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【摘 要】 本文阐述了濮阳市万利财富广场钢结构的施工和验收,通过对施工过程的总结,为今后该类型钢结构的生产制作提供了借鉴。
【关键词】 钢结构;施工;验收
一、概述
万利财富广场工程为钢框架及框架混凝土剪力墙结构,由主体多功能写字楼围护钢结构和商场外围护钢结构组成。主楼地下1层,地上19层,地下室为人防工程,地上为高层钢框架结构,结构高度为76.2米,副楼地下一层,地上五层为钢框架结构,结构高度27.2米。
本工程钢结构施工主要包括:焊接工程、螺栓连接工程、安装工程、防火涂料施工工程。
二、焊接工程
1、焊接试验及工艺评定:
焊接试验和工艺评定是保证钢结构焊缝质量的前提,只有通过焊接试验和焊接工艺评定才能选择出最好的焊接材料、焊接方法、焊接工艺参数、焊后热处理参数等,以保证焊接接头的力学性能达到设计要求。因此,按照国家规范的规定,我公司对其首次使用的钢材、焊接材料、焊接方法、焊后热处理等,应进行焊接工艺评定,并根据评定报告指导施工的焊接工艺。
在万利捷财富广场这个高层钢结构建筑中,为了保证重要节点的焊接质量,还需作重要节点的工艺报告和评定,它综合了多种焊接因素的试验要求,是指导正式施工工艺的重要的实测数据。重要节点的工艺报告:焊接方法、焊接材料、焊接层数、到数、焊接电流、电压、预热时间、焊后外观检查、探伤检测、机械性能、焊缝化学成分试验。
在低温条件下焊接重要的钢结构,还应作低温试验。由于高层钢结构工程多采用低合金结构钢。焊条多为低氢型焊条,二者在焊接时对温度和湿度相对敏感,稍有不慎就有可能产生裂纹或延时裂纹,为此应作低温焊接试验,包括焊接电源、电流、电压、预热时间和温度、保持层间温度的措施、后热和缓慢冷却的方法、各组焊缝的检测结果和对比。
工艺试验完后还应进行评定,判断其是否可行,未经评定的试验不能盲目投入批量生产。工艺判评定的目的,一是审定生产工艺是否能够实现,二是质量保证可靠程度的检验,三是经济合理性分析。
2、焊接工艺:
(1)施焊前应该复查装配质量和焊接区处理情况,当不符合要求时,应该整理合格后放可施焊。
(2)对接接头、自动焊角接接头、及要求全焊透的焊缝,应在焊道的两端设置引弧和引出板,其材质和坡口形式应与焊件相同。埋弧板的引板引出焊缝长度应大于50mm,焊后用气割切除引板,并修磨平整。
(3)引弧应在焊道处,不得擦伤母材。
(4)焊接时的起落弧点距焊缝端部宜大于10mm,弧坑应该填满。
(5)多层焊接宜采用连续适焊,注意各层间的清理和检查,有缺陷的要及时清除后再焊。
(6)焊缝出现裂纹时要查清原因,定出返修工艺后再处理。
(7)焊缝的返修应该按照返修工艺进行,同一部位的返修次数不宜超过两次。
(8)雨雪天气时不得露天焊接。在四级以上风力下焊接。应该采取防风措施。
3、焊缝缺陷的返修:
焊缝缺陷的返修是在构件刚性拘束较大的情况下进行的,返修次数的增加,会使金属晶粒粗大、硬化,甚至引起裂纹等缺陷,并降低接头性能。因此,对返修的工作程序极为重视,返修工作要按照返修工艺的要求和措施进行,并做好返修后的质量检查。必要时,返修工艺通过工艺评定试验确认,编制焊接工艺规程指导返修工作。由于以上的原因,同一部位的焊缝返修次数不应超过两次,力求一次合格。
缺陷的清除可根据材质、板厚、缺陷部位、大小等因素,分别采用碳弧气刨和手工砂轮磨削。
焊缝返修应按照工艺要求操作外,一般还应注意以下几个问题:①返修采用的焊接材料、焊材烘干条件、预热、层间温度控制均应与原焊接相同。②挖除缺陷时,每侧不应该超过板厚的2/3,如果达到板厚的2/3仍有缺陷,或者没有发现缺陷,则应该将该侧补焊好以后,再从背后挖找缺陷。③焊缝出现裂纹时,应该防止夹渣、粘渣、铜渣等缺陷,否则应该用砂轮磨掉,并除去渗碳层、氧化膜。④焊缝出现裂纹时,应该查清原因,并严格按照返修工艺的要求进行清除和修补。⑤补焊时工艺中不得采用单道焊,每层、每道焊缝的起头和收尾应该错开,距离为40~60mm。⑥返修部位焊缝表面应修磨成与原焊缝基本一致,尽量做到圆滑过渡,以减少应力集中,提高抗开裂性能。⑦如果有热处理要求的构件,应该在热处理前返修,否则应该在返修后重新进行热处理。⑧返修后的焊缝应该按照要求重新进行外观检查内在质量的无损探伤检查。⑨手工补焊纵向焊缝,如果焊缝长度超过1m,应该以300mm~400mm为一段进行分段逆向焊接。
