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1.钢混结构在高层建筑施工中的应用
钢管混凝土属于钢混结构范畴,其主要特点是充分发挥了混凝土和钢材的优势,钢管由于灌入混凝土,其稳定性得到提升;混凝土受到周围钢管的约束,其抗压能力获得提高。该组合结构具有高强度、轻质、抗冲击性能优良及耐腐蚀等诸多优点。钢管混凝土除了具备以上优良特性外,在施工方面同样优势显著,由于钢管的约束作用,可不搭设模板;钢管能够代替混凝土柱中的主筋及箍筋,省去了钢筋笼的焊接工作,因此,极大地降低了施工周期。最适合应用在高层建筑、大跨度桥梁等工程结构的承压构件中。
钢混结构对于钢管的要求较低,钢管既可选用无缝形式也可选用焊缝形式,其中钢管混凝土最小直径应不低于10cm,直径过小的钢管增加了混凝土的灌注振捣难度;为了保证浇筑过程中钢管的约束强度,壁厚应不低于0.4cm。为了保证钢管混凝土的刚度,所灌注混凝土标号不应低于C40。钢管混凝土融合钢筋和混凝土的各自优势,在具体施工过程中应兼具二者的特性。以下是具体施工特点分析。
1.1钢管
绝大部分钢混结构中,均选用卷焊钢管,对焊缝的要求较低,一般选用直缝,保证焊缝在受力条件下不容易出现应力集中问题,卷制方向应用钢板的轧制方向相同。卷制内径根据钢材类型而定,高层及大跨桥梁结构中使用最广泛的16Mn钢板,其卷制内径应不低于钢板厚度的40倍。卷制前应先开坡口,坡口位置应与卷轴正交。
1.2钢管拼装
为了保证运输不受限制,单个钢管单元长度不应大于10m,对于高层建筑中的钢管混凝土拼装作业,钢管预制长度应该根据施工现场的吊装能力而定。钢管单元在焊接过程中,必须保证钢管内肢管平顺,应严控焊接应力引发的钢管内肢管变形问题,为了尽可能降低焊接对肢管的干扰,应采取反向焊接的方式,在钢管两侧对称施焊,以冲抵焊接带来的微变形。对于直径较小的钢管,应选择固定点焊;直径较大的钢管,可选用光圆钢筋焊接于钢管接口处,起到支撑作用,为了提升焊接质量,可在钢管内壁加设内衬。焊接顺序的确定要以尽可能降低变形为主要目的,焊缝通过检测后方可在焊缝处进行防腐蚀保护。
1.3钢管混凝土结构灌注
由于钢管混凝土结构省去了柱内钢筋笼的编制,因此,便于进行混凝土现浇作业。为了确保钢管内混凝土完全密实,浇筑面应略高于钢管端口,并采用振捣棒均匀插捣。当钢管混凝土直径大于40cm时,除进行必要的插捣外,应采用板式振动器均匀振捣。对于少部分直径过大的钢管混凝土,为了保证内部混凝土密实,还应采用加速振实法。钢管混凝土结构一个施工单元内,混凝土浇筑作业必须一次性连续完成,需要加设施工缝时,应临时关闭管端,以防异物坠入。
当混凝土浇筑作业临近尾声时,应使得浇筑面略高于端口,并将预留的排气孔板贴实于端口,并迅速焊接,待所浇筑混凝土强度达到设计强度的70%以上时,再将压实于端口的排气孔板同端口焊接。
2.1钢筋及型钢
为了确保框架结构中梁柱交叉位置末端钢筋的相互独立,在柱结构型钢施工中,在型钢腹板位置应预先钻孔,保证梁端钢筋顺利穿入且互不影响。钻孔大小既要满足梁端钢筋的最大直径,还应尽可能减小腹板开孔对型钢承载力的削弱作用,工程实际中,腹板开孔直径一般介于5-6mm。对于梁柱交叉位置及型钢翼缘附近,在浇筑混凝土的过程中不易排尽空气,因此,在浇筑前应预设若干排气孔道。
2.2混凝土模板架设及现浇作业
为了保证混凝土模板的稳定性,应将梁底部的固定螺栓置于钢梁下弦处,盖板应选用可拆解模板搭设,从而提高模板的利用率,g接降低施工费用。在具体的钢结构施工中,必须严格依照钢结构行业规范中要求的施工顺序进行,混凝土浇筑也应遵照相关混凝土施工规范,对于型钢翼缘等容易出现混凝土不密实的位置,应加强振动操作,保证混凝土结构整体质量安全可靠。
3.高层建筑钢结构施工中的独特要点
文章编号:2095-4085(2015)05-0085-02
1钢结构分析
高层建筑的迅猛发展,钢结构建筑的广泛使用是其明显的标志,所谓的钢结构就是以钢材为主,通过钢柱的安装、钢板的焊接以及螺栓的连接从而形成的建筑结构,并且拥有诸多的优势。在施工过程中,钢结构的配件可以直接进行工厂化生产,也可以随时进行安装,使用空间相对广泛。
在整个施工中,只需要花费较短的时间,且材料购买不会耗费大量的资金,满足施工可靠性与安全性的双重要求。传统的钢筋混凝土结构会在受到一定的抗压之后,很容易影响建筑质量,由于钢材比钢筋混凝土的抗压强度大,并且其拥有较强的固定性,有利于导热处理,其本身强烈的耐火性能也可以维持建筑物本身的抗火性,建筑结构需要较多的材料,很容易带来成本方面的压力,但是钢材料可以循环使用,这样就避免过渡的浪费材料。
当然,存在优势的同时,钢结构要存在一定的局限性,钢结构必须通过防火涂料的涂刷,才能维持其稳定的抗火性,但是防火涂料价格偏高,这样会提升购买耗费的成本,钢结构表面的铁离子很容易与氧气发生相互的化学反应,导致生锈的现象出现,进而将其余的钢结构配件腐蚀,缩短钢结构使用寿命,降低整体质量。
2施工关键技术
2.1设备选择
由于高层建筑施工基本上都属于高空作业,为了满足工程的顺利开展,需要施工机械设备来运输材料,所以,合理的选择设备才是工程质量。在整个高层建筑施工中,塔吊是最核心的设置。在选择设备之前,需要对现场的施工环境、钢结构自身以及位置等加以考虑,然后选择合理的塔吊进行安装,同时再考虑到施工之后可能出现的变化性因素,确保施工的安全进行。目前,内爬式塔吊是最常用的设备之一。
2.2吊装
就高层建筑施工现场的分析调查来看,高层建筑钢结构施工一般都会选择自升式塔式起重机这一种吊装设备。在建筑施工中,吊装是极为重要的一个环节,是否能够准确操作,会直接影响高层建筑的质量。在进行吊装之前,需要对结构的现场施工条件、结构形式以及塔吊装置来对吊装的顺序与分区加以确定。
在具体的操作中,对起重机的载重也需要严格按照其最大的起重重量来控制,并且随着高度的增加,其载重会逐渐减小。吊装钢结构一般分为平面内吊装和竖向立体吊装两个方面,而不同的吊装,其吊装的顺序也会有所差异。
平面吊装需要从中心的核心筒开始,然后在进行周围的吊装与固定;竖向吊装则是从下往上的吊装,先吊装下层的框架梁,然后在中层与上层框架梁,在固定的同时,还需要做好随时的测量,最后再进行楼盖钢筋混凝土楼板的施工。其中,钢结构柱还需要依照一定的比例进行,一般来说,需要24根,才能满足钢结构稳定性的要求。
2.3测量技术
由于高层建筑本身的水平标高过高,会对测量产生一定的影响。因此,需要利用先进的仪器进行测量,同时还需要注意:
第一,考虑到高层建筑实际情况,按照基准线和基准点进行合理布置,之后再选择恰当的方法进行测量。
第二,为了满足放线的目标要求,应该选择好测量仪器与设备,确保测量数据本身的准确性。对于高层建筑的钢柱垂直测量方式,具体如下图1所示。
2.4焊接技术
第一,选择高性能的焊接设备,一般使用二氧化碳保护焊。
第二,正确选择焊接方式,如果在进行平面内的焊接,就需要按照先中心,后四周的扩散顺序进行;在竖向焊接时,阴干按照上层框架梁、压型钢板支托、下层框架梁、玉型钢板支托、焊接检验的顺序来进行焊接;一旦需要焊接柱与柱之问,需要由两位焊接人员同时进行焊接,并且在焊接途中做好焊缝层的及时清理。
第三,在焊接过程中有大量的热产生,如果冷却较慢,很容出现钢结构变形。所以,为了避免合一现象,可以进行焊接方法的选择,同时进行强制约束工艺和变形工艺。对于工型杆件或者是箱型杆件,可以选择埋弧自动焊工艺,这样有利于焊接效率的提升。
随着现代城市化的不断加快,我国的城市建设行业高层建筑的施工也在不断的增加,从而不断将城市发展进步的情景体现出来,同时促进高层建筑钢结构技术的进一步创新。但是,当前高层建筑在施工过程中仍然存在着不足,这就要求施工企业要重点考虑高层建筑钢结构施工技术的质量和安全性,从而进行科学合理的分析,弥补高层建筑在施工过程中的不足,所以对高层建筑钢结构施工技术要点的具体分析具有十分重要的现实意义。
1高层建筑钢结构的基本论述
在高层施工过程中应用最广泛的一种施工技术就是高层建筑钢结构施工技术。极快的施工速度以及极高的工业化强度两大特点是高层建筑钢结构特有的。高层重型钢结构施工、钢和混凝土组合结构施工以及大跨度空间钢结构施工等都是高层建筑钢结构施工包括的类型[1]。但是,高层建筑钢结构本身也存在着一定程度的劣势,钢是一种金属材料,其具有极强的热传递性,这就导致高层建筑钢结构的热传递性非常强,如果高层建筑发生火灾,那么就会破坏整个高层建筑,因此造成无法预算的损失。所以,施工人员在施工过程中,如果利用到高层建筑钢结构施工技术,首要做好安全性的防范,使施工质量和施工过程都要达到一定的标准,从而使整体的施工效益不断提高。
2高层建筑施工的现状
