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摘要:对高层建筑钢结构的施工特点作了简要介绍,并结合工程实例,探讨了钢结构工程施工的关键技术
关键词:高层建筑;钢结构;施工
中图分类号：TU97文献标识码：A 文章编号：
随着经济的迅速发展,大型建筑越来越多,钢结构以其大跨、轻型、重载、高耸、结构性能好、整体性强、抗震性佳、造价低、施工速度快,环保等诸多优点,在建筑业被越来越广泛的重视和应用。但是钢结构工程构件制作精度要求很高,而且安装时易受自然条件影响,手工作业较多、允许偏差较小致使施工难度较大,稍有不慎,在施工中就很容易发生工程事故,不仅影响了工程进度,而且给施工企业造成较大的经济损失。因此,采取相应的措施对钢结构工程的施工质量进行严格的管理与控制,提高工程质量,是十分必要的,更是非常重要的。
1 高层建筑钢结构的施工特点
1.1 主要优势
(1)施工周期短。用于施工的钢结构构件可以厂制作,在现场安装。在安装时,不需搭设大量的脚手架,同时采用压型钢板可作为混凝土楼板的永久性模板,无需另行支设模板,而且混凝土的施工可与钢结构安装交叉进行,可以大大缩短施工周期;
(2)空间大。由于钢材的抗压、抗侧弯强度均为混凝土的1.5倍,因此在相同强度的条件下可以缩小截面从而增大了有效空间;
(3)可循环利用。钢结构建筑物的施工材料可以实现钢材再生利用,同其它结构建筑物相比减少了大量的建筑垃圾。
1.2 存在的主要缺点
(1)耐火性差。钢结构在火灾的情况下,钢材的导热系数远大于钢筋混凝土的导热系数,其耐火性能远差于混凝土结构,钢材的屈服强度和弹性模量随温度上升而急剧下降。当结构温度达到350℃及500℃时,其强度可分别下降30%-50%。当温度达到600℃时,钢结构基本丧失了其全部的刚度和强度,以致结构完全丧失承载能力,变形急剧增大,导致结构倒塌。因此,在钢结构建筑设计中结构抗火被视为重要一环。
(2)耐腐蚀性差。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,使钢结构提前破坏,因此对钢结构进行有效的防腐才能确保其使用年限。
2 钢结构施工技术的应用
2.1 工程概况
某建筑,地上30层,地下2层,总建筑面积65012m2,由塔楼、配楼、连廊3部分组成。总檐高128m,为全钢结构。工程吊装任务重,钢构件总量达15000工;外轮廓由折线柱组成双曲面,给安装测量造成了极大难度;材料采用Q345GJC,最大板厚达10Omm,焊接难度大。
2.2 工艺流程
构件验收→吊装→高强螺栓→焊接及其检测→压型钢板与栓钉。
2.3 施工准备
(1)工程开工前,项目监理机构要组织监理人员熟悉工程图纸与项目有关的工艺技术条件、规范标准,充分领会设计意图,了解施工方案中的重点和难点,从而有针对性地制定质量控制措施。
(2)组织施工单位专业技术人员对图纸进行会审,认真检查施工图纸中的“漏、缺、错”等问题,力争把问题解决在施工之前,减少因图纸问题对工程质量、进度的影响。同时做好设计图的交底工作。对吊装设备、剪力撑设置等施工方案应绘制施工详图,交由专家进行论证,审核合格后方可予以施工。
(3)检查施工人员的技术资质与条件是否符合要求,并制定相关的管理制度和办法,明确各级职员的质量管理职责,且严格执行有关的规程,以规范施工人员的行为。
(4)确保原材料(如:钢柱、钢梁、地脚螺栓、高强螺栓、抗剪栓钉、焊条等)的厂家、品种、标号、规格、等级符合施工规范。
(5)对钢结构制作和安装单位的企业资质、生产规模、机械设备情况、技术人员数量、资格证、职称及履历,和业绩情况等级,都需要做详细的考察与选择,严格审核钢结构配件制作阶段各工序、各分项的质量标准、技术要求、工艺流程、工艺措施、关键零件的加工方法等各项制作工艺内容,确保钢结构建筑的工程质量。
