高层钢结构施工关键控制点分析

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  摘要:钢结构工程由于其造价低、结构性能好、施工速度快,在高层建筑领域被广泛应用。施工质量的好坏就直接影响工程结构的安全,因此,对层钢结构施工质量控制成为头等问题之一。
  关键词:钢结构;施工控制;质量通病;防治措施
  中图分类号:TU391 文献标识码:A
  1 吊装施工及测量控制
  1.1钢结构吊装控制
  一般都要按照以下顺序进行:安装钢柱和柱间支撑,对主、次梁进行安装,焊接梁柱节点, 并对压型钢板进行铺设,分层验收焊栓钉和钢结构分层。沿自东向西的方向进行吊装,所采 取用的吊装方式为,在进行钢柱结构的初始起吊时,用木头支垫其下端,预防回直过程中出现翻转或滑动,对构件造成一定的损伤。用安装联接板联接下节柱顶和上节柱底, 将位置进行调整之后,用螺栓和夹板连接。在起吊钢立柱时预先将刚爬梯挂上,并用绳进行捆扎 。操作人员在吊装 钢柱到位之后,应借助爬梯到柱顶将吊扣卸去。采用两点捆绑的方法对钢梁进行吊装,钢梁吊装完成后,应先将腹板的安装螺栓进行连接。随着不断升高的结构层, 垂直运输钢梁往往要经历较长的时间。为了将吊塔能力最大限度的发挥出来,应采用串联的方式吊装钢梁,并设置临时放置点在相应层次的钢梁上,将钢梁堆放在这些位置上,通过塔 吊将部分钢梁吊上之后在进行安装 。安装过程中应该注意以下几点问题:①在同一时间内,在每处放置点上堆放的钢梁数量应低于l5根;②钢梁搁置在放置点处的数量应多于两根,并保持对称;③在放置点下方将安全网拉好。
  1.2测量控制
  主要包括以下几点:控制柱顶标高及错边和单根垂直度;控制整体框架及钢梁标高。
  1.2.1柱顶标高测量控制
  在结束每一层 钢柱制作之后,对柱顶标高进行测量; 在柱高差低于5mm时,不需要调整,做好记录即可; 柱高差超过5mm时,应及时向制作工厂反馈偏差数值, 对上一 节钢柱进行制作时,对长度进行调整,适当的缩短或加长,直到达到上一节柱顶正确的标高 。
  1.2.2 单根柱错边控制
  一般需要提高钢柱加工度,以便对上、 下柱对接节点的错口做出保证,尤其是对联接 位 置处的临时安装板的位置,往往具有较高的精度要求 ,偏差要低于l mm;同时依照相关规范,错口应低于3.0m m ,不得超过t/10。
  1.2.3单根柱垂直度控制
  在柱子吊装到位后,可初步采用千斤顶进行调整,并对钢柱垂直度随时进行检测,在初 步调整时偏差应低于20m m。用经纬仪对三层柱子以下进行测量,在超过三层柱子时,可采用平面上的控制网。校正全部柱子之后,基准柱的复合可采用准直仪进行。若结果在控制值范围之内,则完成校正本节框架结构的柱子垂直度 。
  1.2.4钢梁标 高 控 制
  对同一根测两端的顶面高差,采用标尺和水准仪进行测量,应不超过l0mm ,并且不超过 L/I000 ,若超过规定, 调节时采用螺栓孔或者是打孔的办法,但只有获得相关负责人员的批准之后才能打孔 。
  2 焊接施工控制
  先检查焊接节点的装配质量,在对衬板进行安装,同时清理坡口表面,进行焊接和焊后的保温,检查焊缝表面,采用U T检测后,最后进行报验。
  2.1焊前准备
  ①对接面的不平面度应小于2mm ;②坡口的不直线度应小于2 mm ; ③ 一些杂质包括油漆、水分、铁锈等不应存于焊接坡口内; ④根据实际情况,决定是否用砂轮磨光机进行打磨处理;⑤钢垫板要保持适当的长度,并且牢固装配,和板的贴紧间隙应低于1mm; ⑥在评定焊接工艺之后,最后确定电压、速度和电流等焊接参数;⑦焊条应在300 ~ 350 ℃下進行2 h的烘焙后,在置于150℃恒 温箱中,经过 l~2 h方可进行使用 。
  2.2焊接施工
