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摘要:本文阐述了高层建筑钢结构的优势,介绍了高层建筑钢结构施工技术,供大家参考借鉴。
关键词:建筑;钢结构;施工技术;分析
中图分类号:TU984 文献标识码:A 文章编号:
1 高层建筑钢结构的优势
钢结构的优势有:自重轻,便于运输和安装,可跨越度大,用钢结构建造的住宅重量是钢筋混凝土住宅重量的 1/2;抗展性好:钢材的塑性和韧性好,即钢结构不会因为偶然超载或局部超载而突然断裂破坏,且对动力荷载的适应性较强;设计风格灵活、丰富,在梁高相同的情况下,钢结构的开间可比混凝土结构的开间大 50%;钢结构多采用螺栓连接,结构轻,施工简便,施工安装周期短;可以有效保护环境,即钢结构产生的噪音小、粉尘少,对土地资源破坏小,产生的固体垃圾量小,废钢资源回收价值高;综合造价低:钢结构工业化制作程度高,便于机械制造,集约化生产,精度高,安装方便,质量易于保证。
2 高层建筑钢结构施工技术
2.1 基础地脚螺栓预埋施工技术。采用井字形定位钢筋将地脚螺栓焊接固定,利用钢板模具将焊接固定好的地脚螺栓固定在基础梁上,然后采用正确的振捣方法,在混凝土初凝之前及时校正。这样既能保证地脚螺栓的轴线位置,又能提高地脚螺栓的预埋速度,节省人工和时间。⑴先在基础梁上放置轴线,划好螺栓的位置线,利用柱子立筋将井字形定位钢筋焊牢,再焊牢地脚螺栓,M30螺栓顶标高为- 5.02m。然后将钢板模具套在丝杆上,上、下各拧紧一个螺母来控制相对位置。⑵混凝土振捣、螺栓校正。因为螺栓比基础梁高 500mm,在浇注底板混凝土时,只浇筑至基础梁顶,在上面500mm 处进行二次吊模,螺栓校正后再浇筑混凝土。浇注时要进行现场监督,严禁只从一面振捣,并且严禁振动过程中振动棒与地脚螺栓接触。⑶在基础柱混凝土浇筑完成后,混凝土初凝之前对螺栓位置进行及时校正,发现问题及时解决。⑷成品保护。为保证地脚螺栓的螺纹部分不沾染混凝土,浇筑柱基础混凝土之前,用塑料管将地脚螺栓的螺纹部分罩住。模板拆除之后,用彩条布将螺栓的螺纹部分保护密封,防止锈蚀。
2.2 吊装
2.2.1 钢柱吊装。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。而吊装是高层钢结构工程施工的关键工序,吊装速度的高低和质量的好坏对整个工程质量起着举足轻重的作用。⑴钢拄吊装工作一般需划分吊装作业区域,吊装时,先安装整体框架梁柱结构,后楼板结构,平面从中央向四周扩展,按先主梁后次梁顺序进行。⑵在吊装第一节钢柱时,应在预埋的地脚螺栓上加设保护套,以免钢柱就位时碰坏地脚螺栓的丝牙。钢柱吊装前,应预先在地面上把操作挂篮、爬梯等固定在施工需要的柱子部位上。⑶钢柱的吊点设在柱连接耳板螺栓孔的位置,采用专用吊索吊装:钢柱吊装前准备好校正用的垫板和钢楔,并将临时高强螺栓等拴牢在柱底连接耳板处。⑷钢柱垂直起吊至安装位置后,拧紧临时连接板的M22大六角头高强螺栓,达到0.6kN·m扭矩。对正时,先调标高,当标高误差超过 6mm 时,需进行调整。如误差过大 (大于20mm),不宜一次全部调整好,可先调整一部分,待下一次再调整,否则一次调整过大会影响支撑的安装和钢梁表面标高。然后调整上下柱接头错边(扭转),当上柱与下柱发生扭转错位时,可在连接上下的耳板处加垫板进行调整。最后由二台激光经纬仪以基准点为依据,从二个不同方向校正柱子垂直度,最终将偏差控制在土 2mm内。⑸柱—柱临时接头用高强螺栓,在调整标高和垂直度后紧固。安装过程中,一节柱全部构件的重量和施工附加荷载均由柱的临时接头支撑,不用缆风绳,不用支撑。
