钢结构重型工业厂房二节柱现场空中对接工艺

钢结构重型工业厂房二节柱现场空中对接施工工法完成单位名称：编写人：、孙杰、张峰、2009年3月18日钢结构重型工业厂房二节柱现场空中对接施工工法完成单位名称：编写人：孙杰、张峰、1.前言近年来，随着工业经济的快速发展和建筑新材料的普遍应用，工业建设项目投资规模空前巨大，促进了建筑业的繁荣与发展，钢结构以强度高、跨度大、投资低、工期短、可利用建筑面积大等优点逐渐取代砖混、框架结构在工业厂房建设中得到广泛应用。但是重型工业钢结构厂房由于行车吨位大、跨度大、格构柱超长且自重大、现场条件等不利因素制约，造成道路运输十分困难，所以车间必须分成两节制作，现场空中对接焊接施工。有限公司承建有限公司新建厂房工程中遇到了格构柱超长（柱长32米，重18吨），道路及滚装船运输问题十分困难，我公司制作和施工技术人员经过分析，并征得设计人员同意，制订了柱分两节制作，现场空中焊接对接的方案。按传统的二节柱对接方法，是根据一、二节柱的总长，预制胎架在地面完成对接焊整体吊装。由于该建筑杯口基础上平在-3.2米—-4.00之间，大面积开挖后施工场地没有钢结构施工的工作面，在工地以外焊接吊装和运输难度大，成本高，施工周期长，经过现场施工人员反复探索论证。大胆的提出了空中对接焊的施工工艺，并从焊接质量的工艺评定，安全保障，防护措施，吊装技术，制作工艺等各方面进行可行性论证，最终决定采用格构柱空中对接焊施工工法。2.工法特点2.0.1投入成本少：不需制作胎架，现场空中焊接完成施工。2.0.2技术先进，施工速度快，经济效益好。2.0.3对于施工场地没有钢结构施工的工作面，且工期要求紧的工程可以节省工期。2.0.4适应性和通用性强，易于推广。3.使用范围本施工工法适用于柱高超过20米，道路运输困难的重型钢结构工业厂房，多层及高层钢结构工程应用效果尤为突出。4.工艺原理本施工工法是打破传统的地面胎架焊接工艺，在一节柱吊装前把施工吊蓝和登高爬梯预先绑扎好，一节柱吊装就位标高、定位测量完成后，立即进行浇注，混凝土强度达到80%后进行二节柱的吊装，安装耳板临时固定后，即可摘钩，焊接完成后立即进行支撑系统安装（见图4.1）。形成空间刚度，使用本施工工法进行二节柱对焊施工，大大简化了地面胎架焊接复杂的工艺过程，降低了吊车台班费、人工费约30%以上，施工进度提高40%，满足设计和规范要求，达到降低成本，缩短工期的目的。（图4.2）图4.1焊接示意图图4.2现场焊接图5.施工工艺流程及操作要点5.1工艺流程操作平台、防风棚及吊篮就位焊前确认根据测量结果确认焊接顺序衬板引弧板安装检测焊接完成坡口清理预热低氢型焊条焊中检测碳弧气刨砂轮打磨局部处理必要时后热焊缝外观检查填写焊缝质量检查表打磨超声波探伤检查焊接场地清理工艺记录报告不合格合格预热温度测试时间控制位置出现缺陷局部修整柱-柱接头高度、方位、间隙测定、错口检测气侯条件检查坡口形状、角度、钝边及切割表面精度检查、根部垫板检查、中心轴线偏差检测焊机工作状态良好、接地安全检查焊接材料检查（焊条烘干温度、时间、保温）确定安全施焊条件工艺、电流、电压检测焊道清渣、外观检查图5.1焊接工艺流程图5.2施工要点5.2.1基础交接检验，做好检验记录，根据控制定位轴线把纵横轴线引到杯口基础上，定位轴线必须重合封闭。再根据定位线的尺寸误差不得超过探测线，定位轴线必须重合或平行，定位轴线应有业主、监理、土建、安装联合检查验收，根据吊装顺序，安装一节柱，标高及偏移找正后，土建方立即进行二次浇注，砼强度超过80%后，进行二节柱吊装。5.2.2垂直起吊钢柱至安装位置与下节柱对正就位用安装耳板连接，M20螺栓临时固定，先调标高，在对正上下接头错位、扭转，再校正柱子垂直度，偏差到规范允许范围内，拧紧螺栓，拉紧缆风绳，摘吊钩支撑系统连接。