4、焊缝缺陷的防治措施:
缺陷类别 原因 改进、防治措施
气孔 焊条未烘干、时间不足焊口潮湿、有锈、油污等弧长太大、电压过高 按焊条使用说明的要求烘干用钢丝刷和布清理干净,必要时用火焰烤;减少弧长
夹渣 电流太小、熔池温度不够 加大电流
咬边 电流太大 减小电流
熔宽太大 电压太高 减小电压
未焊透 电流太小 加大电流
焊瘤 电流太小 加大电流
焊缝表面
凸起太大 电流太小、焊速太慢 加快焊速
表面波纹粗 焊速太快 减慢焊速
5、超声波探伤的方法:
对于焊缝探伤来说,主要采用脉冲反射式直接接触法垂直探伤和斜角探伤两种方法进行。
垂直探伤法是指超声波垂直与工件表面进入工件的探伤方法。在鋼结构中主要用于T型焊缝、角焊缝的检测,特别有利于发现T型焊缝和角焊缝中的未焊透及层状撕裂等缺陷。
斜角探伤法SGI利用超声波的折射性使超声波倾斜入射到工件中的一种探伤方法。由于可以根据预计缺陷的取向选择声束接近垂直缺陷的折射角的探头进行探伤,尤其是在焊缝检测中,有利于检测裂纹、未溶合等危险性缺陷,是焊缝检测采用的主要方法。 6、焊缝的验收与检验:
碳素结构钢应该在焊缝冷却却到环境温度、低合金结构钢应在完成焊接24h以后,方可以进行外观检查和内部探伤检验。
栓钉焊焊后以后应该进行弯曲试验检验,检查数量不应少于1%;当用锤击焊钉头,使其弯曲至30°时,焊缝和热影响区不得有肉眼可见裂纹。
焊缝外形应该均匀,焊道与焊道及焊道与基本金属之间应该平滑过渡。
焊缝最大宽度c和最小宽度c的差值,在任意300mm连续焊缝长度内,焊缝边缘沿焊缝轴向的直线度f。
焊缝外形尺寸超过规定时,应该进行补焊和修磨,补焊的焊缝应与原焊缝间保持圆滑过渡。
三、螺栓连接工程
1、普通螺栓连接施工:
(1)普通螺栓作为永久性连接螺栓时,应该符合下列要求:
1)对于一般的螺栓连接,螺栓和螺母下面应该放置平垫圈,以增大承压面积。
2)螺栓头下面放置垫圈一般不应该多于2个,螺母头下的垫圈一般不多于1个。
3)对于设计有要求放松动的螺栓、锚固螺栓应该采用有放松装置的螺母或弹簧垫圈,或用人工方法采取措施。
4)对于承受动荷载或重要部位的螺栓连接,应该按照设计要求放置弹簧垫圈,弹簧垫圈必须设置在螺母一侧。
5)对于工字钢、槽钢类型应该尽量使用斜垫圈,使螺母和螺栓头部的支承面垂直于螺杆。
(2)螺栓的紧固及其检验:
普通螺栓连接对于螺栓紧固轴力没有要求,因此螺栓的紧固施工以操作者的手感及连接接头的外形控制为准,通俗的讲就是一个操作工使用普通扳手靠自己的力量拧紧螺母即可,保证被连接接触面能密贴,无明显的间隙,这种紧固施工方式虽然有很大的差异性,但能满足连接要求。为了使连接接头中螺栓受力均匀,螺栓的紧固次序应该从中间开始,对称地向两边进行;对于大型的接头应该采用复拧即两次紧固方法,保证接头内各个螺栓能均匀受力。
普通螺栓连接螺栓紧固比较简单,一般采用锤击法,即用3公斤小锤,一手扶螺栓头,另一只手用锤敲,要求螺栓头不偏移、不颤动、不松动,锤声比较干脆,否则说明螺栓紧固质量不好,需要重新紧固施工。
2、高强螺栓的链接施工:
(1)高强螺栓连接施工要点:
1)高强度螺栓连接在施工前应该对连接副实物和摩擦面进行检查和复检,合格后才能使用,进行安装和施工。
2)对于每个连接接头应该先用临时螺栓进行定位,为防止损伤螺纹引起扭矩系数的变化,严禁把高强度螺栓作为临时螺栓,使用对于一个螺栓接头来说,临时螺栓和冲钉的数量原则上应该根据该接头可能承担的荷载计算确定,并符合以下规定:
①不得少于安装螺栓总数的1/3;
②不得少于两个临时螺栓;
③冲钉穿入数量不宜多于临时螺栓的30%。
3)高强度螺栓的穿入,应该在结构中心位置调整后进行,其穿入方向还应该施工方便为准,力求一致;安装时要注意垫圈的正反面,即:螺母带圆台面的一侧应该朝向垫圈有倒角的一侧;对于大六角头高强螺栓连接靠近螺头一侧的垫圈,其有倒角的一侧朝向螺栓头。
4)高强度螺栓的安装应能自由穿入孔,严禁强行穿入,如果不能穿入时,该孔应用铰刀进行修正,修整后的直径应小于1.2倍的螺栓直径。修孔时,为防止铁屑落入板迭缝中,铰孔前应该将四周螺栓全部拧紧,使板跌密贴后再进行,严禁气割扩孔。
5)高强度螺栓连接中连接钢板的孔径略大于螺栓直径,并必须采取钻孔成型方法,鉆孔后的钢板表面应该平整,孔边无飞边和毛刺,连接板表面应该无焊接飞溅物、油污等,螺栓孔径及偏差值符合国家的规定。