2.4 塔吊的选择、布置及装拆
塔吊是超高层钢结构工程施工的核心设备,其选择与布置要根据建筑物的布置、现场条件及钢结构的重量等因素综合考虑,并保证装拆的安全、方便、可靠。在塔吊的选择上应优先考虑内爬式塔吊,因为钢结构建筑采用内爬式塔吊不需要对楼层进行加固,并且在起重机布设位置上有较大的自由度。另一方面,采用内爬式塔吊进行钢结构高层建筑吊装施工,对塔吊起重能力和幅度要求不像采用附着式塔吊那样苛刻。另外,采用附着塔吊的造价要远高于同类型起重能力稍小的内爬式塔吊。
由于本工程设计高度为128m,采用附着式塔吊的塔身高度约158m(其中考虑钢结构3层柱12m,吊索4-6m,吊钩滑轮及小车全高4m,安全操作距离2m等),加上地下部分高度共168m,而采用内爬式塔吊的塔身约为35-45m。因此,从经济上考虑,为节约成本,本工程优先选用内爬式塔吊进行钢结构超高层建筑的施工。
2.5 吊装
吊装是钢结构施工的重要工序,吊装的速度与质量对整个工程起着举足轻重的作用。钢结构吊装前应根据结构平面和立面形状、结构形式、塔吊的个数和位置、现场施工条件等因素确定吊装分区与吊装顺序。考虑到本工程划分为东、西两个作业区,因此吊装从中间的一个单元开始,先组装成一个稳定的刚度柱网单元,先吊柱后吊梁,一个柱网单元吊装并临时固定后,再在其左右或前后吊装两个单元,待3个单元构件全部吊装完成后,进行全面的精确校正。另外,本工程竖向吊装的顺序为::先安4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一下、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。
2.6 焊接
高层钢结构具有工期紧、结构复杂、工程量大、质量要求高的特点,而焊接作为钢结构施工的重要工序,其焊接顺序与工艺参数的选择与施焊水平对工程的“安全、优质、高速”的完成影响重大。因此,在钢结构焊接前,要认真检查焊条的合格证,并按说明书上的要求进行使用。对于钢结构焊接要做到:焊缝表面不得有裂纹、焊瘤;一级焊缝不得有咬边、未满焊等缺陷;一、二级焊缝不能有气孔、夹渣、弧坑裂纹。另外,焊缝要按要求进行无损检测,在规定的焊缝及部位要检查焊工的钢印,不合格的焊缝则需在定出修改工艺后再做处理,同一部位的焊缝返修次數不宜超过2次。在对钢结构进行涂刷工作时,则需要做到涂刷的构件表面不得有毛刺、焊渣、水、油污等异物,涂刷遍数和厚度应符合设计要求。
2.7 安全措施
安全措施是钢结构施工中的重要环节,超高层钢结构施工的特点是高空、悬空作业点多。针对超高层钢结构施工的特点,因此,需要做好如下安全措施:
(1)设立管理组织体系,委派专人负责工程项目及有关安全防火工作,专人了解各工种的安全操作规程,设立各级安全生产岗位责任和定期安全检查制度。施工前加强对施工人员的安全教育,坚持日安全巡视制度。
(2)施工人员进入施工现场,必须佩戴安全帽,高空作业要有安全带。冬季构件表面结霜,在构件上行走应系好安全带,穿防滑鞋。拆除的临时螺栓、手头工具应拿稳当或装人工具袋,严禁随意乱扔。穿着防护用品,如电焊手套、护目面罩、绝缘胶鞋。吊装前检查起重设备、吊具是否符合安全要求,否则不得使用。吊装现场地面平整坚实,松软的土层要务实或加垫木以保证吊装机器稳定作业。
(3)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。
3 结语
总之,在钢结构房屋建筑的施工过程中,我们应严格执行施工图纸及现行规范,合理制定施工工艺,才能保证钢结构建筑的施工质量,达到预期控制目标,从而给人们提供更加安全可靠的居住环境。
参考文献
[1]熊建国.浅谈钢结构建筑施工技术和管理[J].中国新技术新产品,2010,(2).
[2]焦民顺.浅谈高层建筑钢结构的应用[J].中国建设信息,2009,(12).
