结合工程实例浅谈多层钢结构施工技术

北京航空航天大学毕业设计(论文) 结合工程实例浅谈多层钢结构施工技术【摘 要】：钢结构以质量轻、抗震性能好、强度高、塑性韧性好，施工速度快等优点，在工业厂房、大垮结构、多层、高层及超高层、豪华写字楼等项目广泛应用。钢结构的设计、制作、安装存在的现实问题应引起足够的重视，否则将给工程质量留下隐患。现结合工程实际，对钢结构工程现场施工的实际情况和现行有关规范进行讨论，并提出相应的预防措施。苏州大学附属第一医院平江分院工程医疗大厅由五层钢框架组成，压型钢板组合楼面形式。此工程为市重点工程，又要争创鲁班奖，质量要求非常高，而地上地下部分又为两家施工单位施工，质量控制难度相当大。下面详细阐述施工过程中的质量控制要点和注意事项。【关键词】： 多层钢结构 圆管柱 垂直度控制 焊缝质量控制 高强螺栓施工质量控制 1、 工程概况 苏州大学附属第一医院平江分院工程位于苏州姑苏区平海路，工程建成以后是集门诊、急诊、医技、住院为一体的综合性医院，楼顶设有停机坪，此分院将缓解苏州大学附属第一医院本部相当一部分的医疗及住院压力。 如图1.1所示。 本工程由苏州大学附属第一医院投资建设，中亿丰建设集团股份有限公司实行施工。工程目标为争创鲁班奖。钢结构主要包含劲性部分、医疗大厅钢框架结构。此工程最大的难点为医疗大厅部分的施工结构复杂，吊装困难等因素。医疗大厅位于门诊急诊楼与医技楼之间（GJ*119轴），为二六层钢框架结构，压型钢板组合楼面形式。如图1.2所示。 图1.1 苏州大学附属第一医院平江分院效果图图1.2 医疗大厅钢构件布置图2、钢结构工程施工管理 在建筑工程施工过程中，钢结构安装问题主要表现在施工方。由于施工方主要由民工组成，技艺相对熟练，水平较高的同时，随意性很强，在施工中，受主观意识影响，导致很多不注重施工图纸以及设计要求，从而让很多施工安装和具体要求不符合。2.1 制定详细施工组织设计。要加强两个方面的控制：一是制定 施工方案时，必须进行技术经济分析和比较，力争在保证质量的前提下，缩短工期，降低成本；二是制定施工进度时，必须考虑施工工艺和施工顺序能否保证工程质量。可以说，施工组织设计是施工单位全面指导工程实施的技术性文件，每个工程都有其特殊性，施工组织设计编制的完善程度直接影响工程的质量进度。工程施工前要重点掌握的内容有：（1）质量保证体系和技术管理体系的建立。（2）特殊工种的培训。（3）新工艺的应用。（4）施工安全技术交底学习。（5）工程项目的针对性。（6）质量、进度控制的措施和方法。（7）施工计划（工期）的安排。2.2 安装质量的控制。钢结构的安装质量直接影响到工程质量，因此安装人员须仔细阅读施工图，认真计算工程量，认真履行安全技术交底所列出的事项，作出工程进度计划并编制钢结构工程各工种的施工组织设计，作为钢结构安装指导性文件。3、 施工控制难点分析3.1 本工程的难点之一就是吊装方案的确定医疗大厅处在南北区之间，数字轴东西方向长达150米，字母轴南北方向仅16米，而此处又处于塔吊死角，塔吊无论如何也吊不到这个地方，然而从经济、适用和安全可行性等要求出发，只能采用汽车吊进行现场吊装，而地下室顶板设计荷载无法满足吊装要求，经与其他参建单位协商最终确定对地下室进行加固处理，采用25t汽车吊进行吊装，并编制了地下室加固施工方案。3.2 本工程的难点之二为施工质量的控制 安装前，施工单位应对构件的产品合格证、设计文件与预拼装记录进行检查，并复验记录构件的尺寸。钢结构的变形、缺陷超出允许偏差时，应及时进行处理。