6)高强度螺栓连接板螺栓孔的孔距及边距应该是符合国家的规定,还应该考虑专用施工机械的操作空间。
7)高强度螺栓在终拧以后螺栓丝扣外露应该为2~3扣,其中允许有10%的螺栓丝扣外露1~4扣。
(2)高强螺栓施工后的主要检测项目:
高强螺栓施工后的主要检测项目有下列几种:
1)资料检验:
高强度螺栓连接负应配套成箱供货,并有出厂合格证、质量证明书及质量检验报告,检验人员应该逐项与设计要求和现行国家标准进行对照,对不合格的连接负不得使用。
对于大六角头高强螺栓连接负,应重点检验扭矩系数检验报告;对于扭剪型高强螺栓连接负重点检验紧固轴力检验报告。
2)工地复检项目:
①大六角头高强螺栓连接负应进行扭矩系数复验,复验用螺栓连接负应在施工现场等待安装的螺栓中间进行随机抽取,每批应该抽取8套连接负进行复验。复验使用的计量器具应该经过标定,其误差值不得超过2%。每套连接负只应该做一次试验,不得重复使用。
②扭剪型高强螺栓连接负应该进行紧固轴力复验,复验使用的螺栓连接副应在施工现场等待安装的螺栓中间随机抽取,每批应该抽取8套连接负进行复验,复验使用的轴力计、应变仪、扭矩扳手等计量器具应该经过标定,其误差值不得超过2%。每套连接负只应该做一次试验,不得重复使用,在紧固过程中垫圈发生转动时,应该更换连接负,重新试验。
③紧固轴力试验一般采用轴力计进行,紧固螺栓分为初拧和终拧进行,初拧采用扭矩扳手,初拧值应该控制在轴力标准值的50%左右。终拧采用专用电动扳手,施拧至端部梅花头拧掉,读出轴力值。
3)一般检验项目:
高强螺栓连接副的安装顺序及初拧、复拧扭矩检验。检验人员应检查扳手标定记录,螺栓施拧标记及螺栓施工记录,有疑义时抽查螺栓的初拧扭矩。
高强度螺栓的终拧检验。大六角高强螺栓连接副在终拧48小时内隐形终拧扭矩的检验,首先对所有螺栓进行终拧检验标记的检验,终拧标记包括扭矩法和转角法施工两种标记,除了标记检查外,检查人员最好用小锤对节点的每个螺栓逐一进行敲击,从声音的不同找出漏拧或欠拧的螺栓,以便重新拧紧。对于扭剪型高强度螺栓连接副,终拧是以拧掉梅花头为标志,可以用肉眼全数检查,非常简便。但扭剪型高强度螺栓连接的工地施工质量重点应放在施工过程的监督检查上,如检查初拧扭矩值及观察螺栓终拧时螺母是否处于转动状态,转动角度是否适宜等. 4)其他检验项目:
①高强度螺栓连接副终拧后应该检查螺栓丝扣外露长度,要求螺栓丝扣外露2~3扣为宜,其中允许有10%的螺栓丝扣外露1~4扣,对于同一节点,螺栓丝扣外露力求一致,便于检查。
②高强度螺栓连接摩擦面应保持干燥、整洁,不应有飞边、毛刺、焊接飞溅物、焊疤、氧化铁皮、污垢和不应有的涂料。高强螺栓应该自由穿入螺栓孔、不应气割扩孔,遇到必须扩孔时,最大扩孔量不应超过1.2d(d为螺栓公称直径)。
四、钢构的安装工程
1、钢柱的安装
在本工程中,吊点及数量的选择是根据本工程钢柱形状、端面、长度、起重机的性能等情况具体确定。
一般钢柱弹性和刚性都很好,吊点采用一点正吊。吊耳放在柱顶处,柱身垂直、易于对线校正。通过柱的重心位置,受起重机臂杆长度限制,吊点也可放在柱长1/3处,吊点斜吊,由于钢柱倾斜。对线校正较难。
在本工程中,采用旋转法进行吊装,钢柱运到现场焊后,起重机边回转使柱子绕着柱脚旋转而将钢柱吊起。
为了使这个工程钢结构安装质量达到最优,主要控制钢柱的水平标高,十字轴线位置和垂直度。测量是安装的关键工序,在整个施工过程中,以测量为主。
(1)柱基标高调整,首层柱垂偏校正,地下室部分钢柱都是劲性钢柱,钢柱的周围布满了钢筋,调整标高,对线找垂直,都要适当地钢筋梳理开,才能进行工作,工作起来比较困难。
(2)柱顶标高调整和其他节框架钢柱标高控制可以用相对标高安装和设计标高两种方法来控制标高。通常采用相对标高的方法。钢柱吊装就位后,用大六角高强螺栓固定连接,即上下耳板,不加紧,通过起重机起吊,撬棍微调柱间间隙。量取上下柱顶预先标定标高值,符合要求后打入钢楔、点焊限制钢柱下落,考虑到焊缝收缩及压缩变形,标高偏差调整至5mm以内。柱子安装后在柱顶安置水平仪,测相对标高,取最合理值为零点,以零点为标准进行换算各柱柱顶线,安装中以线控制,将标高测量结果与下节柱顶预检长度对比进行比较,进行综合处理。超过5mm对柱顶标高作调整,调整方法:是采用填塞一定厚度的低碳钢钢板,但必须注意不宜一次调整过大,因为过大的调整会带来其他构件节点连接的复杂性和安装难度。
