钢结构施工要点

《钢结构施工要点》——培训讲义工程装备部基建科二〇〇九年四月第1页共6页普通厂房钢结构的施工要点钢结构安装工程以单层工业厂房结构安装最具代表性。钢结构单层工业厂房一般由柱、吊车梁、屋架、天窗架、檩条、墙架及各类支撑等构件组成。由于构件的形式、尺寸、重量、安装标高等不同，应采用不同的起重机械与吊装方法，并于安装前做好充分的准备工作，为安装工程顺利实施奠定基础。一、钢结构安装准备工作钢结构安装工程施工准备工作主要包括技术准备、机械设备准备、材料准备以及作业条件准备等。在钢结构安装准备阶段，需做好以下工作：1．编制钢结构工程的施工组织设计其内容包括：计算钢结构构件和连接的数量；选择起重机械；确定流水程序；确定吊装方法；制定进度计划；确定劳动组织；规划钢构件堆场；确定质量标准、安全措施和特殊施工技术等。钢结构安装前，应对相关的图纸技术文件进行认真的阅读与理解，发现问题及时与业主单位、设计单位取得联系，将问题和隐患消除在安装之前。选择起重机械是钢结构安装的关键。起重机械的型号和数量必须满足钢构件的吊装技术要求和工期要求；对大型、细长及稳定性较差等特殊构件的吊点位置和吊环构造，应作专项细部设计与稳定性验算，必要时采取临时加固与保护措施。单层工业厂房面积大，宜采用自行式起重机械。对重型钢结构厂房，可选用CC2000－30t履带式起重机和Ⅱ－Ⅱ1495－100t履带式起重机等。在确定吊装流水程序时，首先要确定每台起重机械的工作内容和各台起重机械之间的相互配合。其内容深度，要达到关键构件反映到单件，竖向构件反映柱列，屋面部分反映到节间。对重型钢结构厂房，柱子重量大，要分节吊装。在确定吊装顺序时，要考虑安装构件方便和满足生产设备安装顺序。2．钢柱基础的准备钢柱基础的顶面通常设计为一平面，通过地脚螺栓将钢柱与基础连成整体。施工时应注意保证基础标高及地脚螺栓位置的准确。钢结构基础支承面、支座和地脚螺栓的偏差应符合有关规定。为了保证地脚螺栓位置准确，施工时可用钢做固定架，将地脚螺栓安置在基础模板分开的固定架上，然后浇筑混凝土。为保证地脚螺栓不受损伤，应涂黄油并用套子套住。为了保证基础顶面标高符合设计要求，可根据柱脚形式和施工条件，采用下面两种方法：（1）一次浇筑法将柱脚基础支承面混凝土一次浇筑到设计标高。为了保证支承面标高准确，首先将混凝土浇筑到比设计标高约低20－30mm处，然后在设计标高处角钢或槽钢制导架，测准其标高，再以导架依据用水泥砂浆精确找平到设计标高。采用一次浇筑法，可免除柱脚二次浇筑的工作，但要求钢柱制作尺寸十分准确，且要保证细石混凝土与下层混凝土的紧密粘接。（2）二次浇筑法柱脚支承面混凝土分两次浇筑到设计标高。第一次将混凝土浇筑到比设计标高约低40－60mm，待混凝土达到一定强度后，放置钢垫板并精确校准钢垫板的标高，然后吊装钢柱。当钢柱校正后，在柱脚底板下细石混凝土。二次浇筑法虽然多了一道工序，但钢柱容易校正，第2页共6页故重型钢柱多采用此法。3．构件的检查及弹线钢构件外形和几何尺寸正确，可以保证结构安装顺利进行。为此，在吊装之前应根据《钢结构工程施工及验收规范》中的有关的规定，仔细检验钢构件的外形和几何尺寸，如有超出规定的偏差，在吊装之前应设法消除。此外，为便于校正的平面位置和垂直度、桁架和吊车梁的标高等，需在钢柱的底部和上部标出两个方向的轴线，在钢柱底部适当高度标出标高准线，同时要标出绑扎点的位置。对不易辨别上下、左右的构件，还应在构件加以注明，以免吊装时搞错。4．验算桁架的吊装稳定性吊装桁架时，如果桁架上、下弦角钢的最小规格应满足有关规定，则不论绑扎点在桁架的任何部位，桁架在吊装时都能保证稳定。如果弦杆角钢的规格不符合有关规定，但通过计算选择适当的吊点（绑扎点）位置，仍然可能保证桁架的吊装稳定性。具体方法可参考有关文献。二、起重机的选择起重机的选择是吊装工程的重要问题，因为它关系到构件安装方法、起重机械开行路线与停机位置、构件平面布置等许多问题。1．