[3]何锡荣.以某工程为实例有关钢结构的施工技术探讨[J].四川建材,2009,(2).
关键词:高层建筑;钢结构;施工
中图分类号：TU97文献标识码：A 文章编号：
随着经济的迅速发展,大型建筑越来越多,钢结构以其大跨、轻型、重载、高耸、结构性能好、整体性强、抗震性佳、造价低、施工速度快,环保等诸多优点,在建筑业被越来越广泛的重视和应用。但是钢结构工程构件制作精度要求很高,而且安装时易受自然条件影响,手工作业较多、允许偏差较小致使施工难度较大,稍有不慎,在施工中就很容易发生工程事故,不仅影响了工程进度,而且给施工企业造成较大的经济损失。因此,采取相应的措施对钢结构工程的施工质量进行严格的管理与控制,提高工程质量,是十分必要的,更是非常重要的。
1 高层建筑钢结构的施工特点
1.1 主要优势
(1)施工周期短。用于施工的钢结构构件可以厂制作,在现场安装。在安装时,不需搭设大量的脚手架,同时采用压型钢板可作为混凝土楼板的永久性模板,无需另行支设模板,而且混凝土的施工可与钢结构安装交叉进行,可以大大缩短施工周期;
(2)空间大。由于钢材的抗压、抗侧弯强度均为混凝土的1.5倍,因此在相同强度的条件下可以缩小截面从而增大了有效空间;
(3)可循环利用。钢结构建筑物的施工材料可以实现钢材再生利用,同其它结构建筑物相比减少了大量的建筑垃圾。
1.2 存在的主要缺点
(1)耐火性差。钢结构在火灾的情况下,钢材的导热系数远大于钢筋混凝土的导热系数,其耐火性能远差于混凝土结构,钢材的屈服强度和弹性模量随温度上升而急剧下降。当结构温度达到350℃及500℃时,其强度可分别下降30%-50%。当温度达到600℃时,钢结构基本丧失了其全部的刚度和强度,以致结构完全丧失承载能力,变形急剧增大,导致结构倒塌。因此,在钢结构建筑设计中结构抗火被视为重要一环。
(2)耐腐蚀性差。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,使钢结构提前破坏,因此对钢结构进行有效的防腐才能确保其使用年限。
2 钢结构施工技术的应用
2.1 工程概况
某建筑,地上30层,地下2层,总建筑面积65012m2,由塔楼、配楼、连廊3部分组成。总檐高128m,为全钢结构。工程吊装任务重,钢构件总量达15000工;外轮廓由折线柱组成双曲面,给安装测量造成了极大难度;材料采用Q345GJC,最大板厚达10Omm,焊接难度大。
2.2 工艺流程
构件验收→吊装→高强螺栓→焊接及其检测→压型钢板与栓钉。
2.3 施工准备
(1)工程开工前,项目监理机构要组织监理人员熟悉工程图纸与项目有关的工艺技术条件、规范标准,充分领会设计意图,了解施工方案中的重点和难点,从而有针对性地制定质量控制措施。
(2)组织施工单位专业技术人员对图纸进行会审,认真检查施工图纸中的“漏、缺、错”等问题,力争把问题解决在施工之前,减少因图纸问题对工程质量、进度的影响。同时做好设计图的交底工作。对吊装设备、剪力撑设置等施工方案应绘制施工详图,交由专家进行论证,审核合格后方可予以施工。
(3)检查施工人员的技术资质与条件是否符合要求,并制定相关的管理制度和办法,明确各级职员的质量管理职责,且严格执行有关的规程,以规范施工人员的行为。
(4)确保原材料(如:钢柱、钢梁、地脚螺栓、高强螺栓、抗剪栓钉、焊条等)的厂家、品种、标号、规格、等级符合施工规范。
(5)对钢结构制作和安装单位的企业资质、生产规模、机械设备情况、技术人员数量、资格证、职称及履历,和业绩情况等级,都需要做详细的考察与选择,严格审核钢结构配件制作阶段各工序、各分项的质量标准、技术要求、工艺流程、工艺措施、关键零件的加工方法等各项制作工艺内容,确保钢结构建筑的工程质量。
2.4 塔吊的选择、布置及装拆