(3)第二节柱纵横十字丝校正。为上下柱不出现错口,尽量做到上下十字丝重合,如有偏差在柱柱的连接耳板的不同侧面加入垫板(垫板的厚度为0.5~1.0mm)。拧紧大六角螺栓,钢柱的十字线偏差每次调整3mm以内,若偏差过大分为2~3次调整。
注意:每节柱子的定位轴线决不允许使用下一节柱子的定位轴线,应该从地面控制轴线引到高空,以保证每节柱子安装正确无误,避免产生过大的积累偏差。
(4)第二节钢柱垂偏校正:钢柱校正重点应该放在对钢柱有关尺寸预检,影响垂直因素的预先控制,如:安装误差:下层钢柱的柱顶垂直度偏差就是上节钢柱的底部轴线、位移量、焊接变形、日照温度、垂直校正及弹性等,综合安装误差之和,可采用预留垂直偏值,预留值大于下节柱积累偏差值时,只预留累积偏差值,反之则预留可预留值,其方向与偏差方向相反。
(5)标准柱的垂直校正:采用三台经纬仪对钢柱及钢梁安装跟踪观测。钢柱垂直度校正可分两步。第一步采用无缆风校正,在钢柱偏斜方向的一侧打入钢楔在保证单节柱垂直度不超过的前提下,将柱顶轴线偏移控制到零,最后拧紧临时连接耳板的大六角高强螺栓至额定扭矩值,第二步:将标准框架梁先安装上,先安装上层梁,再安中下层梁,安装梁的过程中会对柱的垂直度有影响,可采用钢丝绳缆索(只适宜向跨内柱)、千斤顶、钢楔和手拉葫芦进行。
2、钢梁的安装:
(1)主梁采用专业卡具,为防止高空因风或碰撞物体落下,卡具放在钢梁端部500mm的两侧。
(2)一节柱有2层、3层、4层,原则上竖向构件由下向上逐件安装,由于上部和周边都处于自由状态,易于安装测量保证质量。习惯上同一列柱的钢梁从中间跨开始对称的向两端扩展,同一跨钢梁,先按上层梁再按中下层梁。
(3)在安装和校正柱与柱之间的主梁时,再把柱子撑开,测量时必须跟踪校正,预留偏差值,留出接头焊接收缩量,这是柱子产生的内力,焊接完毕焊缝收缩后也就消失。
(4)柱與柱接头和梁与柱接头的焊接,以互相协调为好,一般可以先焊一节柱的顶层梁,再从下面向上焊各层梁与柱的接头,柱与柱的接头可以先焊,也可以后焊。
(5)次梁三层串吊。
(6)同一根梁两端的水平度,允许偏差(L/1000)+3;最大不超过10,如果钢梁水平度超标主要原因是连接板位置或螺孔有误差,可采取换连接板或塞焊孔重新制空处理。
五、防火涂料施工工程
1、本工程中采用厚涂型钢结构防火涂料施工
本工程中对钢梁、钢柱采用喷涂防火涂料保护,其涂层厚度应该达到设计要求,且节点部位做加厚处理厚涂型钢结构防火涂料施工:
(1)厚涂型钢结构防火涂料宜采用压送式喷涂机喷涂,空气压力为0.4~0.6MPa喷枪口直径宜为6~10mm。
(2)配料时严格按配合比加料或加稀释剂,并使稠度适宜,边配边用。
(3)喷涂施工应分遍完成,每遍喷涂厚度为5~10mm,必须在前一遍基本干燥或固化后,再喷涂后一遍,喷涂保护方式、喷涂遍数与涂层厚度应根据施工设计要求确定。
(4)施工过程中,操作者应采用测厚针检测涂料厚度,直到符合设计要求的厚度方能停止喷涂。
(5)喷涂后的涂层,应剔除乳突,确保匀称平整。
(6)当防火涂层出现下列情况之一的,应该重新喷涂:
1)涂层干燥固化不好,粘结不牢,或粉化、空鼓、脱落时;
2)钢结构的接头、转角处的涂层有明显凹陷时;
3)涂层表面有浮浆或裂缝宽度大于1.0m时;
4)涂层表面小于设计规定厚度的85%时,或涂层厚度虽大于设计规定厚度85%,但未达到规定厚度的涂层之连续面积的长度超过1m时。
2、钢结构防火涂料涂层厚度测定方法:
(1)测针与测试图:
测针(厚度测量仪),由针杆和可滑动的圆盘组成,圆盘始终保持与针杆垂直,并在其上装有固定装置,圆盘直径不大于30mm,以保证完全接触被检测试件的表面。如果厚度测量仪不易插入材料中,也可使用其他适宜的方法测试。
测试时,将测厚探针垂直插入防火涂层直至刚基材表面上,记录标尺数据。
(2)测点选定:
1)楼板和防火墙的防火涂层厚度测定,可选用两相邻纵、横轴线相交中的面积为一个单元;在其对角线上,按每米长度选一点进行测试。
2)全钢框架结构的梁和柱的防火涂层厚度测定,在构件长度每3米取一截面。
(3)测量结果:
对于楼板和墙面,在所选择的面积中,至少测出5个点;对于梁和柱在所选择的位置中,分别测出6个和8个点。分别计算出他们的平均值,精确到0.5mm.