目前,我国的经济和科技在经济全球化和信息化的推动下得到了迅速的发展,其也积极的推动了我国城市现代化的发展。在高层建筑数量快速增加的阶段,不但要适应多样化的社会现状,更要对高层建筑的质量和技术十分重视,因此要不断创新和完善高层建筑施工技术。根据高层建筑施工目前的现状,要对高层建筑施工逐层的施工特点进行全面的把握,从而在一定程度上提升施工的效率和时间,使施工过程中各个工序之间的衔接能够不断加强,同时,还可以强化总承包的管理力度。在具体的实际施工过程中,要想在一定程度上提升垂直运输体系的施工效率,就要将高层建筑垂直发展的特点以及紧密的施工进度作为基础。在高层建筑具体的施工过程中,施工人员要根据搞成建筑施工环境的实际情况优化高层建筑钢结构的施工技术,同时要对施工作业中的安全性和稳定性进行进一步提升。在整个高层建筑施工的具体过程中要与实际的状况相结合,从而使我国高层建筑施工技术的成熟度得到进一步的提升。
3分析高层建筑钢结构的施工技术
3.1逆向施工技术
高层建筑钢结构施工技术中逆向施工技术包的应用含了对中间支撑柱的浇筑的环节以及对修筑地下的连续墙与向上逐层建设的地上结构等多个方面的建设,相对于顺向施工技术来说,逆向施工技术在高层建筑钢结构的施工过程中具有三个特点:(1)在科学合理布置构筑物和管线以后,建筑面积扩大的目的主要是通过规划地下连续墙的方式来得以实现的;(2)对高层建筑的逐层浇筑利用逆向施工技术来完成,能够使地下室的内部支撑起整个地下室,这样就可以将基坑形变的可能性降到最小的程度;(3)在高层建筑的施工过程中应用逆向施工该技术,可以一同施工高层建筑中的地上结构和地下结构,并且能够将高层建筑中地下室多次施工的时间降到最小的程度,从而使高层建筑钢结构整体的施工效率在一定程度上得到提升。
3.2预制模板技术
从总体上来说,在高层建筑的整个施工过程中,严重影响建筑的施工质量以及施工的成效的因素就是施工的工期,对于高层建筑施工来说,其具有更大的影响力度[2]。在高层建筑具体的施工过程中主要应用的的施工技术具有结构特征的复杂性以及极高的重复性,这就导致在施工的的过程中,不但要对施工技术的具体化十分重视,还要注重考虑施工工期的合理化。在高层建筑的施工过程中,控制和安排施工的工期主要是利用滑模法和爬模法,这样不但能使施工工程的各个环节能够井然有序的衔接,而且能够为施工的质量以及合理化的施工工期提供有利的保障。高度的机械化和良好的整体结构性是预制模板技术具有的特点,从而为科学胡按惯例施工的工期以及施工的质量提供了保障,在实际应用预制模板技术还可以将施工的工期大大缩短以及在一定程度导航降低和优化施工的成本,进而使整个工程的利润收益达到最大化。
3.3钢结构施工技术
由于科技技术水平的不断发展,钢结构技术被广泛应用到高层建筑的施工过程中,并且不断改良钢结构施工技术,使其能够更好的适应社会的多样化发展,从而保障了施工的质量和安全[3]。一般情况下,会将钢结构的极快的施工速度和极高的工业化程度融入到高层建筑的实际施工过程中,从而广泛的推广到重型钢结构和大跨度空间的钢结构与混凝土组合的建设当中。但是,钢具有极强的热传递性,这就导致高层建筑钢结构的热传递性非常强,如果高层建筑发生火灾,那么就会破话坏整个高层建筑,因此造成无法预算的损失。所以,施工人员在施工过程中,要高度重视防火设备。在高层建筑钢结构的施工过程中,要用大型塔吊对钢结构进行施工,而且高层建筑钢结构的安装方面效率的高低是由塔吊自身的起重功能直接决定的。因此,这就需施工管理人员要全方面的检测和试验高层建筑钢结构的施工技术,从而保障衔接技术方面的质量和安全,进而提升整个的施工效率。
3.4泵送混凝土技术
在高层建筑施工过程中使用的重要技术之一就是泵送混凝土技术。强度高一级数量大是混凝土本身具有的特点,当前整个施工中的关键部分就是混凝土的使用,但是在使用混凝土时,对于施工技术的需求就要泵送技术要实现,利用泵送混凝土技术可以使搞成建筑的施工效率得到大幅度的提升[4]。在高层建筑钢结构的施工过程中应用泵送混凝土技术,可以为钢结构的稳定性、安全性以及整个工程的施工质量提供有利的保障。
3.5安装螺栓的技术
高层建筑钢结构施工过程中重要的一个环节就是安装和焊接高强度的螺栓。穿入螺栓的工作顺序是由内到外的,不能强行穿入,要专业的施工人员利用专业的铰刀调整不符合螺栓体积的螺孔,直到螺栓能够顺利的穿过螺孔为止,最后要固定螺孔[5]。在安装钢结构高强度螺栓的过程中,要进行分步安装且一定要根据建筑钢结构节点的大小来进行,但是,高层建筑钢结构的节点也具有一定的差异性,可以分为大型的和小型的。安装螺栓在大型节点的时候,穿入工作是开始阶段,然后固定阶段是在完成穿入工作以后的钢结构普不变形的基础上进行的,螺栓的完全固定是最后需要完成的工作。
4结论
综上所述,城市发展程度的重要标志之一就是高层建筑的建设,其也适应了城市发展多元化的需求,但是其在数量逐渐增加的同时也要保障高层建筑的质量与安全,从而使施工人员和住户的安全得到相应的保障。这就要求在施工过程中运用专业化的施工技术,合理优化和改革高层建筑钢结构的施工技术,从而使高层建筑的施工质量和安全得到保障,进而加快城市现代化的速度。
参考文献
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[3]晁越,王国栋,姚皓凡,等.高层建筑钢结构施工技术要点分析[J].居业,2016(08):101,103.
一、 高层建筑钢结构的优劣势分析
1. 优势
(1)空间大:目前,钢材的抗侧弯及抗压强度都能达到混凝土的 1.5 倍左右,也就是说当处于相同情形下,利用钢结构能有效减小截面,这样就可以增大实际所用的有效空间。
(2)施工周期短:在高层建筑中适用钢结构,其构件可以由厂家制作,而钢结构也可以在现场加以安装。在具体的安装中,无需设置过多的脚手架,而且采用的压型钢板可以当作混凝土楼板的永久性模板。此外,在高层建筑施工中混凝土施工能与钢结构安装之间交叉进行,从而最大化缩短了施工的工期。
(3)能循环再利用:对于钢结构建筑物而言,其施工建材可以实现钢材的再生利用,这样便有效减少了建筑垃圾,明显比其它建筑结构有优势。
2. 劣势
(1) 耐腐蚀性不强:钢结构适用的钢材表面有大量的铁元素,其铁原子容易与空气发生氧化作用而产生氧化铁锈,这种锈蚀作用能引起应力的集中,从而对钢结构的适用造成威胁,使得钢结构提前破坏。
(2) 耐火性差:如果遇到了火灾,钢结构建筑钢材导热系数过大,其耐火性能较差,使得刚才屈服强度及弹性模量等会随着温度的上升而急速降低。比如说,当温度分别为350度与500度时,钢材强度分别下降30%与50%;若温度达到了600度,那么钢材结构的刚度与强度几乎全部丧失。
二、工程概况
某高层建筑采用的是钢结构,因而属于钢结构高层建筑工程项目,主要有三个部分:塔楼、配楼与连廊。塔楼地上有35层,地下也有4层;该建筑的总面积达到了约79000m2,属于全钢结构建筑,总钢材构构件的质量达到了15000吨;外轮廓主要由折线柱组成的双曲面,这给安装及测量都带来了极大的困难;其中钢材选择的是 Q345GJC,板厚最大为10cm,因此焊接的时候难度系数较大。
三、高层建筑钢结构施工技术探析
对于本工程建设而言,其施工技术主要包括了这些内容:塔吊选择、布置及装拆;构件进场、验收与堆放;吊装;测量控制;焊接;工期及质量控制;安全施工等。具体而言,可以用图1来表示钢结构的安装工艺:
1. 施工前准备
开展施工之前,相关监理人员必须对工程图纸及相关工艺技术进行了解,熟悉技术条件与规范标准,对于设计图纸的意图应充分领会,要加强重点与难点的理解;及时组织相关专业技术人员做好图纸会审工作,检查图纸中可能出现的漏、缺及错等问题,力求将问题扼杀在施工前,从而减少图纸带来的工程质量及进度问题;做好施工图纸交底,进而对接下来的工作做好方案编制,并交予相关专家进行论证,待审核通过后方可进行施工。
2. 塔吊选择、布置及装拆
对于高层钢结构工程建设而言,绝对不能缺少塔吊,可以这样说,塔吊当属整个建设的核心设备。在进行塔吊选择与布置时,应根据建筑物的现场实际情况与钢结构自身的因素等结合加以考虑,还要保证塔吊在装拆过程中的方便、安全及可靠。对于本工程中,优先选择的是爬式塔吊,这样就可以不用对楼层进行加固也能施工,同时起重机在布设位置的时候也有着很大的自由度;爬式塔吊安装钢结构,对塔吊起重幅度及能力的要求没有其它类型塔吊那么苛刻;同时,采用爬式塔吊在造价上也要低于同类起重机的造价。具体而言,本工程的塔吊高度设计为150米,采用塔吊的塔身高度为180米左右,若要考虑地下部分则需要设置200米。此外,基于爬式塔吊同类中的比较而言,采用内爬式塔吊应在本工程中的造价最低,因此选择内爬式塔吊。
3. 吊装
吊装当属钢结构施工中的龙头工作,其速度与质量将直接影响整个工程施工。在进行吊装之前,需要充分分析结构的平面与立面形状、塔吊数量与位置、结构形式及现场的施工条件等,通过这些方面的详细分析之后确定最终的吊装分区及顺序。对于本工程,初步划分为了两个作业区(东区与西区),分别通过两个作业组来完成两个区的构件吊装。本工程采用这种方式,使得“区域吊装”和“一机多吊”相结合,恰当地解决了施工工期紧和工程量较大的矛盾。在对工程进行测量的时候,首先应注意的是各个工序之间存在着相互联系,也存在着相互制约的关系,因此必须合理选择测量方法,以使其对工程测量的进度及精度影响最小。根据多方面的考虑,本工程采用的是“预先控制”和“跟踪校正”结合的方式。总的来说,就本工程中的竖向吊装顺序应为如下所示:
