钢结构施工方法及主要工艺

钢结构施工1.1钢结构安装1、钢结构高层建筑的柱子，多为3~4层一节，节与节之间用坡口焊连接。2、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、爬梯待固定在施工需要的柱子部位上。3、钢柱的吊点在吊耳处（柱子在制作时于吊点部位焊有吊耳，吊装完毕再割去根据钢柱的重量和起重机的起重量，钢柱的吊装可用双机抬吊或单机吊装。单机吊装时需在柱子根部垫以垫木，以回转法起吊，严禁柱根拖地。双机抬吊时，钢柱吊离地面后在空中进行回直。4、钢柱就位后，先调整标高，再调整位移，最后调整垂直度。柱子要按规范规定的数值进行校正，标准柱子的垂直偏差应校正到零。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。5、为了控制安装误差，对高层钢结构先确定标准柱，所谓标准柱即能控制框架平面轮廓的少数柱子，一般是选择平面转角柱为标准柱。正方形框架取4根转角柱；长方形框架当长边与短边之比大于2时取6柱；多边形框架则取转角柱为标准柱。6、一般取标准的柱基中心线为基准点，用激光经纬仪以基准点为依据对标准柱的垂直度进行观测，于柱子顶部固定有测量目标。在激光仪测量时，为了纠正由于钢结构振动产生的误差和仪器安置误差、机械误差等，激光仪每测一次转动90度，在目标上共测4个激光点，以这4个激光点的相交点为准量测安装误差。7、为使激光束通过，在激光仪上方的金属或混凝土楼板上皆需固定或埋设一个小钢管。激光仪设在地下室底板上的基准处。8、除标准柱外，其他柱子的误差量测不用激光经纬仪，通常是用丈量法，即以标准柱为依据，在角柱上沿柱子外侧拉设钢丝绳组成平面封闭状方格，用钢尺丈量距离，超过允许偏差者则进行调整。9、钢柱标高的调整，每安装一节钢柱后，对柱顶进行一次标高实测，标高误差超过6mm时，需进行调整，多用低碳钢板垫到规定要求。如误差过大（大于20mm0不宜一次调整，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。中间框架柱的标高宜稍高些，因为钢框架安装工期长，结构自重不断增大，中间柱承受的结构荷载较大，基础沉降亦大。10、钢柱轴线位移校正，以下节钢柱顶部的实际柱中心线为准，安装钢柱的底部对准下节钢柱的中心线即可。校正位移时应注意钢柱的扭转，钢柱扭转对杠架安装很不利。11、钢梁在吊装前，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。12、一般在钢梁上翼缘处开孔，作为吊点。吊点位置取决于钢梁的跨度。为加快吊装速度，对重量较小的次梁和其他小梁，多利用多头吊索一次吊装数根。13、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，保证了质量，并加快了吊装速度。14、安装楼层压型钢板时，先在梁上画出压型钢板铺放的位置线。铺放时要对正相邻两排压型钢板的端头波形槽口，以便使现浇层中的钢筋能顺利通过。15、在每一节柱子的全部构件安装、焊接、栓接完成并验收合格后，才能从地面引测上一节柱子的定位轴线。1.2钢结构高强螺栓连接一、节点处理高强度螺栓连接应在其结构架设调整完毕后，再对接全件进行矫正，消除接合件的变形、错位和错孔、板束接合摩擦面要贴紧后，进行安装高强度螺栓。为了接合部板束间摩擦面贴紧，结合良好，先用临时变通螺栓和手动扳手紧固、达到贴紧为止。在每个节点上穿入临时螺栓的数量应由计算决定，一般不得少于高强度螺栓总数的1/3。最少不得少于二个临时螺栓。冲打穿入螺全的数量不宜多于临时螺栓总数的3%。不允许用高强度螺栓兼临时螺栓，以防止损伤螺纹，引起扭矩系数的变化。对因板厚公差，制造偏差或安装偏差产生的接合面间隙，宜按规定和加工方法进行处理。二、螺栓安装高强度螺栓安装在节点全部处理好后进行；高强度螺给穿入方向要一致。一般应以施工便利为宜，对于箱形截面部件的接合部，全部从内向处插入螺栓，在外侧进行紧固。