六、结束语及建议
钢结构建筑具有强度高、自重轻、抗震性能好,工业化程度高,施工方便,工期短等特点,随着科技的发展,社会的进步,人民生活水平的提高,生活观念和生活方式的改变,钢结构的建筑将成为当代主流产品。钢结构工程质量的控制点尤其要掌握的。
【关键词】 钢结构;施工;验收
一、概述
万利财富广场工程为钢框架及框架混凝土剪力墙结构,由主体多功能写字楼围护钢结构和商场外围护钢结构组成。主楼地下1层,地上19层,地下室为人防工程,地上为高层钢框架结构,结构高度为76.2米,副楼地下一层,地上五层为钢框架结构,结构高度27.2米。
本工程钢结构施工主要包括:焊接工程、螺栓连接工程、安装工程、防火涂料施工工程。
二、焊接工程
1、焊接试验及工艺评定:
焊接试验和工艺评定是保证钢结构焊缝质量的前提,只有通过焊接试验和焊接工艺评定才能选择出最好的焊接材料、焊接方法、焊接工艺参数、焊后热处理参数等,以保证焊接接头的力学性能达到设计要求。因此,按照国家规范的规定,我公司对其首次使用的钢材、焊接材料、焊接方法、焊后热处理等,应进行焊接工艺评定,并根据评定报告指导施工的焊接工艺。
在万利捷财富广场这个高层钢结构建筑中,为了保证重要节点的焊接质量,还需作重要节点的工艺报告和评定,它综合了多种焊接因素的试验要求,是指导正式施工工艺的重要的实测数据。重要节点的工艺报告:焊接方法、焊接材料、焊接层数、到数、焊接电流、电压、预热时间、焊后外观检查、探伤检测、机械性能、焊缝化学成分试验。
在低温条件下焊接重要的钢结构,还应作低温试验。由于高层钢结构工程多采用低合金结构钢。焊条多为低氢型焊条,二者在焊接时对温度和湿度相对敏感,稍有不慎就有可能产生裂纹或延时裂纹,为此应作低温焊接试验,包括焊接电源、电流、电压、预热时间和温度、保持层间温度的措施、后热和缓慢冷却的方法、各组焊缝的检测结果和对比。
工艺试验完后还应进行评定,判断其是否可行,未经评定的试验不能盲目投入批量生产。工艺判评定的目的,一是审定生产工艺是否能够实现,二是质量保证可靠程度的检验,三是经济合理性分析。
2、焊接工艺:
(1)施焊前应该复查装配质量和焊接区处理情况,当不符合要求时,应该整理合格后放可施焊。
(2)对接接头、自动焊角接接头、及要求全焊透的焊缝,应在焊道的两端设置引弧和引出板,其材质和坡口形式应与焊件相同。埋弧板的引板引出焊缝长度应大于50mm,焊后用气割切除引板,并修磨平整。
(3)引弧应在焊道处,不得擦伤母材。
(4)焊接时的起落弧点距焊缝端部宜大于10mm,弧坑应该填满。
(5)多层焊接宜采用连续适焊,注意各层间的清理和检查,有缺陷的要及时清除后再焊。
(6)焊缝出现裂纹时要查清原因,定出返修工艺后再处理。
(7)焊缝的返修应该按照返修工艺进行,同一部位的返修次数不宜超过两次。
(8)雨雪天气时不得露天焊接。在四级以上风力下焊接。应该采取防风措施。
3、焊缝缺陷的返修:
焊缝缺陷的返修是在构件刚性拘束较大的情况下进行的,返修次数的增加,会使金属晶粒粗大、硬化,甚至引起裂纹等缺陷,并降低接头性能。因此,对返修的工作程序极为重视,返修工作要按照返修工艺的要求和措施进行,并做好返修后的质量检查。必要时,返修工艺通过工艺评定试验确认,编制焊接工艺规程指导返修工作。由于以上的原因,同一部位的焊缝返修次数不应超过两次,力求一次合格。
缺陷的清除可根据材质、板厚、缺陷部位、大小等因素,分别采用碳弧气刨和手工砂轮磨削。
焊缝返修应按照工艺要求操作外,一般还应注意以下几个问题:①返修采用的焊接材料、焊材烘干条件、预热、层间温度控制均应与原焊接相同。②挖除缺陷时,每侧不应该超过板厚的2/3,如果达到板厚的2/3仍有缺陷,或者没有发现缺陷,则应该将该侧补焊好以后,再从背后挖找缺陷。③焊缝出现裂纹时,应该防止夹渣、粘渣、铜渣等缺陷,否则应该用砂轮磨掉,并除去渗碳层、氧化膜。④焊缝出现裂纹时,应该查清原因,并严格按照返修工艺的要求进行清除和修补。⑤补焊时工艺中不得采用单道焊,每层、每道焊缝的起头和收尾应该错开,距离为40~60mm。⑥返修部位焊缝表面应修磨成与原焊缝基本一致,尽量做到圆滑过渡,以减少应力集中,提高抗开裂性能。⑦如果有热处理要求的构件,应该在热处理前返修,否则应该在返修后重新进行热处理。⑧返修后的焊缝应该按照要求重新进行外观检查内在质量的无损探伤检查。⑨手工补焊纵向焊缝,如果焊缝长度超过1m,应该以300mm~400mm为一段进行分段逆向焊接。