2.2.2 钢梁吊装。在钢梁吊装前,应于柱子牛腿处检查标高和柱子间距。主梁吊装前,应在梁上装好扶手杆和扶手绳,待主梁吊装就位后,将扶手绳与钢柱系牢,以保证施工人员的安全。吊点位置取决于钢梁的跨度,一般在钢梁上翼缘处开孔,作为吊点。为提高塔吊的垂直运输效率,对于重量较小的次梁和其他小梁,可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,减少了高空作业时间,在保证质量的同时,加快了吊装速度。
2.2.3 钢结构高强蛆栓连接。⑴采用高强螺栓连接方式时,应确保孔位的精确度。目前,制孔一般采用模板制孔和多轴数控钻孔,但后者的精度高于前者,在施工时应优先考虑采用后者。⑵每个螺栓一端不得垫二个以上垫片。高强螺栓应自由穿人,不得敲打和强行穿人螺栓。当螺孔出现局部偏差时,只允许使用绞刀进行修整。严禁用气割扩孔,若使用气割扩孔,则应按重大质量事故处理。⑶绞孔修整前应保证其四周的螺栓全部拧紧,使板叠密贴后再进行。修整时应防止铁屑落人叠缝中。绞孔完成后用砂轮除去螺栓孔周的毛刺,同时扫清铁屑。⑷高强度螺栓的安装在节点全部处理好后进行,应按同一方向插入螺栓孔内。对于箱形截面部件的接合部,全部从内向外插人螺栓,在外侧进行紧固。如操作不便,可将螺栓从反方向插人。⑸钢梁安装过程中,板叠接触面间应平整,接触面必须大于75%,边缘缝隙不得大于 0.8mm。高强螺栓不得作为临时安装螺栓。⑹螺栓拧紧应按一个方向施拧,拧紧顺序应由中心按辐射方向逐层向外扩展。当天安装的应终拧完毕,且终拧完毕后应逐个检查。对欠拧、超拧的应进行补拧或更换。螺栓拧紧后外露螺纹不得少于2 个螺距。⑺对于大型节点可分为初拧、复拧和终拧。
2.2.4 钢结构焊接。⑴主梁与钢柱间的连接。一般上、下翼缘用坡口电焊连接,腹板用高强螺栓连接。次梁与主梁的连接基本上是在腹板处用高强螺栓连接,少量再在上、下翼缘处用坡口电焊连接。⑵坡口电焊连接应先做好准备,即包括:采用焊条烘焙;坡口检查;设电弧引入(引出)板和钢垫板,并采用点焊固定;清除焊接坡口、周边的防锈漆和杂物:焊接口预热等。⑶焊接原则是采用结构对称、节点对称、全方位对称焊接。多层焊接宜连续施焊,每一层焊道焊完后应及时清理、检查,清除缺陷后再焊。⑷焊接接頭要求熔透焊的对接和角接焊缝:多层梁柱焊接时,应根据安装情况,先焊顶层柱、梁节点,接着焊底部柱、梁节点,最后焊中间部分的柱、梁节点。焊接顺序宜从中间轴线柱向四周扩散。柱与柱的对接焊接,应采用二人同时对称焊接。⑸对于厚板的坡口焊,打底层可用直径为 4mm 焊条焊接,中间层可用直径为5mm或6mm焊条焊接,盖面层多用直径为5mm焊条焊接。三层应连续施焊,每一层焊完后及时清渣,焊缝焊至厚度为15mm(或母材厚度的1/2以上)可以停息。
3 高层建筑钢结构防火技术
3.1 钢结构防火涂料涂装顺序。钢结构表面清理—防火涂料涂装—涂层之间表面修整处理—防火涂料面层涂装、表面整理—检查验收。涂层厚度总要求:总厚度不小于设计要求。根据设计要求。
3.2 室内超薄型钢结构防火涂料。表面处理,用手工清除表面灰尘及脏物。防火涂料涂装之前应充分搅拌均匀。
3.3 室内厚涂型钢结构防火涂料。表面打底:在施工该涂料时,必须先打底,打底厚度为 1~2mm,打底层基本均匀即可。防火涂料系粉状混合剂,配料必须在现场配制,其稠度以适于现场施工为宜,涂料搅拌至黏稠状,每批配好的涂料应尽快用完。一般情况下,每次涂料涂抹厚度应控制在 6~10mm 为宜,二次涂抹间隔可根据环境温度不同作相应调节,气温为20℃时,间隔 24h。
4 结束语
随着工程计算和施工技术水平的不断提高和理论研究的不断进步,以及新型更高强度钢材的不断研制开发生产,相信高层民用建筑钢结构会凝聚更多的高科技,以更好地满足住宅在适用性能、环境性能、经济性能、安全性能、耐久性能方面的综合要求,从而得以更广泛应用。
参考文献:
[1] 高中勤,孔庆合,李冬,等.钢结构厂房屋面系统安装新方法[J].钢结构,2009,(3)..
