊瘤等现象,以保证钢结构的質量。因此在钢结构施焊前,应对焊条进行检查,保证焊接过程中使用的焊条都是按仿单和操作规程的。焊缝表面不得有裂纹、焊瘤,一、二级焊缝不得有气孔、夹渣、弧坑裂纹,一级焊缝不得有咬边、未满焊等缺陷。最后要对一、二级焊缝按要求进行超声波探伤和无损检测,防止忘记施焊、未采用弧板施焊等情况的发生。
  三、施工过程中的质量控制
  1、原材料
  工程使用的钢材、钢铸件、焊接材料、涂装材料、紧固件等主材、辅材的品种、规格、性能等要符合现行国家产品标准和设计要求。同时,进口材料的质量也要符合设计和合同规
  定标准的要求。如果材料有复检的要求,必须根据设计和国家有关规范要求进行复检。钢部件及零部件加工质量主要控制的是:零部件的几何及外形尺寸、制孔的尺寸、变形量。如果不检查就会对构件的组装和结构安装质量造成直接的影响。
  2、焊接施工
  焊接在钢结构的连接中逐渐处于主要的地位,它既是由钢板或型钢组成各种钢构件的基本连接方法,又是各种钢构件间连接的一种重要方法。因此在钢结构施焊之前要做到以下几点:第一,根据施工图纸及有关规范编制焊接工艺;第二,检查焊条的合格证,按说明书要求使用,注意焊缝的表面不得有焊瘤、裂纹;一、二级焊缝不可以有夹渣、气孔、弧坑裂纹;一级焊缝不得有咬边、未满焊等问题;对一、二级焊缝要按照要求进行超声波探伤检测,在规定的焊缝和重要部位要检查焊工的钢印。
  3、涂装施工
  在钢结构的使用过程中,涂装质量起着重要的作用。在不同场合下,钢结构的使用都有着不同程度的腐蚀,钢结构件受到腐蚀以后,它的使用年限和承载能力、抗拉、抗弯、剪切能力会很大程度的降低,腐蚀严重的话还可能造成重大事故的发生。施工单位常常忽视钢结构的防腐,有的施工单位只注重外表质量,对内在质量管理检查不严格,这就要施工人员认真按照施工规范施工,质量人员按照规范严格检验,确保钢结构的涂装质量。钢结构在涂刷之前,涂刷的构件表面不可以有焊渣、油污、水和毛刺等异物,涂刷遍数和厚度要符合设计的要求。
  4、安装施工
  4.1柱脚螺栓应准确、稳定
  对于预埋的柱脚或柱顶螺栓,它们的位置必须精确到位,否则安装时会造成对不上柱脚底板螺栓孔的问题。目前较好的办法是:先用多道钢箍将柱脚螺栓焊成固定的骨架,在薄钢板上精确钻出柱脚螺栓的位置,即套板。模板安装的时候,再用“套板”套紧柱脚螺栓的外露部位。等到周边的混凝土浇筑振捣完成并且初凝之后,再检查柱脚螺栓的轴线和标高,偏差要小于2.0mm。“可调柱脚螺栓”在混凝土没有固化之前,要承担其上的施工荷载和结构自重。
  4.2高强度螺栓应自由穿入螺栓孔
  要想保证连接螺栓自由穿入螺栓孔,就必须保证钢构件的制作精度和安装精度。如果强行打入,就会损坏螺纹,造成无法紧固或紧固能力降低。如果不能自由穿入,情况严重的要用焊条补焊填孔,焊条的力学性能要与母材力学性能相当,再在现场用“磁座钻”重新钻孔。情况不严重的话,可以用铰刀扩孔,扩孔数量要征得设计方的同意。有些单位用“冲钉”锤击扩孔,孔边可能会因此产生微裂纹,导致孔壁周边产生冷作硬化的现象。这样不仅会降低钢材的疲劳强度,还会使孔边的钢板表面局部不平整。所以冲钉”扩孔弊病多,不适合采用。
  5、施工验收阶段的质量控制
  钢结构工程在施工结束后需要考虑钢结构焊接检测的相关特点进行验收,如钢材在潮湿、存水或是酸碱盐的环境条件下很容易生锈、锈蚀,其修饰的程度需要由界面的厚度变化来反映。因此未完成的工程也要进行验收和盘点,做到不遗漏,完善钢结构工程的收尾工作。
  结束语
  钢结构施工是一项极为复杂的工程,需要我们平时多做总结和思考,在施工的过程中必须掌握其施工要点,并严格按照相关规范执行操作。平时也需要我们多向同行成功人士学习,为钢结构的施工做好准备。
  参考文献
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