4、焊缝缺陷的防治措施:
缺陷类别 原因 改进、防治措施
气孔 焊条未烘干、时间不足焊口潮湿、有锈、油污等弧长太大、电压过高 按焊条使用说明的要求烘干用钢丝刷和布清理干净,必要时用火焰烤;减少弧长
夹渣 电流太小、熔池温度不够 加大电流
咬边 电流太大 减小电流
熔宽太大 电压太高 减小电压
未焊透 电流太小 加大电流
焊瘤 电流太小 加大电流
焊缝表面
凸起太大 电流太小、焊速太慢 加快焊速
表面波纹粗 焊速太快 减慢焊速
5、超声波探伤的方法:
对于焊缝探伤来说,主要采用脉冲反射式直接接触法垂直探伤和斜角探伤两种方法进行。
垂直探伤法是指超声波垂直与工件表面进入工件的探伤方法。在鋼结构中主要用于T型焊缝、角焊缝的检测,特别有利于发现T型焊缝和角焊缝中的未焊透及层状撕裂等缺陷。
斜角探伤法SGI利用超声波的折射性使超声波倾斜入射到工件中的一种探伤方法。由于可以根据预计缺陷的取向选择声束接近垂直缺陷的折射角的探头进行探伤,尤其是在焊缝检测中,有利于检测裂纹、未溶合等危险性缺陷,是焊缝检测采用的主要方法。 6、焊缝的验收与检验:
碳素结构钢应该在焊缝冷却却到环境温度、低合金结构钢应在完成焊接24h以后,方可以进行外观检查和内部探伤检验。
栓钉焊焊后以后应该进行弯曲试验检验,检查数量不应少于1%;当用锤击焊钉头,使其弯曲至30°时,焊缝和热影响区不得有肉眼可见裂纹。
焊缝外形应该均匀,焊道与焊道及焊道与基本金属之间应该平滑过渡。
焊缝最大宽度c和最小宽度c的差值,在任意300mm连续焊缝长度内,焊缝边缘沿焊缝轴向的直线度f。
焊缝外形尺寸超过规定时,应该进行补焊和修磨,补焊的焊缝应与原焊缝间保持圆滑过渡。
三、螺栓连接工程
1、普通螺栓连接施工:
(1)普通螺栓作为永久性连接螺栓时,应该符合下列要求:
1)对于一般的螺栓连接,螺栓和螺母下面应该放置平垫圈,以增大承压面积。
2)螺栓头下面放置垫圈一般不应该多于2个,螺母头下的垫圈一般不多于1个。
3)对于设计有要求放松动的螺栓、锚固螺栓应该采用有放松装置的螺母或弹簧垫圈,或用人工方法采取措施。
4)对于承受动荷载或重要部位的螺栓连接,应该按照设计要求放置弹簧垫圈,弹簧垫圈必须设置在螺母一侧。
5)对于工字钢、槽钢类型应该尽量使用斜垫圈,使螺母和螺栓头部的支承面垂直于螺杆。
(2)螺栓的紧固及其检验:
普通螺栓连接对于螺栓紧固轴力没有要求,因此螺栓的紧固施工以操作者的手感及连接接头的外形控制为准,通俗的讲就是一个操作工使用普通扳手靠自己的力量拧紧螺母即可,保证被连接接触面能密贴,无明显的间隙,这种紧固施工方式虽然有很大的差异性,但能满足连接要求。为了使连接接头中螺栓受力均匀,螺栓的紧固次序应该从中间开始,对称地向两边进行;对于大型的接头应该采用复拧即两次紧固方法,保证接头内各个螺栓能均匀受力。
普通螺栓连接螺栓紧固比较简单,一般采用锤击法,即用3公斤小锤,一手扶螺栓头,另一只手用锤敲,要求螺栓头不偏移、不颤动、不松动,锤声比较干脆,否则说明螺栓紧固质量不好,需要重新紧固施工。
2、高强螺栓的链接施工:
(1)高强螺栓连接施工要点:
1)高强度螺栓连接在施工前应该对连接副实物和摩擦面进行检查和复检,合格后才能使用,进行安装和施工。
2)对于每个连接接头应该先用临时螺栓进行定位,为防止损伤螺纹引起扭矩系数的变化,严禁把高强度螺栓作为临时螺栓,使用对于一个螺栓接头来说,临时螺栓和冲钉的数量原则上应该根据该接头可能承担的荷载计算确定,并符合以下规定:
①不得少于安装螺栓总数的1/3;
②不得少于两个临时螺栓;
③冲钉穿入数量不宜多于临时螺栓的30%。
3)高强度螺栓的穿入,应该在结构中心位置调整后进行,其穿入方向还应该施工方便为准,力求一致;安装时要注意垫圈的正反面,即:螺母带圆台面的一侧应该朝向垫圈有倒角的一侧;对于大六角头高强螺栓连接靠近螺头一侧的垫圈,其有倒角的一侧朝向螺栓头。
4)高强度螺栓的安装应能自由穿入孔,严禁强行穿入,如果不能穿入时,该孔应用铰刀进行修正,修整后的直径应小于1.2倍的螺栓直径。修孔时,为防止铁屑落入板迭缝中,铰孔前应该将四周螺栓全部拧紧,使板跌密贴后再进行,严禁气割扩孔。
5)高强度螺栓连接中连接钢板的孔径略大于螺栓直径,并必须采取钻孔成型方法,鉆孔后的钢板表面应该平整,孔边无飞边和毛刺,连接板表面应该无焊接飞溅物、油污等,螺栓孔径及偏差值符合国家的规定。
6)高强度螺栓连接板螺栓孔的孔距及边距应该是符合国家的规定,还应该考虑专用施工机械的操作空间。