起重机类型选择结构安装用的起重机类型，主要根据厂房跨度、构件重量、安装高度以及施工现场条件和当地现有起重设备等确定。一般中小型厂房结构采用自行式起重机安装比较合理。当厂房结构的高度和跨度较大时，可选用塔式起重机安装屋盖结构。在缺乏自行式起重机的地方，可采用桅杆式起重机等安装。大跨度的重型工业厂房，往往需要结合设备安装同时考虑结构构件的安装问题，选用的起重机既要安装厂房的承重结构又要能完成设备的安装，所以多选用大型自行式起重机、重型塔式起重机、大型牵缆式桅杆起重机等。对于重型构件，当一台起重机无法吊装时，也可用两台起重机抬吊。2．起重机型号及起重臂长度选择起重机的类型确定之后，还需要进一步选择起重机的型号及起重臂的长度。所选起重机的三个工作参数：起重量、起重高度、起重半径应满足结构吊装的要求。3．起重机数量的确定所需起重机数量，根据工程量、工期、及起重机的台班产量定额而定。此外，在决定起重机数量时还应考虑到构件装卸、拼装和排放的工作量。三、构件的吊装工艺厂房钢结构构件，包括柱、吊车梁、屋架、天窗架、檩条、支撑及墙架等，构件的形式、尺寸、重量、安装标高都不同，应采用不同的起重机械、吊装方法，以达到经济合理。1．钢柱的吊装（1）钢柱的吊升工业厂房占地面积较大，通常用自行式起重机或塔式起重机吊装钢柱。钢柱的吊装方法与装配式钢筋混凝土柱子相似，亦为旋转吊装法和滑行吊装法。对重型钢柱可采用双机抬吊的方法进行吊装。起吊时，双机同时将钢柱吊起来，离地一定高度后暂停，使运输钢柱的平板车移去，然后双机同时提升回转刹车，由主机单独吊装，当钢柱吊装回直后，拆除辅机下吊点的绑扎钢丝绳，由主机单独将钢柱插入锚固螺栓固定。初校垂直度，偏差控制在20mm第3页共6页以内，方可松钩。（2）钢柱的校正与固定钢柱垂直度的偏差用经纬仪检验，如超过允许偏差，用螺旋千斤顶或油压千斤顶进行校正。在校正过程中，随时观察柱底部和标高控制块之间是否脱空，以防校正过程中造成水平标高的误差。钢柱位置的校正，对于重型钢柱可用螺旋千斤顶加链条套环托座，沿水平方向顶校钢柱。此法在上海宝钢施工中首次采用，效果较理想，校正后的位移精度在1mm以内。校正后为防止钢柱位移，在柱四边用10mm厚的钢板定位，并用电焊固定。钢柱复校后，再紧固锚固螺栓，并将承重块上下点焊固定，防止走动。2．吊车梁的吊装在钢柱吊装完成后，即可吊装吊车梁。工业厂房内的吊车梁，根据起重设备的起重能力分为轻、中、重型三种。轻型重量只有几吨，重型的跨度大于30m，重量可达1000kN以上。钢吊车梁均为简支形式，两端之间有留10mm左右的空隙。梁的搁置处与牛腿之间留有空隙，设钢板。梁与牛腿用螺栓连接，梁与制动架之间用高强度螺栓连接。（1）吊装前注意事项注意钢柱吊装后的位移和垂直度的偏差；实测吊车梁搁置处梁高制作的误差；认真做好临时标高垫块工作；严格控制定位轴线。（2）钢吊车梁的吊升吊装吊车梁常用自行式起重机，以履带式起重机应用最多。亦可用塔式起重机、把杆、桅杆式起重机等进行吊装。对重量很大的吊车，可用双机抬吊，特别巨大者可设置临时支架分段进行吊装。（3）钢吊车梁的校正与固定吊车梁的校正主要市标高、垂直度、轴线和跨距的校正。标高的校正可在屋盖吊装前进行，其他项目的校正宜在屋盖吊装完成后进行，因为屋盖的吊装可能引起钢柱变位。检验吊车梁轴线的方法与钢筋混凝土吊车梁相同，可用通线法或平移轴线法。吊车梁跨距的检验，用钢皮尺测量，跨度大的车间用弹簧秤拉测（一般为100－200N），防止钢尺下垂，必要时对下垂直Δ应进行校正计算。吊车梁标高校正，主要是对梁作竖向的移动，可用千斤顶或起重机等。轴线和跨距校正是对梁作水平方向的移动，可用橇棍、钢楔、花篮螺丝、千斤顶等。吊车梁校正后，紧固连接螺栓，并将钢垫板用电焊固定。3．钢屋架的吊装和校正钢屋架可用自行起重机（尤其是履带式起重机）、塔式起重机和桅杆式起重机等进行吊装。由于屋架的跨度、重量和安装高度不同，宜选用不同的起重机械和吊装方法。