安设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/散铺与栓钉焊接上中下层钢梯及平台吊装楼盖钢筋混凝土楼板施工。
4. 焊接
在焊接的时候应把握好以下几个方面的内容:1)保证焊接质量。第一,焊缝的表面不能出现裂缝与焊瘤;第二,一级焊缝不能出现咬边和未满焊等诟病;第三,一二级焊缝不能出现夹渣、气孔及弧坑裂纹等;最后,焊缝完成之后必须进行无损检测。2)焊接的顺序。第一,平面内焊接:从中心向四周扩散,采用结构、节点及全方位对称的顺序进行焊接;第二,竖向上焊接:焊接顺序依次为L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;第三,柱柱焊接采用两人为宜,相对且两面等温与等速进行焊接;第四,柱梁节头焊接先对 H 型钢下翼缘板施焊,然后再焊接上翼缘板。3)焊接工艺。本工程钢结构焊接的难度十分大,除了钢板较厚之外,还在于结构为双曲面,在设计中适用了斜撑与斜柱,使得立焊与斜立焊较多。加上本工程某段时期较为紧迫,使得工程量的巨大与之产生了矛盾,因此焊接出现了麻烦。
为了解决这种困难,我们在具体的施焊中采用了二氧化碳气体保护半自动焊来进行立焊、斜立焊等施工,从而有效解决了上述矛盾,取得了一定的成效。
5. 安全施工
对于本工程而言,在具体的施工中必须做好相关安全措施,具体而言,应包括以下几个方面的内容:第一,施工人员在进入现场之前必须做好自身安全准备,比如说佩戴好安全帽,冬天构件表面易结霜应系好安全带、穿防滑鞋,穿着防护用品(如护目面罩、电焊手套等)等;第二,临时拆除的零部件应放置在工具袋中,若没有工具袋则应拿稳当,切勿乱扔乱放;第三,应检查起重设备及吊具等是否满足了相关要求,不满足则坚决不能使用;第四,在吊柱时应在外墙安设安全网,吊框架时则应架设临时的活动式走道,焊接时应搭设操作平台,同时及时铺设楼层压型板确保施工的安全;第五,要有严格的管理体系,派遣专人进行工程的防火安全监管,确保各类操作都符合相关的规范要求,同时做好施工安全教育工作,做好每天的监察工作。
四、结语
综上所述,我国进入 21 世纪之后,城市经济发展迅猛,高层建筑逐渐增多,相关建筑用材需求也就越来越大。钢结构与钢筋混凝土结构相较,钢结构有着强度高、自重轻及施工快等优势,因此在高层建筑中运用逐渐普遍。高层建筑钢结构施工中,应做好各个步骤的准确到位,同时要不断进行相关技术的研究与探索,从而使得施工技术更上一层楼。
参考文献:
[1]李进.高层建筑钢结构施工技术与管理[J].中小企业管理与科技,2010(16).
一、我国钢结构施工发展背景
随着我国经济技术的发展,我国的各行业的技术指标越来越向欧美看齐,在某些领域,甚至有超过国外发达国家的势头,我国钢结构的技术日臻成熟,钢结构在与其他传统建筑结构相比上具有不可比拟的优势,因此,研究钢结构施工技术要点具有巨大意义。我国的钢产量一直居于世界前列,具有发展工业化住宅建筑先天优越条件,正确认识钢结构技术在住宅中的运用,对钢结构住宅技术的推广和发展完善我国住宅工业化体系具有十分重要的意义。
二、高层建筑钢结构的特点
高层建筑钢结构是以钢材为主要结构支撑体系的,由于钢结构的自重轻,构件预制等原因,使其具有建造速度快、抗震性好等特点。但钢结构也有自身的一些缺陷.下面就钢结构的优、缺点进行介绍:
1.高层建筑钢结构的优点
1.1.施工周期短
钢结构构件多在工厂中进行预制,通过车辆运输至施工现场即可使用,加之机械化施工方法的普遍应用,钢结构建筑的建造速度都非常快。相比于传统的钢筋混凝土结构,无需考虑混凝土达到设计强度才能进行下一道工序的停留时间,钢结构建筑的建造速度是传统建筑建造速度的4倍以上。
1.2.自重轻
普通的高层住宅建筑如采用钢结构,则其自重可以大大减轻。其上部的自重仅为传统钢筋混凝土结构的1/15.1/10,而下部基础的自重为传统建筑结构的1/4~l,3,大大减少了施工材料的用量与降低了地基承载力。
1.3.方便于机械化施工
钢结构构件在施工现场安装时使用塔吊就位,并用高强度螺栓安装固定,其施工过程简便,操作技术易掌握,可以大规模开展应用机械施工方法。
1.4.适应性强
钢结构的形式与色彩可以多种多样,根据建筑设计的要求,可以建造出各种各样的效果,而且建筑外观的色彩也可以随着外覆涂料的颜色进行变化,这一点是传统的钢筋混凝土结构无法相比的。
2.高层建筑钢结构的缺点
尽管高层建筑钢结构的优点很明显,但它也有其自身无法消除的缺点。
2.1.耐火性能差
由于钢材是金属制品,其导热系统要远大于钢筋混凝土结构,因此,当钢结构建筑发生火灾后,热量可以沿着钢结构构件迅速传递,当温度达到600。C,钢结构基本丧失了其应用的强度和刚度,导致建筑的垮塌。因此,高层建筑的防火设计是钢结构设计的重要一环,其防火设计需要考虑更多的安全措施。
2.2.耐腐蚀性差
由于钢筋混凝土结构由耐腐蚀的混凝土包覆钢筋,其耐腐蚀的性能要比钢结构强。因此,在钢结构建筑进行设计时,必须充分考虑建筑的防腐的问题。
三、高层建筑钢结构施工技术控制措施
1.机械设备选择
在机械设备的选择上应根据结构的实际情况,选用合理的吊装机械,这是钢结构吊装最重要的工作。目前,塔式起重机是钢结构高空吊装的主力设备。而履带吊门式起重机可以作为低空吊装以及构件驳运的辅助机械。目前得到快速发展的液压集群千斤顶可以用于大型构件或组件乃至整体结构的提升、平移和旋转就位作业。
2.测量技术配备
适用完好的仪器,精心布设测量基准点和基准网,选择正确的测校方法和数值传递路线,是工程测量的基本要素。超高层由于结构高,通视条件差等因素的影响,结构测量的难度很大。目前比较先进的方法是建立双重控制网,选用GPS定位系统进行测量基线网的测设,并以高精度全站仪为重要手段,进行构件空中三维坐标定位。
3.焊接技术
高层钢结构构件多数采用等强焊接连接,不仅焊接量大,而且质量要求高。高空作业,安全控制难,气候影响显著。因此,需要根据不同的钢材特性和现场施工条件,选择合理的焊接工艺、设备和材料,关注高空施焊的操作条件,培训熟练的焊接技工,落实防风防雨的技术措施,适时进行无损检测等,是钢结构现场焊接作业的关键所在。此外,焊接方案也必须从保证焊接质量、提高焊接功效、减少焊接变形等因素进行综合考虑。
4.施工仿真分析技术
在施工(焊接、施工荷载等)和自重作用以及环境的影响下,结构会不断发生变形,如果不加以控制,会造成安装的困难和精度的不可控制,甚至留有安全隐患。因此需要事先对各种因素引起的结构变形和内力进行计算分析,并结合现场实测数据掌握结构在各个施工阶段和各种环境条件下的变形规律,指导结构施工。预变形技术是解决这个难题的有效方法。预变形技术即在施工全过程仿真分析的基础上,得到结构施工过程中连续变化的、不断积累的节点变形值,通过加工调整构件长度和施工中预先反向节点变形值的手段,来最终达到施工完成时结构处于设计的初始几何位置的方法。
5.实时监控技术
在施工过程中,情况在不断的变化,仿真计算的结果和实际有时也会有比较大的差异,为保证施工过程的可控和安全,运用实时监控技术就变得非常重要和必要。现代化的监测设备,可以实时跟踪结构施工过程中关键部位的位移和应力变化,使结构施工的准确性和安全性得到保证。
6.气象保障措施
气候环境是建筑施工(特别是高层建筑施工)的一大威胁,高层钢结构的施工周期长,高空易受到雷电的打击,因此应重视不利气候的防御。施工过程中可以委托气象站负责工程周边地区的近地和高空的气象监测,中期及长期的气象预报,必要时进行实时监测和即时报告。同时建立严密的防雷、防风、防雨措施,这样,就形成了以气象预测为主要手段,以防风、遮雨、避雷击为重点的全天候应对保障系统。
7.整体提升技术
对于高层钢结构中的高空联体结构或天线桅杆结构,可以事先将其在地面或某个适当位置组合成整体,然后通过提升或顶升安装到设计所要求的位置。采用这种工艺,可以降低起重机的安装高度或作业半径,以较小的起重机代替大型起重机,便于起重设备的落实;也可以减少对结构和其他工序的不利影响,加快施工的进度。还可将大量的节点连接工作在地面完成,减少高空作业,有利于施工质量的控制和安全操作。整体结构的提升或平移通过计算机控制的液压千斤顶系统来实现。
高层钢结构施工是一项技术难度和工艺复杂程度都比较高的工作,根据结构的情况、施工的环境和企业的资源综合确定技术路线和关键工艺,是施工成败之关键。
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中图分类号: TU97文献标识码: A
引言
钢结构建筑具有抗震性能好、施工周期短、工业化程度高、环保效果好等特点,符合我国国民经济可持续发展的要求。因此近年来钢结构在高层建筑工程中的应用越来越广泛。下面本人结合多年从事建筑设计的经验,就高层建筑钢结构施工设计浅谈几点看法,仅供同行参考研究。
1 什么是高层建筑钢结构的结构体系