7)高强度螺栓在终拧以后螺栓丝扣外露应该为2~3扣,其中允许有10%的螺栓丝扣外露1~4扣。
(2)高强螺栓施工后的主要检测项目:
高强螺栓施工后的主要检测项目有下列几种:
1)资料检验:
高强度螺栓连接负应配套成箱供货,并有出厂合格证、质量证明书及质量检验报告,检验人员应该逐项与设计要求和现行国家标准进行对照,对不合格的连接负不得使用。
对于大六角头高强螺栓连接负,应重点检验扭矩系数检验报告;对于扭剪型高强螺栓连接负重点检验紧固轴力检验报告。
2)工地复检项目:
①大六角头高强螺栓连接负应进行扭矩系数复验,复验用螺栓连接负应在施工现场等待安装的螺栓中间进行随机抽取,每批应该抽取8套连接负进行复验。复验使用的计量器具应该经过标定,其误差值不得超过2%。每套连接负只应该做一次试验,不得重复使用。
②扭剪型高强螺栓连接负应该进行紧固轴力复验,复验使用的螺栓连接副应在施工现场等待安装的螺栓中间随机抽取,每批应该抽取8套连接负进行复验,复验使用的轴力计、应变仪、扭矩扳手等计量器具应该经过标定,其误差值不得超过2%。每套连接负只应该做一次试验,不得重复使用,在紧固过程中垫圈发生转动时,应该更换连接负,重新试验。
③紧固轴力试验一般采用轴力计进行,紧固螺栓分为初拧和终拧进行,初拧采用扭矩扳手,初拧值应该控制在轴力标准值的50%左右。终拧采用专用电动扳手,施拧至端部梅花头拧掉,读出轴力值。
3)一般检验项目:
高强螺栓连接副的安装顺序及初拧、复拧扭矩检验。检验人员应检查扳手标定记录,螺栓施拧标记及螺栓施工记录,有疑义时抽查螺栓的初拧扭矩。
高强度螺栓的终拧检验。大六角高强螺栓连接副在终拧48小时内隐形终拧扭矩的检验,首先对所有螺栓进行终拧检验标记的检验,终拧标记包括扭矩法和转角法施工两种标记,除了标记检查外,检查人员最好用小锤对节点的每个螺栓逐一进行敲击,从声音的不同找出漏拧或欠拧的螺栓,以便重新拧紧。对于扭剪型高强度螺栓连接副,终拧是以拧掉梅花头为标志,可以用肉眼全数检查,非常简便。但扭剪型高强度螺栓连接的工地施工质量重点应放在施工过程的监督检查上,如检查初拧扭矩值及观察螺栓终拧时螺母是否处于转动状态,转动角度是否适宜等. 4)其他检验项目:
①高强度螺栓连接副终拧后应该检查螺栓丝扣外露长度,要求螺栓丝扣外露2~3扣为宜,其中允许有10%的螺栓丝扣外露1~4扣,对于同一节点,螺栓丝扣外露力求一致,便于检查。
②高强度螺栓连接摩擦面应保持干燥、整洁,不应有飞边、毛刺、焊接飞溅物、焊疤、氧化铁皮、污垢和不应有的涂料。高强螺栓应该自由穿入螺栓孔、不应气割扩孔,遇到必须扩孔时,最大扩孔量不应超过1.2d(d为螺栓公称直径)。
四、钢构的安装工程
1、钢柱的安装
在本工程中,吊点及数量的选择是根据本工程钢柱形状、端面、长度、起重机的性能等情况具体确定。
一般钢柱弹性和刚性都很好,吊点采用一点正吊。吊耳放在柱顶处,柱身垂直、易于对线校正。通过柱的重心位置,受起重机臂杆长度限制,吊点也可放在柱长1/3处,吊点斜吊,由于钢柱倾斜。对线校正较难。
在本工程中,采用旋转法进行吊装,钢柱运到现场焊后,起重机边回转使柱子绕着柱脚旋转而将钢柱吊起。
为了使这个工程钢结构安装质量达到最优,主要控制钢柱的水平标高,十字轴线位置和垂直度。测量是安装的关键工序,在整个施工过程中,以测量为主。
(1)柱基标高调整,首层柱垂偏校正,地下室部分钢柱都是劲性钢柱,钢柱的周围布满了钢筋,调整标高,对线找垂直,都要适当地钢筋梳理开,才能进行工作,工作起来比较困难。
(2)柱顶标高调整和其他节框架钢柱标高控制可以用相对标高安装和设计标高两种方法来控制标高。通常采用相对标高的方法。钢柱吊装就位后,用大六角高强螺栓固定连接,即上下耳板,不加紧,通过起重机起吊,撬棍微调柱间间隙。量取上下柱顶预先标定标高值,符合要求后打入钢楔、点焊限制钢柱下落,考虑到焊缝收缩及压缩变形,标高偏差调整至5mm以内。柱子安装后在柱顶安置水平仪,测相对标高,取最合理值为零点,以零点为标准进行换算各柱柱顶线,安装中以线控制,将标高测量结果与下节柱顶预检长度对比进行比较,进行综合处理。超过5mm对柱顶标高作调整,调整方法:是采用填塞一定厚度的低碳钢钢板,但必须注意不宜一次调整过大,因为过大的调整会带来其他构件节点连接的复杂性和安装难度。