钢屋架的侧向刚度较差，对翻身扶直与吊装作业，必要时应绑扎几道杉杆，作为临时加固措施。屋架多作悬空吊装，为使屋架在吊起后不致发生摇摆，和其他构件碰撞，起吊前在屋架两端应绑扎溜绳，随吊随放松，以此保持其正确位置。屋架临时固定用临时螺栓和冲钉。钢屋架的侧向稳定性较差，如果起重机械的起重量和起重臂长度允许时，最好经扩大拼装后进行组合吊装，即在地面上将两榀屋架及其上的天窗架、檩条、支撑等拼装成整体，一次进行吊装，这样不但提高吊装效率，也有利于保证其吊装稳定性。钢屋架要检查校正其垂直度和弦杆的平直度。屋架的垂直度可用垂球检验，弦杆的平直度则可用拉紧的测绳进行检验。第4页共6页钢屋架的最后固定，用电焊或高强度螺栓。四、连接与固定钢结构连接通常有焊接、铆接和螺栓连接。螺栓连接有普通螺栓和高强螺栓之分。高强螺栓又有大六角头高强螺栓和扭剪型高强螺栓。扭剪型高强螺栓具有施工简单，受力好，可拆换，耐疲劳，能承受动力荷载，可目视判定是否终拧，不易漏拧，安全度高等优点。1．高强螺栓连接副根据国家标准GB3633－83，钢结构用扭剪型螺栓连接副，包括一个螺栓、一个螺母和一个垫圈。高强螺栓一般采用20MnTiB钢制作，螺母用15MnVB或35号钢制作，垫圈用45钢制作。2．施工工艺（1）摩擦面处理高强螺栓连接，必须对构件摩擦面进行加工处理。在制造厂进行处理可用喷砂、喷（抛）丸、酸洗或砂轮打磨。处理好的摩擦面应有保护措施，不得涂油漆或污损。制造厂处理好的摩擦面，安装前应逐组复检摩擦系数，合格方可安装，摩擦系数应符合设计要求。（2）连接板安装连接板不能有挠曲变形，否则应矫正后才能使用。高强螺栓板面接触应平整，对因被连接构件的厚度不同，或制作和安装偏差等原因造成连接面之间的间隙，应按如下方法进行处理：间隙d≤1.0mm，可不作处理；d=1.0－3.0mm，将厚板一侧磨成1:10的缓坡，使间隙小于1.0mm；d3.0mm，应加放垫板，垫板上下摩擦面的处理与构件相同。（3）高强螺栓连接安装要求选用的高强螺栓的形式、规格应符合设计要求，高强螺栓连接副的扭矩系数试验或预拉力复验合格。选用螺栓长度应考虑构件的被连接厚度、螺母厚度、垫圈厚度和紧固后要露出三扣螺纹的余长。高强螺栓在运输、保管和使用过程中，要防止锈蚀、沾污和碰伤螺纹等可能导致扭矩系数变化的情况发生。高强螺栓连接副（即高强螺栓带有配套的螺母和垫圈），应在同一包装箱中配套使用。施工有剩余时，必须按批号分别存放，不得混放混用。高强螺栓连接面摩擦系数试验结果符合设计要求，构件连接面与试件连接面状态相同。构件连接面表面不得涂油漆、没有油污、氧化铁皮（黑皮）、毛刺和飞边，没有目视明显凹凸不平和翘曲。组装前用细钢丝刷清除浮锈和灰尘。安装方法高强螺栓接头组装时应用冲钉和临时螺栓连接。临时螺栓的数量为接头上螺栓总数的1/3，并不少于两个，冲钉使用数量不宜超过临时螺栓数量的30％。安装冲钉时不得因强行击打而使螺孔变形造成飞边。严禁使用高强螺栓代替临时螺栓，以防因损伤螺纹造成扭矩系数增大。对错位的螺栓孔应用铰刀或粗锉刀对其进行处理规整，处理时应先紧固临时螺栓至板叠间无间隙，以防切屑落入。严禁用火焰切割整理栓孔。结构应在临时螺栓连接状态下进行安装精度校正。结构安装精度调整达到标准规定后便可安装高强螺栓。首先安装接头中哪些未装临时螺栓和冲钉的螺孔，螺栓应能自由垂直穿入螺孔（螺栓不得受剪），穿入方向应该一致。第5页共6页在这些装上的高强螺栓使用普通扳手充分拧紧后，再逐个用高强螺栓环下冲钉和普通螺栓。整个安装高强螺栓的操作过程，应保持连接面和螺栓连接副处于干燥状态，不得在雨中作业。连接副的表面如果涂有过多的润滑剂或防锈剂，应使用干净而又牢固的布，轻轻揩拭掉多余的涂脂，防止其安装后流到连接面中，且忌用清洗剂清洗，避免造成扭矩系数变化。（4）高强螺栓的紧固为使每个螺栓的预拉力均匀相等，高强螺栓的紧固至少分两次进行。第一次为初拧，第二次为终拧。对大型高强螺栓接头，必要时亦分为初拧、复拧、终拧。高强螺栓的初拧、复拧、终拧在同一天内完成