高层建筑钢结构的结构体系是用于高层建筑钢结构设计的各种结构体系。根据其抵抗侧向荷载的相对效能概括地分为下列类型: 一是钢框架结构体系。沿房屋的纵向和横向均采用框架作为承重和抵抗侧力的主要构件所构成的结构体系。二是钢框架――抗剪结构体系。靠梁柱的抗弯刚度来抵抗水平力的结构是纯框架结构,当纯框架结构在地震载或风荷作用下的侧移不符合要求或者是建筑物超过30层,则一般纯框架结构中都需要加上抗侧移构件,这样就成了钢框架――抗剪结构体系。
2高层建筑钢结构的特点
2.1钢结构的优点
用于建造高层建筑的钢结构有着许多的特点,其中优点有:结构自重轻.抗震性能好.施工速度快.施工周期短以及工业化程度高,用于施工的钢结构构件可以采用在工厂生产,运至现场进行安装,因而可以大大缩短施工周期。另外还有一个特点是钢结构无粉尘的干施工工艺及可回收并重复利用,这个特点符合可持续发展及环保的时代主题。
2.2钢结构的缺点
主要缺点有:耐火性差,钢材的导热系数远比钢筋混凝土的导热系数大的多,而且耐火性能比混凝土结构差很多,当温度达到600℃时,钢结构就基本上丧失了其所有的强度和刚度;耐腐蚀性差,钢材表面的铁原子在空气中发生反应生成氧化铁锈,锈蚀会使应力集中,使钢结构的使用受到安全危害,提前破坏了钢结构,所以防腐措施是必不可少的。
3 高层建筑钢结构施工的材料要求
在不同的结构中对材料的要求也会不同,在广州市天河区珠江新城商业.办公楼1幢B2-10地块(财富中心)地下部分钢结构安装方案中,则需要保证材料的抗拉强度.伸长率.屈服点.冷弯试验.冲击韧性合格,并保证硫.碳.磷含量符合要求。当钢板厚度≥36mm时,要求采用Q345GJC钢材。钢材应满足《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)的要求,钢材的抗拉强度与屈服强度的比值不应小于1.2。钢材应具有明显的屈服台阶,且伸长率δ应大于20%。钢材应具有良好的可焊性,同时应具有冷弯试验的合格保证。除标明外,钢板厚度≤35mm时,采用Q345B钢材;当钢板厚度36~100mm时,采用Q345GJC钢材,断面收缩率≥Z15。其中当钢板厚度≥50mm时,要求断面收缩率≥Z25。当钢板厚度≥36mm时,要求断面收缩率≥Z15。
4 高层建筑钢结构施工设计
高层建筑钢结构施工设计主要包括以下内容:①选择、布置及装拆塔吊;②构件进场、堆放与验收;③吊装;④测量控制;⑤焊接;⑥质量及工期控制;⑦施工的安全,下面结合多年工作经验,主要介绍六个方面:
4.1施工前准备工作
高层钢框架结构安装前的准备工作,除了一般性的准备工作,还包括:钢结构构件预检和配套、钢柱基础检查、安装流水段的划分、安装机械的选择等。钢构件在加工厂的制作程序为:首先进行编制构件制作指示书和原材料的矫正;然后进行放样、下料、切割等施工;制孔并进行边缘加工;经过组装和焊接,仔细对端部加工和磨擦面处理,并严格执行除锈和涂装步骤,最后验收和发运即可。
4.2测量定位
测量定位是施工中不可以忽视的事情。这个过程不仅是对钢结构变形控制需要有精确的定位,更重要的是在整体钢结构安装的质量和进度过程中,与测量工作的好坏密切相关,所以在钢结构施工工程中应积极采用先进的测量仪器,主要针对高层钢结构工程施工的难点和重点,充分应用工程施工的经验,并密切结合高层钢结构施工的特点,对钢结构的吊装和焊接质量进行正确的引导和实时监控。
4.2.1测量控制内容
钢框架结构安装测量工作的主要内容:验收土建平面控制基线或红线界桩点及标高基准点的位置正确,并作好书面记录;基础埋件的放线就位及标高等;设置并控制好垫板组、构件安装的标高和轴线;主轴线网的合理建立;平面控制网的测放;标高的引测;H型钢拄和箱形柱的校正等。
4.2.2测量控制基本方法
钢柱测控:采取全站仪复核轴线偏差、经纬仪校正垂直度两种方法相结合的控制方法;高程传递:可用大盘尺直接进行高程传递的常规测量方法;平面控制网的测放:根据施工现场通视条件,首先测设主控制轴线,然后加密各建筑轴线;平面控制网的垂直引测:使用激光铅直仪垂直引测已经测设好的轴线控制点。
4.3构件进场
高层钢结构建筑项目如果位于城市的繁华中心地带,在白天的时候构件运输车辆不能进场,只能在晚上进场,这就给构件的卸车提出了较高的要求,必须在六个小时内卸完一天内要安装的构件,这需要加强和制作厂的协调工作。如果构建需要两层叠放在一起,则中间要垫枕木,以防止运输中破坏构件上的栓钉和构件外表等。构件进场前,要认真仔细的熟悉图纸,选好要进场构件的吊点.避免因吊点选择的错误出现安全事故,避免因选择吊点而耽误构件卸车的时间。现场拼装成整体的构件,需通过验收后方可进入吊装工序。按图纸和钢结构验收规范对构件的尺寸、构件的配套情况、损伤情况进行验收,验收检查合格后,确认签字,作好检查记录。
4.4钢结构安装
(1)安装工艺。钢结构安装在垂直方向上的目标状态是:钢结构一节安装完成后,土建单位立即将此节每一楼层的压型钢板吊运到位,并把最上面一层的压型钢板铺好,从而使上部的钢结构吊装和下部的压型钢板铺设和土建施工过程有效隔离。竖向安装顺序(以一节三层为例):钢柱安装下层框架梁中层框架梁上层框架粱测量校正螺栓初拧、测量校正、终拧高强螺栓铺上层压型钢板铺下、中层压型钢板下、中、上层钢梯、平台安装。
(2)钢柱的安装。1)钢柱安装顺序:先内筒的安装,后外筒的安装,先中部后四周,按照吊装分区进行施工,先下后上的安装顺序进行安装。2)吊点的选择:钢柱吊点设置在钢柱的顶部,直接用临时连接板(连接板至少4块)。在临时连接的耳板上设置吊装孔。3)吊装与解钩:利用选好的吊点穿好卡环,绑好钢丝绳,检查一切完毕后开始起吊。把钢柱初步就位后拉好缆风绳,然后解钩。4)钢柱就位。
(3)钢粱的安装。1)吊装顺序:总体随钢柱的安装顺序进行,相邻钢柱安装完毕后,及时连接之间的钢梁使安装的构件及时形成稳定的框架,并且每天安装完的钢柱必须用钢粱连接起来,不能及时连接的应拉设缆风绳进行临时稳固。先主梁后次梁,先下层后上层的安装顺序进行安装。2)吊点的选择:钢梁的吊点一般在离钢梁两端1/3处设置吊耳。3)钢梁吊装、就位。
4.5连接工艺
随着高强螺栓、焊接连接方式的大量采用,工程中对被连接件的要求越来越严格。如构件位移、垂直度、水平度、磨平顶紧的密贴程度、连接间隙、孔的同心度、板叠摩擦面的处理等,都必须经过质量监督部门检查认可,方能进行下一步的紧固和焊接,以免留下难以处理的隐患。
高强度螺栓的拧紧分为初拧和终拧两步进行,可减小先拧与后拧的高强度螺栓预拉力的差别。对大型节点应分为初拧、复拧和终拧三步进行,增加复拧是为了减少初拧后过大的螺栓预拉力损失,为了使被连接板叠密贴,在施工过程中应从螺栓群中央依次顺序向外拧,为了防止高强度螺栓连接的表面处理涂层发生变化,并影响预拉力的现象产生,要求应在当天终拧完毕。高强度大六角头螺拴施拧用的扭矩扳手,一般采用电动定扭矩扳手或手动扭矩扳手,在检查中使用的扭矩扳手一般为手动指针式扣矩扳手或带百分标的扭矩扳手。该工具在班前和班后都需要严格进行扭矩校正,施拧用扳手的扭矩为±5%,捡查用扳手的扭矩为±3%。扭剪型高强度螺拴可采用目测的方法检查螺栓尾部梅花头是否被拧掉;高强度大六角头螺栓可采用小锤敲击的方法进行检查,即用手指紧按住螺母的一个边,用0.3~0.5kg重的小锤敲击螺母的另一边,如果过程中手指感到轻微颤动即为合格,颤动较大的则是因为欠拧或漏拧,完全不颤动即为超拧。
4.6安全施工
安全施工是钢结构施工中的重要环节,高层建筑钢结构施工的特点是悬空.高空.作业点多。在施工过程中,仅高强螺栓就很多,这些零件虽小,但如果从l00m以上的高空掉下去砸到人头顶,后果就不堪设想了。针对这些高层建筑钢结构施工的特点,必须采取事前与过程控制相结合的方法,首先加强对施工人员的安全教育,坚持日安全巡视制度。然后采取防护措施比如带安全帽.走安全梯.缆风绳.防坠板.防坠器等。
5对高层钢结构施工的几点建议
Abstract: with the rapid development of economic construction, construction technology continuous unprecedented development, high strength steel structure of the building also arises at, and steel structure building has high strength, light weight, construction speed is quick, seismic performance is good, energy conservation and environmental protection and the industrialization level higher characteristic, in building engineering widely used. This paper will high-rise steel structure of the construction technology discusses.