(3)第二节柱纵横十字丝校正。为上下柱不出现错口,尽量做到上下十字丝重合,如有偏差在柱柱的连接耳板的不同侧面加入垫板(垫板的厚度为0.5~1.0mm)。拧紧大六角螺栓,钢柱的十字线偏差每次调整3mm以内,若偏差过大分为2~3次调整。
注意:每节柱子的定位轴线决不允许使用下一节柱子的定位轴线,应该从地面控制轴线引到高空,以保证每节柱子安装正确无误,避免产生过大的积累偏差。
(4)第二节钢柱垂偏校正:钢柱校正重点应该放在对钢柱有关尺寸预检,影响垂直因素的预先控制,如:安装误差:下层钢柱的柱顶垂直度偏差就是上节钢柱的底部轴线、位移量、焊接变形、日照温度、垂直校正及弹性等,综合安装误差之和,可采用预留垂直偏值,预留值大于下节柱积累偏差值时,只预留累积偏差值,反之则预留可预留值,其方向与偏差方向相反。
(5)标准柱的垂直校正:采用三台经纬仪对钢柱及钢梁安装跟踪观测。钢柱垂直度校正可分两步。第一步采用无缆风校正,在钢柱偏斜方向的一侧打入钢楔在保证单节柱垂直度不超过的前提下,将柱顶轴线偏移控制到零,最后拧紧临时连接耳板的大六角高强螺栓至额定扭矩值,第二步:将标准框架梁先安装上,先安装上层梁,再安中下层梁,安装梁的过程中会对柱的垂直度有影响,可采用钢丝绳缆索(只适宜向跨内柱)、千斤顶、钢楔和手拉葫芦进行。
2、钢梁的安装:
(1)主梁采用专业卡具,为防止高空因风或碰撞物体落下,卡具放在钢梁端部500mm的两侧。
(2)一节柱有2层、3层、4层,原则上竖向构件由下向上逐件安装,由于上部和周边都处于自由状态,易于安装测量保证质量。习惯上同一列柱的钢梁从中间跨开始对称的向两端扩展,同一跨钢梁,先按上层梁再按中下层梁。
(3)在安装和校正柱与柱之间的主梁时,再把柱子撑开,测量时必须跟踪校正,预留偏差值,留出接头焊接收缩量,这是柱子产生的内力,焊接完毕焊缝收缩后也就消失。
(4)柱與柱接头和梁与柱接头的焊接,以互相协调为好,一般可以先焊一节柱的顶层梁,再从下面向上焊各层梁与柱的接头,柱与柱的接头可以先焊,也可以后焊。
(5)次梁三层串吊。
(6)同一根梁两端的水平度,允许偏差(L/1000)+3;最大不超过10,如果钢梁水平度超标主要原因是连接板位置或螺孔有误差,可采取换连接板或塞焊孔重新制空处理。
五、防火涂料施工工程
1、本工程中采用厚涂型钢结构防火涂料施工
本工程中对钢梁、钢柱采用喷涂防火涂料保护,其涂层厚度应该达到设计要求,且节点部位做加厚处理厚涂型钢结构防火涂料施工:
(1)厚涂型钢结构防火涂料宜采用压送式喷涂机喷涂,空气压力为0.4~0.6MPa喷枪口直径宜为6~10mm。
(2)配料时严格按配合比加料或加稀释剂,并使稠度适宜,边配边用。
(3)喷涂施工应分遍完成,每遍喷涂厚度为5~10mm,必须在前一遍基本干燥或固化后,再喷涂后一遍,喷涂保护方式、喷涂遍数与涂层厚度应根据施工设计要求确定。
(4)施工过程中,操作者应采用测厚针检测涂料厚度,直到符合设计要求的厚度方能停止喷涂。
(5)喷涂后的涂层,应剔除乳突,确保匀称平整。
(6)当防火涂层出现下列情况之一的,应该重新喷涂:
1)涂层干燥固化不好,粘结不牢,或粉化、空鼓、脱落时;
2)钢结构的接头、转角处的涂层有明显凹陷时;
3)涂层表面有浮浆或裂缝宽度大于1.0m时;
4)涂层表面小于设计规定厚度的85%时,或涂层厚度虽大于设计规定厚度85%,但未达到规定厚度的涂层之连续面积的长度超过1m时。
2、钢结构防火涂料涂层厚度测定方法:
(1)测针与测试图:
测针(厚度测量仪),由针杆和可滑动的圆盘组成,圆盘始终保持与针杆垂直,并在其上装有固定装置,圆盘直径不大于30mm,以保证完全接触被检测试件的表面。如果厚度测量仪不易插入材料中,也可使用其他适宜的方法测试。
测试时,将测厚探针垂直插入防火涂层直至刚基材表面上,记录标尺数据。
(2)测点选定:
1)楼板和防火墙的防火涂层厚度测定,可选用两相邻纵、横轴线相交中的面积为一个单元;在其对角线上,按每米长度选一点进行测试。
2)全钢框架结构的梁和柱的防火涂层厚度测定,在构件长度每3米取一截面。
(3)测量结果:
对于楼板和墙面,在所选择的面积中,至少测出5个点;对于梁和柱在所选择的位置中,分别测出6个和8个点。分别计算出他们的平均值,精确到0.5mm.
六、结束语及建议
钢结构建筑具有强度高、自重轻、抗震性能好,工业化程度高,施工方便,工期短等特点,随着科技的发展,社会的进步,人民生活水平的提高,生活观念和生活方式的改变,钢结构的建筑将成为当代主流产品。钢结构工程质量的控制点尤其要掌握的。