[2] 王景文.实用钢结构工程安装技术手册[J].中国电力出版社,2011.
关键词:建筑;钢结构;施工技术;分析
中图分类号:TU984 文献标识码:A 文章编号:
1 高层建筑钢结构的优势
钢结构的优势有:自重轻,便于运输和安装,可跨越度大,用钢结构建造的住宅重量是钢筋混凝土住宅重量的 1/2;抗展性好:钢材的塑性和韧性好,即钢结构不会因为偶然超载或局部超载而突然断裂破坏,且对动力荷载的适应性较强;设计风格灵活、丰富,在梁高相同的情况下,钢结构的开间可比混凝土结构的开间大 50%;钢结构多采用螺栓连接,结构轻,施工简便,施工安装周期短;可以有效保护环境,即钢结构产生的噪音小、粉尘少,对土地资源破坏小,产生的固体垃圾量小,废钢资源回收价值高;综合造价低:钢结构工业化制作程度高,便于机械制造,集约化生产,精度高,安装方便,质量易于保证。
2 高层建筑钢结构施工技术
2.1 基础地脚螺栓预埋施工技术。采用井字形定位钢筋将地脚螺栓焊接固定,利用钢板模具将焊接固定好的地脚螺栓固定在基础梁上,然后采用正确的振捣方法,在混凝土初凝之前及时校正。这样既能保证地脚螺栓的轴线位置,又能提高地脚螺栓的预埋速度,节省人工和时间。⑴先在基础梁上放置轴线,划好螺栓的位置线,利用柱子立筋将井字形定位钢筋焊牢,再焊牢地脚螺栓,M30螺栓顶标高为- 5.02m。然后将钢板模具套在丝杆上,上、下各拧紧一个螺母来控制相对位置。⑵混凝土振捣、螺栓校正。因为螺栓比基础梁高 500mm,在浇注底板混凝土时,只浇筑至基础梁顶,在上面500mm 处进行二次吊模,螺栓校正后再浇筑混凝土。浇注时要进行现场监督,严禁只从一面振捣,并且严禁振动过程中振动棒与地脚螺栓接触。⑶在基础柱混凝土浇筑完成后,混凝土初凝之前对螺栓位置进行及时校正,发现问题及时解决。⑷成品保护。为保证地脚螺栓的螺纹部分不沾染混凝土,浇筑柱基础混凝土之前,用塑料管将地脚螺栓的螺纹部分罩住。模板拆除之后,用彩条布将螺栓的螺纹部分保护密封,防止锈蚀。
2.2 吊装
2.2.1 钢柱吊装。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。而吊装是高层钢结构工程施工的关键工序,吊装速度的高低和质量的好坏对整个工程质量起着举足轻重的作用。⑴钢拄吊装工作一般需划分吊装作业区域,吊装时,先安装整体框架梁柱结构,后楼板结构,平面从中央向四周扩展,按先主梁后次梁顺序进行。⑵在吊装第一节钢柱时,应在预埋的地脚螺栓上加设保护套,以免钢柱就位时碰坏地脚螺栓的丝牙。钢柱吊装前,应预先在地面上把操作挂篮、爬梯等固定在施工需要的柱子部位上。⑶钢柱的吊点设在柱连接耳板螺栓孔的位置,采用专用吊索吊装:钢柱吊装前准备好校正用的垫板和钢楔,并将临时高强螺栓等拴牢在柱底连接耳板处。⑷钢柱垂直起吊至安装位置后,拧紧临时连接板的M22大六角头高强螺栓,达到0.6kN·m扭矩。对正时,先调标高,当标高误差超过 6mm 时,需进行调整。如误差过大 (大于20mm),不宜一次全部调整好,可先调整一部分,待下一次再调整,否则一次调整过大会影响支撑的安装和钢梁表面标高。然后调整上下柱接头错边(扭转),当上柱与下柱发生扭转错位时,可在连接上下的耳板处加垫板进行调整。最后由二台激光经纬仪以基准点为依据,从二个不同方向校正柱子垂直度,最终将偏差控制在土 2mm内。⑸柱—柱临时接头用高强螺栓,在调整标高和垂直度后紧固。安装过程中,一节柱全部构件的重量和施工附加荷载均由柱的临时接头支撑,不用缆风绳,不用支撑。
2.2.2 钢梁吊装。在钢梁吊装前,应于柱子牛腿处检查标高和柱子间距。主梁吊装前,应在梁上装好扶手杆和扶手绳,待主梁吊装就位后,将扶手绳与钢柱系牢,以保证施工人员的安全。吊点位置取决于钢梁的跨度,一般在钢梁上翼缘处开孔,作为吊点。为提高塔吊的垂直运输效率,对于重量较小的次梁和其他小梁,可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,减少了高空作业时间,在保证质量的同时,加快了吊装速度。