Keywords: high building; Steel structure; Construction technology
中图分类号:TU74文献标识码:A 文章编号:
随着我国城市化进程不断加快以及我国钢产量跃居世界前列,建筑钢结构在综合经济效益和抗震性能上的优点,正逐渐的得到普遍的认可,发展钢结构建筑已成为工程建设的一项基本政策。由于钢结构具有抗风、抗震,减小结构占用面积,施工速度快,基础费用低等优点,钢结构正逐步成为工程机构中优先考虑使用的结构类型。
一、高层建筑钢结构施工的基本要求
在高层钢结构施工现场工作时,首先要明白节点固化图的布置,制定合理的高层施工工艺。根据工程机械设备本身的特点去严格机械的使用工序,做到每个工序相互衔接合理,加快工程进度。根据结构的不同特点,选择合适的天气去完成焊接等工作,一定要保证施工质量,为了缩短工期,要严格执行制作工艺,减少处理现场的时间,要做到对分区、分层、分阶段去控制质量,防止误差的累计太多,牢固树立安全第一的原则,防范措施要严谨,施工质量检查到位。
二、高层建筑钢结构施工技术分析
1.螺栓预埋技术
预埋柱脚螺栓的位置要求比较严格,必须非常准确,否则不仅会增加钢柱安装的难度,也会对安装质量产生很大的影响。因此应该严格控制预埋螺栓位置,在施工的过程中,应该对基础轴线和标高基准点进行严格的控制,埋设后进行两次复测,第一次要在埋设定位后进行测量,第二次要在基础混凝土浇筑并等其变得坚固后进行相关的复测。如果在复测过程中,发现位移超出范围的问题,则必须进行重新埋设。其标高偏差应该尽量控制在±5mm 以内,定位轴线的偏差尽量控制在±2mm以内。
2.吊装技术
(1)钢柱吊装技术
钢柱是高层建筑层高和总高度的主要竖向构件的重要的决定因素,因此,在加工制造中,必须按照现行规范的标准来进行。钢柱在放样下料制作的过程中,应该充分考虑到焊缝的收缩变形以及竖向荷载作用下引起的压缩变形等各种因素,所以钢柱的放样下料长度要与设计长度区别开来,不能因为小差的少就不重视或者忽略不计。即使上下两节钢柱截面完全相等时也不能随便进行互换,同时要求对每节钢柱应编号做好记录加以区别,以保证正确的安装。
(2)钢梁吊装技术
钢梁在进行吊装前,应在柱子牛腿处检查标高和柱子之间的距离,主梁吊装前,应在梁上装好扶手杆和扶手绳,待主梁吊装就位完成后,将扶手绳与钢柱系牢,以保证施工人员的安全。一般在钢梁上翼缘处开孔,作为吊点。吊点位置取决于钢梁的跨度。为了提高吊装的速度,对重量较小的次梁或者其他的小梁,尽量多利用多头吊索一次吊装数根。有时将梁、柱在地面组装成排架进行整体吊装,这样不仅有利于提高吊装的速度,还有利于减少高空作业,保证工程的质量。
3.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。在每个节点上穿入临时螺栓的数量应该提前进行科学合理的计算,一般要超过高强度螺栓总数的1/3。最少不得少于二个临时螺栓。冲打穿入螺全的数量应该少于临时螺栓总数的百分之三。不允许用高强度螺栓兼临时螺栓,以防止对螺纹的损伤,引起扭矩系数发生变化。
(2)螺栓安装技术
在节点全部处理好后要进行高强度螺栓的安装,螺栓穿入方向要保持一致。在施工过程中要考虑到施工的便利性,对于箱形截面部件的接合部分,全部从内向外插入螺栓,在外侧要进行相应的紧固。如果操作不方便,可从反方向将螺栓插入。在进行大六角高强度螺栓连接副的安装时,根部的垫圈有倒角的一侧应该面向螺栓头,安装尾部的螺母垫圈,则应与扭剪型高强度螺栓的螺母和垫圈安装相同。如果不能穿入时,严禁强行穿入螺栓,正确的方法应该是,应用绞刀对螺孔进行相关的修整,用绞孔修整前应该对其周围的螺栓全部拧紧,使板叠密贴后再进行。修整时还要防止铁屑落入叠缝中。绞孔完成后用砂轮除去螺栓孔周围的毛刺,同时把铁屑清扫干净。
(3)螺栓紧固技术
在对高强度螺栓进行紧固时,应该对初拧、终拧有一个详细的划分。初拧、复拧和终拧一般适用于大型节点的划分。在紧固过程中,初拧是为了尽量减少螺栓由于钢板变形等带来的影响,比较适合采用减少互相影响的相关的措施。复拧是在初拧的基础上,对于大型节点高强度螺栓初拧完成之后,重复进行的紧固。复拧扭矩值和初拧扭矩值是相等的。终拧是对高强度螺栓作所做的紧固。终拧的轴力值应该以标准轴力为目标,并要按照要求进行合理的设计。
4.焊接施工技术
焊接在钢结构高层建筑中的应用必不可少,一般钢结构高层建筑我们采用的焊接方法有CO2气体保护焊、电渣焊和自动埋弧焊等。下面就几种不同的焊接方法分别叙述其施工工艺的要点。
(1)CO2气体保护焊操作工艺
施工操作中要注意的有:焊接参数的选择,焊丝的选择和焊接电弧电压与电流的选择,电流要根据工件的厚度、施焊位置和焊丝直径和熔滴过渡形式来选择,电弧电压的选择要与电流恰好配合;不同位置的选择不同的焊接方式,平焊多选择左向焊法,能清楚地看到焊缝和熔池,便于控制焊缝的成型,横焊大多采用右向焊法,立焊分为向上立焊和向下立焊,中厚板的细丝焊接使用向上立焊,薄板可使用向下立焊.
(2)电渣焊的操作工艺
电渣焊是一种自动焊,用户高强度结构钢在竖直位置上的对接焊接。在进行操作时首先要选择焊接的电流和电压,根据计算公式选择计算出的电流,电压与熔缝的熔宽成正比,起弧阶段电压会高一点,在焊透的请款下,电压尽可能底,焊接过程随时注意调整电压;其次要适当掌握好焊接的速度(1.5~3m/h范围内),送丝速度在200~300m/h的范围以内,造渣过程中最好选择200m/h;还有就是要随时检查焊件的炽热状态,适当调整焊接工艺参数,当翼缘板较薄时,相应的焊接部位要安装水冷却装置。
(3)自自动埋弧焊操作工艺
在施工操作中要注意的有:首先是焊丝的选择,可参照《钢结构高层建筑设计与施工规程》进行选择;其次是焊丝的数目,可选择双丝焊,可一次得到大量的熔敷金属,焊接变形小同时也能提高焊接速度;其次对于无法使用衬热的焊缝,可先用手工焊封底,再用埋弧焊,对于较厚钢板可采用多层焊,在塔接接头和T形接头中,可以采用斜角焊接和船型焊接的形式。
三、施工安全措施
安全施工是钢结构施工中的十分重要环节,超高层钢结构施工的特点是高空、悬空作业点多。在施工过程中,仅高强螺栓就有40万颗,这些零件虽小,但如果从100m 以上的高空掉下去,后果可想而知。针对超高层钢结构施工的特点, 采取事前与过程控制相结合的方法,即事先采取防护措施(如防坠板、防坠器、安全梯、缆风绳等等),并加强对施工人员的安全教育培训,坚持日安全巡视制度。某工程在吊柱子时外墙设安全网, 吊框架梁时架设临时活动式走道, 并随框架吊装逐层升高;拧高强螺栓时在梁端挂设吊篮,焊接时搭设操作平台, 另外做到及时铺设楼层压型板以确保施工安全
参考文献:
[1]鲍广鉴.钢结构施工技术及实例[M].北京:中国建筑工业出版社,2005.