本工程主构件材质为Q345B，钢柱连接采用坡口全熔透焊接，在焊接工艺评定的基础上，确定焊接的电焊条，焊接技术参数。5.2.3按照《建筑钢结构焊接规程》（JCJ81—91）焊工考试的规定，组织焊工进行考核，取得平焊、立焊、横焊合格证的焊工进行焊接，考试合格后发给合格证、胸卡、钢印登记备案。5.2.4接头坡口处理，在吊装之前进行检查对坡口的角度和平直度进行检查，对受损和达不到要求的部位进行打磨和修补处理，合格后，在对接头部位的坡口和附近20mm范围内打磨处理，直至露出金属光泽，焊接时两焊工在相对位置等速施焊，减少焊接变形和焊接应力。5.2.5第二遍离第一遍起弧点50—100mm，拐角放慢焊条移动速度，圆滑过渡，一个接头连续不中断焊完，焊工焊完每个节点将自己钢印打在焊接部位。所有对接点，焊缝完成外观检查后进行100%超声波无损探伤，检测执行标准《钢结构焊缝和超声波探伤方法和结果分析》（GB11345—89）。5.2.6焊接过程中如发现焊缝存在缺陷，立即终止焊接，进行碳弧气刨清除缺陷，待缺陷完全清理后再进行焊接。5.2.7对不合格的焊缝，根据其缺陷位置、深度，采用碳弧气刨切除，超声波探伤检查存在缺陷的焊缝，从缺陷两端各加50mm作为清除部位，用焊缝相同的焊接工艺进行补焊，同样的方法和标准进行检验，同一部位返修不超过两次。6.材料和设备6.1材料6.1.1Q235钢构件，选用Φ4~Φ6低氢型E4315、E4316型焊条。6.1.2Q345钢构件，先用Φ4~Φ6低氢型E5015、E5016型焊条。6.1.3Q235钢构件和Q345钢构件焊接，选用Φ4~Φ6低氢型E4315、E4316型焊条。（见图6.1.3-1，图6.1.3-2）6.1.4电焊条应有合格证书，且符合相应的国家标准。6.1.5焊条使用前要按规定进行烘陪，焊工用保温筒存放焊条。6.1.6引弧板及垫板选择：材质应与母材一致由构件加工厂提供。焊条直径（mm）焊接电流（A）平焊横焊立焊仰焊Φ3.2120—140100—13085—12090—120Φ4160—180150—170140—170140—170Φ5190—240170—220——图6.1.3-1焊接参数见表接头形式材质厚度(mm)焊接工艺预热温度(℃)梁-柱、柱-柱Q34534-45手工电弧焊100-12022-45手工电弧焊80-100图6.1.3-2碳弧气刨工艺参数6.2机具设备6.2.1测量设备：经纬仪DJ2—1、水准仪SZ3、钢卷尺30m／50m、焊接检测尺6.2.2运输及起吊设备：QY50吨汽车吊6.2.3焊接设备：交流焊机BX—300、烘干箱ZKN—100、保温桶6.2.4探伤设备：超声波探伤仪6.2.5切割设备：角磨机、碳弧气刨、气割设备6.2.6各种质量检测设备。7.质量控制7.0.1钢结构工程质量应遵照国家标准《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205-2001及其他有关规定。7.0.2根据工程的实际情况，编制作业指导书，进行严格的过程控制与全面质量管。7.0.3根据工程的特点，将焊接工艺及标准向操作人员交底、讨论、分析，加强该工法工艺管理，保证工艺过程先进、合理，提高一次检验合格率。7.0.4参加工程施工的焊工必须持有焊工合格证，严禁无证件焊工上岗施焊。7.0.5现场使用的焊条必须有质量证明文件，并对所有焊条进行外观检查，对不符合要求的焊条严禁使用。7.0.6焊条使用前应根据质量证明书的规定进行烘焙和保温，烘焙次数不超过两次。7.0.7施焊前应将焊条边缘30-50mm范围内的铁锈、毛刺、油污等清理干净，以减少产生焊接气孔的缺陷因素。外层施焊应连续施焊，一层焊缝完成后应及时清理，焊缝出现裂纹时，焊工不应擅自处理，应申报技术负责人，查清原因，提出修补措施后方可处理。