2.2.3 钢结构高强蛆栓连接。⑴采用高强螺栓连接方式时,应确保孔位的精确度。目前,制孔一般采用模板制孔和多轴数控钻孔,但后者的精度高于前者,在施工时应优先考虑采用后者。⑵每个螺栓一端不得垫二个以上垫片。高强螺栓应自由穿人,不得敲打和强行穿人螺栓。当螺孔出现局部偏差时,只允许使用绞刀进行修整。严禁用气割扩孔,若使用气割扩孔,则应按重大质量事故处理。⑶绞孔修整前应保证其四周的螺栓全部拧紧,使板叠密贴后再进行。修整时应防止铁屑落人叠缝中。绞孔完成后用砂轮除去螺栓孔周的毛刺,同时扫清铁屑。⑷高强度螺栓的安装在节点全部处理好后进行,应按同一方向插入螺栓孔内。对于箱形截面部件的接合部,全部从内向外插人螺栓,在外侧进行紧固。如操作不便,可将螺栓从反方向插人。⑸钢梁安装过程中,板叠接触面间应平整,接触面必须大于75%,边缘缝隙不得大于 0.8mm。高强螺栓不得作为临时安装螺栓。⑹螺栓拧紧应按一个方向施拧,拧紧顺序应由中心按辐射方向逐层向外扩展。当天安装的应终拧完毕,且终拧完毕后应逐个检查。对欠拧、超拧的应进行补拧或更换。螺栓拧紧后外露螺纹不得少于2 个螺距。⑺对于大型节点可分为初拧、复拧和终拧。
2.2.4 钢结构焊接。⑴主梁与钢柱间的连接。一般上、下翼缘用坡口电焊连接,腹板用高强螺栓连接。次梁与主梁的连接基本上是在腹板处用高强螺栓连接,少量再在上、下翼缘处用坡口电焊连接。⑵坡口电焊连接应先做好准备,即包括:采用焊条烘焙;坡口检查;设电弧引入(引出)板和钢垫板,并采用点焊固定;清除焊接坡口、周边的防锈漆和杂物:焊接口预热等。⑶焊接原则是采用结构对称、节点对称、全方位对称焊接。多层焊接宜连续施焊,每一层焊道焊完后应及时清理、检查,清除缺陷后再焊。⑷焊接接頭要求熔透焊的对接和角接焊缝:多层梁柱焊接时,应根据安装情况,先焊顶层柱、梁节点,接着焊底部柱、梁节点,最后焊中间部分的柱、梁节点。焊接顺序宜从中间轴线柱向四周扩散。柱与柱的对接焊接,应采用二人同时对称焊接。⑸对于厚板的坡口焊,打底层可用直径为 4mm 焊条焊接,中间层可用直径为5mm或6mm焊条焊接,盖面层多用直径为5mm焊条焊接。三层应连续施焊,每一层焊完后及时清渣,焊缝焊至厚度为15mm(或母材厚度的1/2以上)可以停息。
3 高层建筑钢结构防火技术
3.1 钢结构防火涂料涂装顺序。钢结构表面清理—防火涂料涂装—涂层之间表面修整处理—防火涂料面层涂装、表面整理—检查验收。涂层厚度总要求:总厚度不小于设计要求。根据设计要求。
3.2 室内超薄型钢结构防火涂料。表面处理,用手工清除表面灰尘及脏物。防火涂料涂装之前应充分搅拌均匀。
3.3 室内厚涂型钢结构防火涂料。表面打底:在施工该涂料时,必须先打底,打底厚度为 1~2mm,打底层基本均匀即可。防火涂料系粉状混合剂,配料必须在现场配制,其稠度以适于现场施工为宜,涂料搅拌至黏稠状,每批配好的涂料应尽快用完。一般情况下,每次涂料涂抹厚度应控制在 6~10mm 为宜,二次涂抹间隔可根据环境温度不同作相应调节,气温为20℃时,间隔 24h。
4 结束语
随着工程计算和施工技术水平的不断提高和理论研究的不断进步,以及新型更高强度钢材的不断研制开发生产,相信高层民用建筑钢结构会凝聚更多的高科技,以更好地满足住宅在适用性能、环境性能、经济性能、安全性能、耐久性能方面的综合要求,从而得以更广泛应用。
参考文献:
[1] 高中勤,孔庆合,李冬,等.钢结构厂房屋面系统安装新方法[J].钢结构,2009,(3)..
[2] 王景文.实用钢结构工程安装技术手册[J].中国电力出版社,2011.