随着我国建筑事业的飞速发展,施工手段也在日益完善,而钢结构施工技术在相关领域得到了普遍的认可。钢结构有着较多的优势,如操作便利等,作为施工发展中的一项改革,还应当在施工技术上不断探索,从而将钢结构的施工质量加以提高。对此,本文主要从以下几方面对高层钢结构安装施工进行研究,从而提出自己的一些见解,供相关人士借鉴。
1 高层钢结构建筑的相关优点
1.1 材质比较均匀
钢材属于钢结构施工中较为重要的材料,这种材料存在力学的性能,不管是在强度亦或是韧性方面都能够为工程水平带来保障,尽可能确保工程具有一定的结构强度。由于钢材中的质地分布情况较为均匀,因此在整体质量上存在诸多的优点。由于钢材质地较为均匀,致使不同部位的受力点都处于均匀的状态,因此相关人员在对力学进行计算的过程中,能够为计算所得到的误差进行控制,将设计质量加以提升,对施工质量有着重要的意义。
1.2 塑性和韧性好
由于高层建筑有着较大的垂直度,因此所产生的作用在单位面积上存在一定的重力符合,需要承载较大的重量。倘若地基出现不均匀的情况,那么就会对建筑的整体结构带来拉应力,致使高层建筑存在安全隐患。而因为钢材质量较为均匀,所以具有一定的塑性,可以承受相应的拉应力,减少混凝土出现裂缝的情况。当高层在强震的情况下,钢材就可以处于均匀的状态下,减少由于部分所产生的压力而出现断裂的情况,将建筑的抗震性能加以提升,尽可能确保高层建筑实现安全的目的。
1.3 强度高,自重轻
钢材不但具有一定的韧性以及塑性,而且拥有较高的强度,当受到一定应力作用的时候,可以将所产生的应力进行分算,从而实现整体承重效果,尽可能降低应力荷载。和混凝土结构之间进行对比,钢材中竖向截面的面积要比混凝土结构小很多,因此钢材使用的不多,不但节约了资金,而且还将建筑的面积不断扩大。由于钢结构所具有的重量要比混凝土少些,因此所承受的荷载能力也不高,可以较好的解决地震以及不同种类应力所带来的伤害,确保高层建筑具有一定的稳定性。
2 高层钢结构安装施工技术
2.1 螺栓的预埋
施工人员在进行高层建筑钢结构施工之时首先要做好螺栓的预埋工作,要将螺栓准确预埋好,从而使其能够保障钢柱的稳定性,方便钢柱的安装。具体来说,施工人员在施工时要选择依靠轴线的中心位置作为螺栓的定位点(选择轴线的偏差不可在2mm以上),并且要找到正确的标高基准(所选择的高基准点应保持在5mm左右),做好所有预埋打算后再将螺栓进行深度预埋,当然具体的预埋数据还需要根据实际建筑的施工面积而具体确定,总而言之其最终目的就是为了保障接下来安装钢柱时的安装质量。另外,在预埋螺栓过程中一定要伴随着严格的检测,检测主要在两个阶段执行,第一个阶段是在找到正确的轴线定位点后,第二个阶段是在预埋完螺栓之后的填土浇筑固定过程中,在这两个阶段中施工人员都需要严格按照相关规定对螺栓的预埋工作进行严格的检测与复查,从而保证其预埋的准确度,方便后面钢柱的安装。
2.2 钢结构的吊装施工与安装
2.2.1 钢柱固定工艺
当钢柱吊装到制定地方以后,利用相应设计中的耳板以及连接板,使用螺丝进行确定。在固定的前期阶段,需要对钢柱的高度、偏移等相关参数做好适当的调节。相关人员在对钢结构进行安装的过程中,一般应用的是大六角高强螺栓,由于该结构具有较强的稳定性,得到了普遍的应用。除此之外,当钢柱被吊起的前期阶段,需要将相应的设备绑扎到钢柱上面,然后再将悬挑梁安置到钢柱上面。
2.2.2 钢柱的安装
钢柱安装前的准备工作要做好,包括钢构件预检和配套、定位轴线及标高和地脚螺栓的检查、钢构件现场堆放、安装机械的选择、安装工人的进场等。然后就是钢柱的吊装,在建筑结构的钢结构吊装中,一般是采用综合吊装法,主要的施工工艺是:平面从中间或某一对称节间开始,以一个节间的柱网为一个吊装单元,以钢柱、钢梁的顺序安装,同时向四周扩散;垂直方向的结构稳定性是由下至上加强的,在同节柱的范围内的横向构件,采取由上向下逐步安装的方式。首先按吊装顺序划分安装区域,在各区域平等、同时的施工。一片区域安装完成后,还应对其进行测量、校正,直到几个区域全部安装完成后再进行整体的检查、校正,然后再以同样的方式进行下一节钢柱的吊装。
2.2.3 钢梁吊装工艺
钢梁吊装使用的器械是专用扁担,利用二点吊的方式,吊点位置距离梁端为梁长的1/4,吊装施工时,梁上可以直接用千斤绳,绳头应被固定锁死,再连到扁担上。钢梁的安装顺序是:先下层梁、再中层梁、最后上层梁。在钢梁吊装就位前,必须先对钢柱校正,这一环节不能失误,是保证钢梁吊装准确的保证。钢梁吊装就位后,每个节点必须对齐节点板上的上、下螺孔。如果无法满足冲孔的要求,就应进行调节。例如间距小,这需要扩大距离,间距过大,就要用倒链拉小间距。调节的范围必须保证在施工要求允许的范围内,如果施工条件无法保证,则进行扩孔或更换连接板处理,但是扩孔的最大范围不得超过1.5mm,如果超过1.5mm,就要根据相关的钢结构施工要求进行修补。
3 焊接和栓接技术
一般情况下,构件连接形式主要分为以下两种:一种是焊接;另一种是栓接,依据相应的连接特征及其具体的状况,采取不同的连接形式。因为焊接技术存在连接紧密的特征,而栓接技术存在容易拆除的特征。所以,相关人员在连接完一套以后不需要再连接第二套,需要使用焊接的形式较为合适。
结束语
综上所述,钢结构施工技术所具有的优点得到了相关领域的一致认可,由于钢材自身就具有很好的韧性、强度等功能,而且质地分布良好,因此有着较强的受力,可以使高层建筑实现稳定的目的。钢结构的整体施工流程要比混凝土施工流程较为简单,起到节约成本的作用。因此获得了相关单位的喜爱。然而因为钢结构施工技术还处于发展阶段,需要相关人员不断的探索、创新,希望在未来的发展中可以得到广泛的应用。
参考文献
钢结构施工技术在我国兴起的时间比较短,但是发展非常迅速。一些大城市出现了比较有典型意义的钢结构工程,比如上海的金茂大厦、深圳的赛格大厦、大连的世贸中心等都是这种结构的代表。钢结构的使用尤其是在高层建筑中的使用,一定程度上推动了我国建筑行业的向前发展。
一 钢结构施工技术的特点
超高层建筑中大多数都采用钢结构体系。钢结构的施工从设计、材料采购、构件加工、现场安装、现场施工管理等是都表现出很强的综合性,也是一个企业施工技术水平和管理水平的重要体现。由于钢结构具有施工周期短、自重轻、抗震性能好、环境污染少等优势特点,所以能在我国的建筑业中得到广泛的应用;但使同时具有耐火性差、耐腐蚀性差等致命缺点,其具体的特点主要表现在以下几个方面:
1 钢结构技术的优点
第一, 进行施工的周期比较短,用于施工的钢结构构件可以是行工厂化生产,也可以是现场安装,可以大大缩短施工周期;第二,空间大是其另一优点,和混凝土相比,钢材的抗压、抗侧弯强度更强,因此在相同强度的条件下,可以缩小截面从而增大了有效的空间;第三,可以进行相关的循环利用,钢结构建筑物的施工材料可以实现钢材再生利用,和其它结构建筑物相比,能够大大减少建筑垃圾的产生。
2 钢技术结构存在的主要缺点
耐火性能比较差,主要表现在:和钢筋混凝土的导热系数相比,钢材的导热系数要大得多,其耐火性能远远不及混凝土结构。当温度达到600℃时,钢结构基本上会丧失其全部的刚度和强度。因此,在钢结构建筑设计中,如何实现刚结构的有效抗火被看作是重要的一环;耐腐蚀性差也钢结构缺点的一个方面,由于钢材表面的铁原子与空气中的氧化合生成氧化铁锈,锈蚀能够引起应力集中,危害钢结构的使用安全,使钢结构提前遭到破坏。因此,只有对钢结构进行有效的防腐,才能延长其使用的时间。
二 常见钢结构施工技术的分类
1 螺栓预埋技术
预埋柱脚螺栓的位置要求比较严格,必须非常准确,否则不仅会增加钢柱安装的难度,也会对安装质量产生很大的影响。因此应该严格控制预埋螺栓位置,在施工的过程中,应该对基础轴线和标高基准点进行严格的控制,埋设后进行两次复测,第一次要在埋设定位后进行测量,第二次要在基础混凝土浇筑并等其变得坚固后进行相关的复测。如果在复测过程中,发现位移超出范围的问题,则必须进行重新埋设。其标高偏差应该尽量控制在±5mm 以内,定位轴线的偏差尽量控制在±2mm以内。
2 钢柱吊装技术
钢柱是高层建筑层高和总高度的主要竖向构件的重要的决定因素,因此,在加工制造中,必须按照现行规范的标准来进行。钢柱在放样下料制作的过程中,应该充分考虑到焊缝的收缩变形以及竖向荷载作用下引起的压缩变形等各种因素,所以钢柱的放样下料长度要与设计长度区别开来,不能因为小差的少就不重视或者忽略不计。即使上下两节钢柱截面完全相等时也不能随便进行互换,同时要求对每节钢柱应编号做好记录加以区别,以保证正确的安装。
3 钢梁吊装技术
钢梁在进行吊装前,应在柱子牛腿处检查标高和柱子之间的距离,主梁吊装前,应在梁上装好扶手杆和扶手绳,待主梁吊装就位完成后,将扶手绳与钢柱系牢,以保证施工人员的安全。一般在钢梁上翼缘处开孔,作为吊点。吊点位置取决于钢梁的跨度。为了提高吊装的速度,对重量较小的次梁或者其他的小梁,尽量多利用多头吊索一次吊装数根。有时将梁、柱在地面组装成排架进行整体吊装,这样不仅有利于提高吊装的速度,还有利于减少高空作业,保证工程的质量。