  ①母材在焊接前应进行预热;在施焊前对厚度36 mm大的钢板进行预热,并保持100~150℃的预热温度。 ②依照对称的原则,对钢梁和钢柱进行焊接, 应由四个人同时对每根 柱 子施焊,错开起弧和灭弧的位置,并需要成对焊工焊接每根柱子两侧的钢梁 。③应连续对多层焊进行施焊,并及时清理每层焊道,将缺陷清除 ;每层焊道的厚度小于5 mm ;应错开多层焊的接头,使每段焊缝的起始端呈现阶梯状。④焊接结束后,应采取必要的保温措 施; 同时将两侧的飞溅物和焊缝表面的熔渣及时进行清理,对焊缝表面的外观质量进行检查 , 对焊缝用石棉布进行保温,预防因为快速的冷冻而使焊缝出现冷裂纹 。
  3构件制作与连接工程质量通病及防治措施
  3.1节点杆件轴线交点偏移
  桁架上下弦、双肢柱节点各杆件受力轴线或重心未汇交于一点,出现超差,因而降低了各杆件的受力性能。为此,桁架、柱的制作应按设计施工图标定的各杆件轴线位置与尺寸准确放底样;避免重心线偏移;如材料代用,应按实际代用材料予以修改;严格检查、核对计算与实际的误差,并及时纠正;拼装时,在底样或底模上按各节点杆件所在位置的两侧及端部用挡铁限制定位。
  3.2扭曲
  构件拼装后全长扭曲不平,出现超差。为此,如节点处型钢不密合,应用氧乙炔火焰烘烤或用杠杆加压方法调直,达到标准后再拼装;拼装节点的连接角钢与母材之间应用夹紧器或卡口卡紧,点焊固定后再进行拼装;拼装构件应在拼装台上进行,构件全长应拉通线,并用水平尺找平,符合设计尺寸后再点焊固定、.拼接;对刚度差的构件,翻身前应进行加固,翻身后应找平;拼装节点焊接应对称进行,并有反变形措施。
  3.3未磨光顶紧
  柱、吊车梁等支承受力部位、支承板与柱肢翼板、腹板要求顶紧的两个平面之间存在空隙,使构件受力后易产生变形,并降低了承载能力。为此,设计要求磨光顶紧的构件、相接触的两个平面应按规范规定,采用刨光或磨光的方法进行加工;安装时,组装面应进行打磨处理,以使两个顶紧面紧贴不少于70%,且边缘最大间隙不超过0.8mm。
  3.4拱度不符合规定
  构件起拱数值大于或小于设计数值,拱度曲度不均匀。为此,应按设计规定的尺寸进行起拱;严格按钢构件制作的允许偏差进行检验,如发现拼装接点处的角钢有误,应及时处理;在小拼过程中,应严格控制累计偏差,采取相应的措施以消除焊接对收缩的影响因素。
  3.5焊接缺陷
  3.5.1咬边(咬肉)
  焊缝边缘母材上被电弧或火焰烧熔出凹陷或沟槽,使母材的有效截面减小,而且在咬边处还会造成应力集中。为此,应选择适当的焊接电流,控制电弧长度,尽量短弧焊接,掌握合适的焊条角度和熟练的运条手法;气焊时,应调整合适的火焰能率,焊矩与焊条的摆动要协调配合;当咬边深度或长度超过允许值时,应将咬边处的熔渣清理干净,并用同型号的小直径焊条进行补焊填满。
  3.5.2弧坑
  构件焊缝收尾处产生低于基本金属表面的凹坑,使焊接接头的承载力降低。为此,熄弧前,须在熔池处做短时间的停留或做几次环形运条,以填满熔池;调整电流强度,埋弧自动焊应先停车后停丝,在焊缝前、后端加引弧板和熄弧板;也可同“咬边”的处理方法。
  3.5.3严重飞溅
  构件焊缝外母材上出现严重沾连焊材飞出的钢渣,使表面不美观。为此,碱性焊条按规定烘干;注意反接极和接地电缆的接法;出现飞溅后可用砂轮打磨平整。
  3.5.4气孔
  构件焊缝表面或内部存在个别连续或密集的气孔,减小了金属的有效截面,使焊接接头的强度降低;密集气孔会使焊缝组织疏松、接头塑性降低。为此,焊条、焊剂使用前应按规定焙烘,焙烘温度不能过高,避免采用不合格(变质或受潮)的焊条;注意焊件、焊条、焊丝表面的清洁,水、油、油漆等杂质应清除于净,焊接可适当减小电流,降低焊速;引弧时,避免把电弧拉长;采用合格的保护气体和乙炔气体施焊;处理时,允许个别气孔存在,而严重密集的气孔应用电弧刨除尽、重焊。
  3.5.5夹渣
  构件焊缝内部的非金属焊缝熔渣未清除掉,存在夹杂物和夹渣。为此,正确选用电流;坡口角度应适当,认真清除焊件上的铁锈杂物,并选用合格焊条;施焊时应注意清渣,分清铁水和熔渣,当熔渣夹杂于铁水中浮不起来时,应放慢焊速,防止熔渣超前于铁水;当发现熔池中有杂物时,应拉长电弧吹出或停留片刻;出现夹渣后,应先清除夹渣,再重焊。
  3.5.6未焊透