如操作不便，可将螺栓从反方向插入。扭需型高强度螺栓连接副的螺母带台面的一侧应朝向垫圈有倒角的一侧，并应朝向螺栓尾部。对于大六角高强度螺栓连接副在安装时，根部的垫圈有倒角的一侧应朝向螺栓头，安装尾部的螺母垫圈则应与扭剪型高强度螺栓的螺母和垫圈安装相同。严禁强行穿入螺栓；如不能穿入时，螺孔应用绞刀进行修整，用绞孔修整前应对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入叠缝中。绞孔完成后用砂轮除去螺栓孔周围的毛刺，同时扫清铁屑。往构件点上安装的高强度螺栓，要按设计规定选用同一批量的高强度螺栓、螺母和垫圈的连接副，一种批量的螺栓、螺母和垫母和垫圈不能同其他批量的螺栓混同使用。三、螺栓紧固高强度螺栓紧固时，应分初拧、终拧。对于大型节点可分为初拧、复拧和终拧。1、初拧：由于钢结构的制作、安装等原因发生翘曲、板层间不密贴的现象，当连接点螺栓较多时。先紧固的螺栓就有一部分轴力消耗在克服钢板的变形上，先紧固的螺栓则由于其周围螺栓紧固以后，其轴力分摊而降低。所以，为了尽量缩小螺栓在紧固过程中由于钢板变形等的影响，采取缩小互相影响的措施，规定高强度螺栓紧固时，至少分二次紧固。第一次紧固称之为初拧。初拧轴力一般宜达到标准轴力的60%-80%，初拧轴力值最低不应小于标准轴力的30%。2、复拧：即对于大型节点高强度螺栓初拧完成后，在初拧的基础上，再重复紧固一次，故称之为复拧，复拧扭矩值等于初拧扭矩值。3、终拧：对安装的高强度螺栓作最后的紧固，称之为终拧。终拧的轴力值以标准轴力为目标，并应符合设计要求。考虑高强度螺栓的蠕变，终拧时预拉力的损失、根据试验，一般为设计预拉力的5%-10%。螺栓直径较小时，如M16，宜取5%；螺栓直径较大时，如M24，则取10%。于是终拧扭矩按下式计算；M=（P+△P）·k·d式中：M—终扭矩kN·m(kgf·m);P—设计预拉力kN(t)△P—预拉力损失值，一般为设计预拉力的5-10%；k—扭矩系数；d—螺栓公称直径（mm）。四、拧紧顺序每组高强度螺栓拧紧顺序应从节点中心向边缘依次施拧，使所有的螺栓都能有效起作用。五、紧固方法高强度螺栓的拧紧，根据螺栓的构造形式有两种不同的方法。对于大六角高强度螺栓的拧紧，通常采用扭矩法和转角法：1、扭矩法：即用能控制固扭矩的带响扳手，指针式扳手或电动扭矩扳手或电动扭矩手施加扭矩，使螺栓产生预定的预拉力。其扭矩值按下式计算：M=kdp式中M—预定扭矩，kN·m(t·m)；p—预拉力，kN·(t)；d—螺栓的公称直径，单位mm。k—扭矩系数、根据生产厂提供的扭矩系数值。2、转角法：转角法按初拧和终拧两个步骤进行，第一次用示功扳手或风动扳手拧紧到预定的初拧值；终拧用风动机或其他方法将初拧后的螺栓再转一个角度，以达到螺栓预拉力的要求。其角度大小与螺栓性能等级，螺栓类型、连接板层数及连接板厚度有关。其值可作试验确定。对于扭剪型高强度螺栓紧固，也分初拧和终拧。初拧一般使用能够控制紧固扭矩的紧固机来紧固；终拧紧固使用6922型或6924型、专用电动扳手紧固。打至尾部的梅花卡头剪断，即认为紧固终拧完毕。其紧固顺序如下：a、在螺栓尾部卡头上插入扳手套筒，一面摇动机体、一面嵌入；嵌入后，在螺栓上嵌入外套筒，嵌入完成后，轻轻的推动扳机，使与钢材成在垂直。b、在螺栓嵌入后，按动开关，内、外套筒两个方向同时旋转，切口切断。c、切口切断后，关闭开关，将扳手提起、紧固完毕。d、再按扳手顶部的吐口开关，尾部从内套筒内退出。1.3钢结构焊接施工一、焊接施工一般要求（一）、适用范围、本章焊接施工适用于手工电弧焊、气体保护半自动焊、自保护半自动焊、埋弧半自动焊和埋弧自动焊。施焊前焊工应复查组装质量和焊接区域的清理情况，如不符合技术要求，应修整合格后方能施焊。焊接完毕后应清除渣及金属飞溅物，设计有要求时，还应在焊缝附近打上钢印代号。（二）、预热在建筑钢结构的焊接施工中，必须根据钢种、板厚、接头的约束度和焊缝金属中含氢量等因素，来决定预热温度和方法等。