4 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。在每个节点上穿入临时螺栓的数量应该提前进行科学合理的计算,一般要超过高强度螺栓总数的1/3。最少不得少于二个临时螺栓。冲打穿入螺全的数量应该少于临时螺栓总数的百分之三。不允许用高强度螺栓兼临时螺栓,以防止对螺纹的损伤,引起扭矩系数发生变化。
(2)螺栓安装技术
在节点全部处理好后要进行高强度螺栓的安装,螺栓穿入方向要保持一致。在施工过程中要考虑到施工的便利性,对于箱形截面部件的接合部分,全部从内向外插入螺栓,在外侧要进行相应的紧固。如果操作不方便,可从反方向将螺栓插入。在进行大六角高强度螺栓连接副的安装时,根部的垫圈有倒角的一侧应该面向螺栓头,安装尾部的螺母垫圈,则应与扭剪型高强度螺栓的螺母和垫圈安装相同。如果不能穿入时,严禁强行穿入螺栓,正确的方法应该是,应用绞刀对螺孔进行相关的修整,用绞孔修整前应该对其周围的螺栓全部拧紧,使板叠密贴后再进行。修整时还要防止铁屑落入叠缝中。绞孔完成后用砂轮除去螺栓孔周围的毛刺,同时把铁屑清扫干净。
(3)螺栓紧固技术
在对高强度螺栓进行紧固时,应该对初拧、终拧有一个详细的划分。初拧、复拧和终拧一般适用于大型节点的划分。在紧固过程中,初拧是为了尽量减少螺栓由于钢板变形等带来的影响,比较适合采用减少互相影响的相关的措施。复拧是在初拧的基础上,对于大型节点高强度螺栓初拧完成之后,重复进行的紧固。复拧扭矩值和初拧扭矩值是相等的。终拧是对高强度螺栓作所做的紧固。终拧的轴力值应该以标准轴力为目标,并要按照要求进行合理的设计。
三 采用钢结构施工技术前的准备措施
1 进行相关的技术准备
在进行施工之前,要对施工组织进行充分合理的编制设计,将设计思想充分的体现到施工技术中去。不断对施工验收标准进行完善,同时要对市场、各方的行为进行规范。不断开展工艺试验与工艺评定工作,为后续施工提供相关的技术保障。
2进行吊装准备工作
目前国内高层建筑钢结构施工,在对吊装施工机械主机选用时,基本上全部采用自升式塔式起重机。自升式塔式起重机包括内爬式和外附式两种。
(1)塔式起重机臂又可分为平衡式与起重臂可起伏(以下简称动臂式)两种(见图1、图2、图3)。
塔式起重机的起重性能要很好的满足工程的要求,吊机最大起重量、最大起重力矩、最大半径与最小半径都是其主要满足的方面。随着起重高度的增大,吊机的实际起重量会减小,这些要引起足够的重视,这是因为:第一,要扣除不断增多的起重钢丝绳自重;第二,受卷扬机容绳量的限制,到一定高度时经过吊钩滑轮的钢丝绳走数要相应的减少。对于内爬式塔式起重机,要对起重卷扬机滚筒内的钢丝绳的容绳量引起足够的重视,它将决定起重的极限高度。对外附着式塔式起重机要充分了解塔身的高度的相关标准,最后判断是否满足工程的需要。
3 要进行现场的准备
高层建筑钢结构工程,在施工安装前现场的准备工作主要包括钢构件(包括零部件、连接件等)的验收、测量仪器及丈量器具的准备、安排设备工具材料和组织施工力量等。对现场进行充分的准备是高层建筑采用钢结构技术的重要的前提。
总之,高层建筑钢结构施工技术,是建筑施工技术发展进步的一个重要表现。施工过程中要严格按照相关的标准进行规范施工,保证施工技术得到更好的运用,以实现预期的目标。
参考文献:
[1] 路克宽.钢结构工程便携手册[M].北京:机械工业出版社,2003.
Abstract: This paper briefly introduces the top / high-rise building structure system, combined with " Jilin radio and TV Center" high-rise full steel structure fabrication and installation of steel structure member and turned kind / material / production of various important aspects of quality control and material selection to provide some shallow views. To support system, energy dissipation device in this paper introduced.
Key words: high-rise; tall; intelligent building; node; MST beam; steel; welding deformation; submerged arc welding; gas shielded welding
一、概况 高层钢结构建筑在国外已有110多年的历史,1883年最早一幢钢结构高层建筑在美国芝加哥拔地而起开始到我国的高层与超高层钢结构建筑自改革开放以来已有20年的历史,并在设计和施工中积累了不少经验,已有我国自行编制的《高层民用建筑钢结构技术规程》JGJ 99-98。 我们公司集设计、制作、安装于一体,生产过难度大、造型复杂钢结构工程,如锦州华庭超市、西安国际商城等工程,在钢结构方面已经积累了丰富的设计/制作/安装经验。为了进一步提高广大员工在高层钢结构上的技术水平,从结构体系、材料选用、制作与安装等方面加以阐述。 二、高层及超高层结构体系 对于高层及超高层建筑从结构设计来讲,按照建筑使用功能的要求、建筑高度的不同以及拟建场地的抗震设防烈度以经济、合理、安全、可靠的设计原则,选择相应的结构体系,一般分为六大类:框架结构体系、剪力墙结构体系、框架—剪力墙结构体系、框—筒结构体系、筒中筒结构体系、束筒结构体系。 高层和超高层建筑在结构设计中除采用钢筋混凝土结构(代号RC)外,还采用型钢混凝土结构(代号SRC),钢管混凝土结构(代号CFS)和全钢结构(代号S或SS)。> 吉林广电中心,建筑钢结构高度52.5m,柱间距为17m和11m,抗震设防烈度为6度,采用框架—剪力墙或框—筒结构体系较为经济合理,这种结构体系的剪力墙或筒体是很好的抗侧力构件,常常承担了大部分的风载和地震荷载产生的水平侧力,总体刚度大,侧移小,且满足玻璃幕墙的外装饰要求。三、材料的选用 钢结构有很多优点,但其缺点是导热系数大,耐火性差。随着冶金技术的提高,耐火钢的研究成功并投入生产,为钢结构的进一步发展创造了条件。 目前宝钢投入生产的有B400RNQ和B490RNQ两种型号的耐火钢,其物理力学指标、化学性能及抗冲击韧性和可焊性,都能达到结构钢的要求。普通钢材当达到600℃的高温时已完全丧失承载能力,宝钢生产的这两个品种钢材当达到600℃时其屈服强度还有150~220Mpa。 一般高层和超高层建筑当采用框—剪、框—筒结构体系时的经济性统计为:钢结构造价=钢材费用(约占40%)+制作安装费用(约占30%)+防火涂料费用(约占30%),防火涂料所占总造价的比重较大。如果使用高强度耐火钢虽价格略有上升,但防火涂料价格有较大幅度下降,可望部分抵消由此带来的成本上升,而且可靠度及安全性有了一定的保障。 四、制作与安装 (一)统一测量仪器和钢尺量具 建造一幢超高层大楼,涉及到土建、钢结构、玻璃幕墙和各类设备的安装,使用的测量仪器和使用的钢尺必须经一计量部门由同一标准鉴定。 (二)定位轴线、标高和地脚螺栓 钢柱的定位轴线可根据场地的宽窄,在建筑物外部或内部设置控制轴线。本工程高度在52m,设置二个控制桩,以供架设经纬仪或激光仪控制桩的位置,要求以能满足通视、可视为原则。 钢柱的长度以满足起重量的大小和运输的可能性,一般为每层为一节,对每一节柱子安装不得使用下一节柱子的定位轴线,应从地面控制轴线引到高空,以保证每节柱子安装正确无误,避免产生累积误差。 柱脚与钢筋混凝土基础的连接,一般采用埋入式刚性柱脚,地脚螺栓是在安装就位第一节钢柱时,控制平面尺寸和标高的临时固定措施。 (三)钢柱的制作与安装 钢柱是高层、超高层建筑决定层高和建筑总高度的主要竖向构件,在加工制造中必须满足现行规范的验收标准。 52m高的高层钢柱一般分为8节构件,钢柱在翻样下料制作过程中应考虑焊缝的收缩变形和竖向荷载作用下引起的压缩变形,所以钢柱的翻样下料长度不等于设计长度,即使只有几毫米也不能忽略不计。而且上下两节钢柱截面完全相等时也不允许互换,要求对每节钢柱应编号予以区别,正确安装就位。
钢柱标高的控制一般有二种方式:
1. 按相对标高制作安装。钢柱的长度误差不得超过3mm,不考虑焊缝收缩变形和竖向荷载引起的压缩变形,建筑物的总高度只要达到各节柱子制作允许偏差总和及钢柱压缩变形总和就算合格,这种制作安装一般在12层以下,层高控制不十分严格的建筑物。 2. 按设计标高制作安装。一般在12层以上,精度要求较高的层高,应按土建的标高安装第一节钢柱底面标高,每节钢柱的累加尺寸总和应符合设计要求的总尺寸。每一节柱子的接头产生的收缩变形和竖向荷载作用下引起的压缩变形应加到每节钢柱加工长度中去。 无论采用何种安装方式,都应在翻样下料制作过程中充分表达出来,并应符合设计要求的总高度。 (四)框架梁的制作与安装 高层、超高层框架梁一般采用H型钢,框架梁与钢柱宜采用刚性连接,钢柱为贯通型,在框架梁的上下翼缘处在钢柱内设置横向加劲肋。 框架梁应按设计编号正确就位。 框架梁的翻样下料长度同样不等于设计长度,需考虑焊接收缩变形。焊接收缩变形可用经验公式计算再按实际加工之后校核,确定其翻样下料的精确长度。 采用高强度螺栓连接,要充分理解设计时采用摩擦型还是承压型高强螺栓。采用摩擦型高强螺栓的摩擦系数应选用合理。 采用高强螺栓群连接时,孔位的精度十分重要。目前制孔一般采用模板制孔和多轴数控钻孔,前者精度低,后者精度高,应优先考虑采用后者。当采用模板制孔时,应保证模板的精度,以确保高强螺栓的组装孔和工地安装孔的精度要求。 高强螺栓群应同一方向插入螺栓孔内,高强螺栓群的拧紧顺序应由中心按幅射方向逐层向外扩展,初拧和终拧都得按预先设定的鲜明色彩在螺帽头上加以表示。五、楼盖的设计 高层、超高层建筑的楼板和屋盖具有很大的平面刚度,是竖向钢柱与剪力墙或筒体的平面抗侧力构件,同时使钢柱与各竖向构件(剪力墙或筒体)起到变形协调作用。 一般钢结构建筑物的楼板和屋盖,都采用轧制的压型钢板加现浇钢筋混凝土(简称楼承板)楼板和屋盖,厚度一般不小于140mm。如果采用钢梁与钢承混凝土楼板共同作用,简称MST组合梁,只要计算正确,配筋合理,栓钉可靠,则可以节约楼层和屋盖钢梁的用钢量20%左右,而且不需对钢梁进行稳定验算。
参考文献: 1.曹平周,朱召泉,钢结构(第二版)科学技术文献出版社。
2.陈富生、邱国桦、范重,高层建筑钢结构设计,中国建筑工业出版社。
3.高层民用建筑钢结构技术规程(JGJ 99-98)
4.钢结构工程施工质量验收规范(GB50205-2001)
5. 刘玉珠,美国LRFD钢结构规范,同济大学编译。
钢结构高层建筑越来越多,我们应及时总结已建成钢结构工程的施工经验,使钢结构工程的施工水平不断提升,满足建筑市场的需要,保证钢结构工程施工质量。
阳江市某综合大楼分为主体建筑(包括A (95m)、B 座(108m)),裙楼及钢结构装饰性建筑。其钢结构主要分两种形式,一是主体建筑采用劲性钢筋混凝土结构混凝土柱内设置十字形钢柱,钢柱之间连接采用高强螺栓加焊接。二是其158m 高的装饰性建筑采用钢管混凝土框架结构(即结构为钢管框架,钢管内浇筑混凝土),框架通过水平钢梁与中心塔混凝土柱内的十字型钢柱按楼层逐层连接。连接方式钢管柱采用焊接,框架梁与钢管柱、十字柱连接采用拴、焊方式。
1、施工准备阶段
在施工准备阶段,要重点解决塔吊选择和布置问题,这是关系到安装工作能否顺利进行的关键因素,塔吊是高层钢结构工程施工的核心设备,其选择与布置要解决两个问题,一是塔吊覆盖面,二是起重量。要根据建筑物的平面布置、现场环境条件、钢构件的重量及构件堆放场地等因素综合考虑,做到既满足施工需要,又满足经济需要,并保证装拆的安全、方便、可靠。布置多台塔吊时,塔吊高度要高低不同,避免施工时发生冲突。在结合该工程施工时,根据上述
2、安装阶段
钢结构安装阶段主要包括构件进场验收、安装、焊(栓)接。
2.1 构件验收控制
钢结构构件的质量是整体建筑质量的基础,因此钢构件在进入安装现场后,应由专业质检人员按照钢结构施工图纸及验收规范对构件的质量进行严格检查,重点检查构件的外形尺寸、螺栓孔及零部件的位置。对于构件偏差,部分可在安装中解决,不可解决的需退回工厂处理。若发现在运输过程中钢构件发生变形缺陷后,马上进行矫正和处理。同时还需要对构件纵横两个方向的安装中心线进行验收,对中心线不清晰的要重新弹上安装线。
2.2 安装控制
该工程钢结构安装分两种不同形式,一是主体建筑钢筋混凝土柱内置的钢结构十字柱安装,二是钢管框架结构安装。
2.2.1 十字柱安装
十字柱一般2-3 层为一节,主要由40mm、30mm 钢板焊接而成,截面500mm×500mm、400mm×400mm。其特点是刚性较大,安装后不易矫正。其安装程序为:复测柱定位轴线、标高十字柱安装、矫正、验收钢筋混凝土结构柱绑筋、支模,同时进行梁及楼板的支模、绑筋,全部验收合格后进行混凝土浇筑。根据柱的长度,在混凝土施工2-3 层后,进行下一节柱的安装,直至主体结构全部完工。在十字柱安装过程中出现的主要问题是底部钢柱在安装后,其轴线、垂直度均符合规范要求,但上层混凝土结构施工完毕后,在楼板上重新测量、弹放轴线后,发现钢柱轴线发生偏移。经分析导致轴线偏移的主要原因有二个方面,一是混凝土柱浇筑方式,浇筑时基本是从柱的一侧进行,对钢柱形成挤压。二是由于每根钢柱都是独立的,无钢梁与其他钢柱连接,相互之间不能形约束,外界因素易对其形成影响。如环境温度、测量时间、两柱接口焊接变形等。针对上述原因,采取混凝土浇筑时从钢柱四周均匀进行?,钢柱安装的测量工作选择在无阳光直射、环境温度较低时进行,一般在九点之前进行测量。为防止钢柱焊接变形引起柱垂直度偏差,每一根钢柱采用双人对称焊接。对于已经偏移钢柱的调整,采用钢柱接头错边、调整上节柱垂直度,使柱轴线偏差逐步达到规范要求。调整时接头错边、垂直度不能超过国家规范标准的允许偏差值。采取这些措施后,在后续安装中取得了较好的结果,保证了施工质量。
2.2.2 钢管框架结构安装
钢管混凝土框架结构安装,钢管为800mm×16mm,为防止钢管内混凝土浇筑时发生离析,钢管设计长度2 层为一节。其安装程序为:复测柱定位轴线、标高钢管柱安装一柱水平支撑安装及柱与中心塔连接的钢梁安装柱垂直支撑安装柱垂直度、柱顶标高测量混凝土浇筑。循环进行下一节柱安装。在安装过程中,为保证工程质量,重点要控制以下几个方面。
2.2.3 测量仪器选择与控制
由于工程建在市区,周围空间狭小,普通测量仪器有时无法进行测量,因此主要测量仪器选择全站仪和激光铅垂仪,经纬仪,水准仪配合使用。对于选定的测量器具必须经国家法定的计量部门进行校验。高层、超高层建筑施工周期较长,尚需按规定检测周期对测量器具进行定期校验。
2.2.4 钢柱定位轴线控制
钢柱的定位轴线可根据场地的宽窄,在建筑物外部或内部设置控制轴线及控制桩。架设测量仪器的位置,要求以能满足通视、可视为原则。对每一节柱子安装不得使用下一节柱子的定位轴线,应从地面控制轴线引到高空,这同时也保证了柱子安装的垂直度。使每节柱子安装正确无误,避免产生累积误差。
2.2.5 钢柱标高控制
钢柱标高的控制一般有二种方式:按相对标高安装和按设计标高安装。该工程由于钢结构框架要与中心塔逐层通过钢梁连接,标高的控制标准要求高,因此采用按设计标高安装。安装时以土建工程中心塔的标高来控制第一节钢柱底面标高,以每节柱为单位进行标高测量。在安装过程中,由于每节柱接头部位焊接时会产生收缩变形且安装的上部构件荷载会造成压缩变形,因此每节柱的测量数据必须完整、准确的记录下来。累积的变形值无法在安装中调整时,变形值要加到上部柱的制作长度中去,使每根钢柱的总体长度与设计总长度相一致,达到国家施工验收规范的要求。
2.2.6 钢管框架整体安装控制
在第一节钢柱全部安装完成且检查合格后,按上述施工顺序,开始安装柱水平支撑、钢梁和垂直支撑。连接方式为高强螺栓加焊接,在实际施工过程中,由于支撑截面大、分布密集、连接形式复杂、焊缝长,焊接后,如果焊接变形引起柱垂直度超差则很难矫正。针对这种情况,为避免焊接变形对柱垂直度的影响,支撑的焊接工作安排在钢管柱浇筑完混凝土且在混凝土达到一定强度后进行。另外需要注意的一点是上部钢柱全部安装完成后,上、下钢柱接口的焊接要在上部柱所有支撑全部安装、调整完成且高强螺栓安装完毕后进行。采取这两条措施对钢柱垂直度起到了很好的保证作用。
2.3 高强螺栓安装和焊接的控制
2.3.1 影响高强螺栓安装质量的因素很多,对现场施工来讲,重点要控制:一是摩擦面。钢结构摩擦面一般由工厂加工完成,但夹板在运输及现场施工过程中,难免碰撞变形或被污染,在实际工作中,真对这种情况,夹板采取分类装箱运输,现场分类堆放。钢构件的摩擦面粘贴胶带予以保护,安装时清除。二是安装、紧固。在安装过程中经常出现孔位局部偏差,这种情况只允许使用铰刀扩孔,严禁使用气割扩孔。高强螺栓群的紧固顺序应由中心逐层向外扩展。初拧和终拧都得按预先设定的鲜明色彩在螺帽头上加以表示。
2.3.2 在此项工程中,钢管柱与钢管柱之间连接采用焊接,钢管柱与支撑之间,十字柱之间的连接采用高强螺栓加焊接,所有的焊接坡口形式均为单坡口带衬板,焊接质量要求为全熔透焊接。在焊接工作中多次发现焊缝检测不合格原因是由于衬板未贴紧母材或衬板变形导致,因此焊接中除正常要求外,对一些影响焊接质量微小因素也要控制。