塔吊是超高层钢结构工程施工的核心设备,其选择与布置要根据建筑物的布置、现场条件及钢结构的重量等因素综合考虑,并保证装拆的安全、方便、可靠。在塔吊的选择上应优先考虑内爬式塔吊,因为钢结构建筑采用内爬式塔吊不需要对楼层进行加固,并且在起重机布设位置上有较大的自由度。另一方面,采用内爬式塔吊进行钢结构高层建筑吊装施工,对塔吊起重能力和幅度要求不像采用附着式塔吊那样苛刻。另外,采用附着塔吊的造价要远高于同类型起重能力稍小的内爬式塔吊。
由于本工程设计高度为128m,采用附着式塔吊的塔身高度约158m(其中考虑钢结构3层柱12m,吊索4-6m,吊钩滑轮及小车全高4m,安全操作距离2m等),加上地下部分高度共168m,而采用内爬式塔吊的塔身约为35-45m。因此,从经济上考虑,为节约成本,本工程优先选用内爬式塔吊进行钢结构超高层建筑的施工。
2.5 吊装
吊装是钢结构施工的重要工序,吊装的速度与质量对整个工程起着举足轻重的作用。钢结构吊装前应根据结构平面和立面形状、结构形式、塔吊的个数和位置、现场施工条件等因素确定吊装分区与吊装顺序。考虑到本工程划分为东、西两个作业区,因此吊装从中间的一个单元开始,先组装成一个稳定的刚度柱网单元,先吊柱后吊梁,一个柱网单元吊装并临时固定后,再在其左右或前后吊装两个单元,待3个单元构件全部吊装完成后,进行全面的精确校正。另外,本工程竖向吊装的顺序为::先安4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一下、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。
2.6 焊接
高层钢结构具有工期紧、结构复杂、工程量大、质量要求高的特点,而焊接作为钢结构施工的重要工序,其焊接顺序与工艺参数的选择与施焊水平对工程的“安全、优质、高速”的完成影响重大。因此,在钢结构焊接前,要认真检查焊条的合格证,并按说明书上的要求进行使用。对于钢结构焊接要做到:焊缝表面不得有裂纹、焊瘤;一级焊缝不得有咬边、未满焊等缺陷;一、二级焊缝不能有气孔、夹渣、弧坑裂纹。另外,焊缝要按要求进行无损检测,在规定的焊缝及部位要检查焊工的钢印,不合格的焊缝则需在定出修改工艺后再做处理,同一部位的焊缝返修次數不宜超过2次。在对钢结构进行涂刷工作时,则需要做到涂刷的构件表面不得有毛刺、焊渣、水、油污等异物,涂刷遍数和厚度应符合设计要求。
2.7 安全措施
安全措施是钢结构施工中的重要环节,超高层钢结构施工的特点是高空、悬空作业点多。针对超高层钢结构施工的特点,因此,需要做好如下安全措施:
(1)设立管理组织体系,委派专人负责工程项目及有关安全防火工作,专人了解各工种的安全操作规程,设立各级安全生产岗位责任和定期安全检查制度。施工前加强对施工人员的安全教育,坚持日安全巡视制度。
(2)施工人员进入施工现场,必须佩戴安全帽,高空作业要有安全带。冬季构件表面结霜,在构件上行走应系好安全带,穿防滑鞋。拆除的临时螺栓、手头工具应拿稳当或装人工具袋,严禁随意乱扔。穿着防护用品,如电焊手套、护目面罩、绝缘胶鞋。吊装前检查起重设备、吊具是否符合安全要求,否则不得使用。吊装现场地面平整坚实,松软的土层要务实或加垫木以保证吊装机器稳定作业。
(3)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。
3 结语
总之,在钢结构房屋建筑的施工过程中,我们应严格执行施工图纸及现行规范,合理制定施工工艺,才能保证钢结构建筑的施工质量,达到预期控制目标,从而给人们提供更加安全可靠的居住环境。
参考文献
[1]熊建国.浅谈钢结构建筑施工技术和管理[J].中国新技术新产品,2010,(2).
[2]焦民顺.浅谈高层建筑钢结构的应用[J].中国建设信息,2009,(12).
[3]何锡荣.以某工程为实例有关钢结构的施工技术探讨[J].四川建材,2009,(2).