预热区域范围应为焊接坡口两侧各80-100mm(GBJ205-83要求)；预热时应尽可能使加热均匀一致。普通碳素结构钢厚度大于34mm和低合金结构厚度大于或等于30mm，工作地点温度不低于0℃时，应加温到100-150℃进行预热（GBJ205-83第3、4、5、条）。钢材预热方法可选用火焰加热或电加热等。但对于钢材的屈服极限强度＞460N/mm2的焊接区域进行预热时，宜选用电加热方法，原则上禁用火焰加热。钢材预热温度的测定方法一般在钢材加热的反面距焊缝中心线50mm处测定。（三）、气温、天气及其他要求1、气温低于0℃时，原则上应停止焊接工作。但如能将焊接坡口两侧加热到36℃以上时，仍允许进行焊接。2、强风天，应在焊接区周围设置挡风屏，雨天或温度大的场合（相对湿度大于80%），应保证母材的焊接区不残留水份，否则应采用加热方法，把水份彻底清除后才能进行焊接。3、当采用气体保护半自动焊时，若环境风速大于2m/sec，原则上应停止施焊，但如果采用适当的挡风措施或采用抗风式焊机，仍允许进行焊接。（四）、背面清根在电弧焊接过程中，当接头有全熔透要求时，对于V形、单边V形、X形、K形坡口的对接和T形接头的情况下，背面的第一层焊缝容易发生未焊透、夹渣和裂纹等缺陷。这类缺陷原则上要从背面彻底清除后再行焊接，这种作业叫做清根。特别在定位焊缝处更容易产生缺陷，必须注意背面清根工作。背面清根常用的方法是碳弧气刨，这种方法以镀铜的碳棒作为电极，采用直流或交流电弧焊机作为电源发生电弧，由电弧把金属熔化，从碳刨夹具孔中喷出压缩空气，吹去熔渣而刨成槽子。背面清根时应彻底清理出无缺陷的焊缝金属后方可施焊。背面清根开头的好坏对于以后的焊接影响很大，必须注意加强管理。用碳弧气刨进行背面清根时，碳棒电极的保持角度，一般以45度为适当。在角度选择时，一般根据手把的结构和压缩空气的压力来选择。角度过大时，成槽的形状窄而深，熔化金属不易吹去，易残留在槽的底部；角度过小时，成槽形状浅，缺陷不易清除。（五）、引弧与熄弧1、严禁在焊缝区以外的母材上打火引弧。在坡口内引弧的局部面积应熔焊一次，不得留下弧坑。2、对接和T形接头的焊缝，引弧和熄弧，应在焊件两端的引入板和引出板开始和终止。当采用包角焊时，注意不得在焊缝转角处引弧和熄弧。3、引弧处不应产生熔合不良和夹渣，熄弧处和焊缝终端为了防止裂纹应充分填满坑口。（六）、焊接姿势1、平焊姿势在平焊位置上进行焊接是焊接施工最理想的位置，采用平焊位置焊接时，熔滴靠自重过渡，操作技术容易掌握生产率高。因此，在焊接施工时应尽可能利用胎架或翻身工具使焊件处于平焊位置进行焊接。2、船形焊接姿势船形焊接不容易产生咬边、下垂等缺陷，操作方便，焊缝成形好。一般对角焊缝要求成凹形时，常采用船形焊接姿势施焊。3、横向焊接姿势横向焊接时，熔化金属由于重力作用容易下淌，而使上侧产生咬边，下侧产生焊瘤以及未焊透等缺陷。因此横向焊接时宜采用小直径焊条、适当的电流和短弧焊接，并配合适当的焊条角度和运条方法。4、立焊姿势立焊时，熔化金属由于重力作用容易下淌，而使焊缝成型困难，易产生焊瘤、咬边、夹渣及焊缝成型不良等缺陷。立焊时为了避免产生这些缺陷，以提高焊接质量，往往采用较细直径的焊条（4mm以下）和较小的电流（比平焊时小15%-20%），并采用短弧焊接，同时配合正确焊条角度及运条方法。5、仰焊姿势仰焊姿势焊接必须保持最短的弧长，宜选用不超过4mm直径的焊条，焊拉接电流一般应比平焊时小些，比立焊时大些。在焊拉过程中，除了保持正确的焊条角度还应比较均匀地运条。间隙小的焊缝可采用直线型运条，间隙大时用往复直线运条方法。（七）、焊接顺序和熔敷顺序焊接顺序和熔敷顺序是关系到减少焊接变形的重要因素在选择焊接顺序和熔敷顺序时应注意下述几点：1、尽可能减少热量的输入，并必须以最小限度的线能量进行焊接；2、不要把热量集中在一个部位，尽可能均等分散；3、采用“先行焊接产生的变形由后续接抵消”的施工方法；4、平行的焊缝尽可能地沿同一焊接方向同时进行焊接；5、从结构的中心向外进行焊接；6、从板的