  构件焊缝根部未完全焊透,使焊缝力学性能降低,同时易产生严重的应力集中,导致产生裂缝。为此,选用合适的电流和焊接速度;运条要照顾母材的熔化情况,使两边均匀;操作应符合规程的要求,控制好组对间隙和坡口角度,一般间隙应等于焊条直径,钝边高度应为焊条直径的1/2左右;焊条应伸人焊缝根部;起焊温度不要过低;双面焊应彻底清根;出现未焊透时,应将未焊透部位用电弧刨清除,再重焊。
  3.5.7裂缝
  由于焊接的影响,材料的原子结构遭到破坏,使构件焊缝面或焊缝与母材连接处在接近焊缝区出现缝隙,其具有缺口尖锐和长宽比大的特征,按产生的部位有纵向的、横向的、根部的、弧坑的、表面的、贯穿的、热影响区的裂缝等。为此,严格控制焊件材质;选用碱性焊条或焊剂,以降低焊缝中的杂质和氢含量;合理设置定位点焊数量,避免在强制变形下定位焊接;根据结构情况,正确选定焊接顺序和方向。
  3.5.8未熔合
  构件焊缝与母材、焊缝与焊缝之间未能完全熔化结合在一起,造成焊道分离,使接头承载有效截面减少,降低了接头的机械强度。为此,选用稍大的焊接电流和火焰能率,焊速不宜过快,以使热量集中,焊缝金属问充分熔化结合;操作时要注意焊条或焊矩的角度,运条摆动要适当,并注意坡口两侧的熔化情况,焊接过程中发现焊条偏心,应调整焊条角度或及时更换焊条,并仔细清理坡口前一焊道上的熔渣杂物。
  4钢结构安装工程质量通病及防治措施
  4.1钢柱位移
  钢柱底部预留孔与预埋螺栓不对中,出现超差。为此,预埋螺栓在浇灌基础混凝土前应用固定卡盘或固定架固定,防止受振错位;钢柱底部预留孔应放大样,确定位置后再钻孔;对柱子轴线应进行测量复核。
  4.2钢柱垂直偏差过大
  为此,对于细、高钢柱,如一点吊装变形较大时,可采取两点、三点等吊装方法,以减少变形;吊装后,应及时加临时支撑,以防受风力或碰撞而变形;对整排柱应及时固定,并將柱间支撑好,再吊装上部结构;由于阳光照射影响钢柱的垂直偏差,其防治措施可与钢筋混凝土柱相同。
  4.3安装孔位移
  构件安装孔不重合,螺栓穿不进去。为此,螺栓钻孔应设样板,以保证尺寸、位置的正确;安装前,应对螺栓孔及安装面作修整,并注意消除钢部件小拼装的偏差,防止累积,螺栓紧固程度应保持一致。
  4.4螺栓位移
  柱底预埋螺栓位置与轴线相对位置超过允许偏差。为此,螺栓固定框尺寸应经校核,螺栓固定架应保证足够的强度和刚度,螺栓安装后应经复查,浇筑混凝土时应有测量人员监测,发现问题及时纠正,并加强测量放线的复查工作;已出现超差的,可用氧乙炔火焰将底座板螺栓孔扩大,安装时另加焊接钢板,或将螺栓根部混凝土凿去5—10cm,将螺栓稍加煨弯,再烤直。
  4.5夹渣、未焊透、咬肉
  柱与柱的横缝,柱与梁、梁与梁节点的平缝,手工焊出现夹渣、未焊透、咬肉等缺陷,超出了允许的要求。为此,被焊工件与垫板必须贴紧严密,采用φ4、φ3.2焊条打底,其间隙分别不大于8mm和6mm;断弧、换焊条时应将药皮砸净,搭接好;焊接前应通过试验选用合理的焊接规范、焊接顺序和操作方法;施焊前应预热,并根据不同的材质、气候掌握预热温度;焊条应在300℃下烘干,以防表面有化学物质引起气化;焊机二次空载电压应不小于80V,以防熔透力不够;最后一层焊缝距母材表面宜控制在l~1.5mm;最后一道焊缝应将电流凋到120A,在降温15min左右后再焊;压低弧、快速通过以及被焊件加工细致,可避免咬边;焊接件材质和焊条不明,应进行可焊性试验、机械性能试验和化学分析,合格后才能使用。
  5结论
  目前钢结构有着比较乐观的发展前景,随着广泛应用的钢结构,也不断增加了大型钢结构的技术难度,同时质量问题也引起高度重视 。在施工现场必须对新工业、新方法和新技术及时了解和掌握,对工序管理进行有效的实施。抓好预控和过程控制。随着日新月异的现代建筑,在高层和超高层建筑物上,已经越来越普及钢结构。而在有限的场地施工条件 下,为了保证施工安全和质量及施工进度,需要重点优化和把控吊装方案 、测量控制及现场焊机的各个方面的工作。高层建筑施工能够顺利进行,为我国的社会发展就能打下良好基础。
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