7.0.8焊工施焊完成后，应及时清理焊渣，进行外观检查，要求焊缝金属表面焊接均匀，不得有裂纹夹渣、焊瘤、烧孔、弧坑、针状气孔等缺陷，并清除焊接区的飞溅物，使焊缝质量达到设计和规范要求。8.安全措施8.0.1施工机械的操作必须符合《建筑机械使用安全技术规程》（JGJ33-2001）的规定，同时必须按操作规程进行使用，严防伤及自己和他人。8.0.2进行高空施工作业时，必须遵守国家现行的《建筑施工高处作业安全技术规范》JGJ80-91的规定。8.0.3电工、电焊工操作须持证上岗，且上岗前必须进行安全技术培训和交底。8.0.4项目安全员和技术员对所有垂直运输机械、临时用电等编写相应的施工组织设计并进行安全检查和整改，直至消灭安全隐患后才能进行两节柱的焊接施工。8.0.5登高焊接作业人员必须带好符合规定的安全帽，使用标准的防火安全带（安全带应符合GB6095-1985《安全带》的要求），长度不超过2米，穿防护胶鞋。安全带上的安全绳的挂钩应挂牢。8.0.6临时用电必须采用TN-S接地、接零保护系统，用电器必须采用三级配电两级保护。8.0.7六级以上大风、雨、雪、雾等恶劣气候条件下，禁止登高焊接作业。9.环保措施9.0.1施工中必须注意控制噪音，根据规定在城市建成区内，禁止中午和夜间进行生产噪音的建筑施工（中午12时至下午2时，晚上10时至第二天早上7时）.由于施工不断中断的技术原因和其他特殊情况，确需中午和夜间连续施工作业的，应向建设行政主管部门和环保部门申请。9.0.2加强对作业人员的环保意识教育，钢构件的运输、装卸、加工防止不必要的噪音产生，最大限度减少施工噪音污染。9.0.3使用手持电动工具角磨机、切割机时、周围设围挡隔音，使用设备性能优良，并合理安排工序不集中使用。9.0.4废旧钢筋头、点焊条头等及时收集清理，保持工完场清。9.0.5油漆、稀料等有机物的废弃物，须统一回收处理。9.0.6工地施工中产生的建筑垃圾必须采用密闭容器调运至地面分类定点存放，严禁直接向外扬弃。10.效益分析10.1经济效益10.1.1本工法在大连凯斯克工厂栋厂房的运用，取得了显著的经济效益，本工程共有230根钢柱需现场对接，按照传统的地面胎架工法施工，施工难度大，周期长，吊车台班多，二次运输费用高，使用本工法后大大降低了施工成本和工期，且质量更有利于保障。10.1.2经济效益分析：（1）、节约人工费：（按50天计算）30人×50天×平均工资70元=105000元（2）、节约吊车费用：6台×50天×1300=390000元（3）、节约二次运输费和胎架制作费：110000元工程结束后经公司财务成本核算对比共节约资金605000元。10.2社会效益：钢结构重型工业厂房二节柱现场空中对接施工工法，解决了由于受构件制作、运输、施工方法和现场条件的制约而导致二节柱问题影响了施工进度这一矛盾，缩短了施工工期，降低了工程成本，提高了安装质量；已列入我公司安装指导手册并制定本工艺的企业技术标准，得到了推广应用。同时也得到了质监站、建设单位、设计单位、监理单位等有关单位的一致好评，取得了显著的经济效益和社会效益。钢结构重型工业厂房二节柱现场空中对接施工工法应用的成功不但提高了本企业的施工技术水平，也为我公司在社会上树立了良好的企业形象。通过本工法的应用，我公司深刻认识到创新工法带来的好处，在今后的工程安装中不断创新，勇于探索，为提高钢结构重型工业厂房安装工艺作出应有的贡献。11.应用实例实例一：有限公司新建厂房工程，结构类型为单层钢结构工业厂房，跨度30米，柱高27米，建筑面积：4852㎡，工程造价：727.8万元，用钢量：890吨。开工日期：2008年10月10日，竣工时间：2008年12月25日。实例二：钢铁有限公司连铸车间技改项目，结构类型：单层工业厂房，跨度21米，柱高29.5米，建筑面积：4200㎡，工程造价：609万元，用钢量：756吨。开工日期：2008年5月8日，竣工日期：2008年9月1日。