钢结构安装前，应编制详细的测量和矫正工艺，厚钢板的焊接应在焊接安装前进行模拟产品结构的工艺试验，编制相应的施工工艺。对拼装好的桁架应按设计文件规定起拱。 3.2.1 钢柱标高控制精度作为钢结构最为基本的特性。必须增强精度。因此在现场钢结构施工中，各个施工队伍必须完善相应的监察团队，在严格合理的指标要求下，将钢结构安装中存在的问题一一进行分析和处理；在完善监督、施工队伍的同时，增强工程素质以及责任心，从根本上保障现场施工安装效益。按照规定，钢柱的长度误差不得超过3mm，不考虑焊缝收缩变形和竖向荷载引起的压缩变形，建筑物的总高度只要达到各节柱子制作充许偏差总和及钢柱压缩变形总和就算合格。考虑到本工程下部钢柱为通州建总施工，钢柱的安装质量情况我们并不清楚，我们在接到施工任务后，组织相关施工人员对所有下部钢柱柱顶标高进行测量，并将测量结果记录在相应平面位置上。根据设计图及工艺要求，下部钢柱柱顶设计标高为+1.200m，有几根钢柱实测标高为+1.205m，上部钢柱缩短5mm,有几根钢柱实测标高为+1.095mm,上部钢柱则加长5mm,按照这样的方法来确定上部钢柱的长度。这样就可以很好的控制每层标高。钢柱标高复测情况如下：如图3.2.1所示。图3.2.1钢柱标高复测记录 3.2.2钢柱垂直度、轴线的控制 在施工过程中对每根钢柱进行轴线复测，将测量结果记录在平面布置图相应位置。以便在安装时对钢柱做以微调。圆管柱高度达22米，分两节安装，由于部分圆管柱四面均连接钢梁，垂直度控制难度相当大，过程中反复对钢柱垂直度进行复测，发现问题及时整改，安装结束后，委托具有资质的检测中心对钢柱垂直度、钢梁侧弯进行检测，并出具检测报告。如图3.2.2所示。图3.2.2垂直度复测3.2.3 桁架尺寸和焊缝质量控制首先对桁架进行复测，主要量牛腿之间和柱与柱之间的跨距和相对标高，为制作桁架提供现场实测数据，保证下一步桁架的拼装和吊装的顺利进行。接下来就是对焊接质量的严格控制，保证桁架的内在和外观质量，主要通过检查焊缝尺寸偏差和超声波探伤检测焊缝质量，确保焊缝达到设计要求。考虑到现场焊缝为一级焊缝，做好详细的施工方案，使相关人员充分熟悉，为施工做好准备，在整个钢结构施工焊接过程中质量控制，严格遵循以下要求：焊条、焊丝在使用前，必须按产品说明书及有关工艺文件规定的技术要求进行烘干。低氢型焊条烘干后必须存放在保温箱内，随用随取。焊条由保温箱（筒）取出至施焊的时间不宜超过 2h（酸性焊条不宜超过 4h）。不符上述要求时，应重新烘干后再用，但焊 条烘干次数不宜超过 2 次。因焊接而变形的构件，可用机械（冷矫）或有严格控制温度 的条件下加热（热矫）的方法进行矫正。普通低合金结构钢冷矫时，工作地点温度不得低于- 16；加热矫正时， 其温度值应控制在 750 900之间。普通碳素结构钢冷矫时，工作地点温度不得低于20；加热矫正时，温度不得超过 900。同一部位加热矫正不得超过2次，并应缓慢冷却，不得用水骤冷。3.4 对于首次施工焊接的钢种，一定要进行焊接工艺评定，并制 定相应的焊接工艺。3.5 焊接过程中为减少焊接应力，防止产生焊接裂纹，应严格按 照标准规定要求对焊接部位进行预热，在整个焊接过程中应随时加热以保证焊缝道间温度并一次焊完一条焊缝，在焊接完成后应及时按标准要求进行后热。雨天不安排焊工作业；焊接过程中每一条焊缝的焊渣都要清理干净，并认真检查焊缝质量；焊接完毕后用角向打磨机将焊缝两侧各100mm范围内打磨干净，以便探伤。对关键部位如挑梁、屋顶梁、钢柱对接焊缝100%探伤检查，其他部位按20%以上进行探伤检查，检测结果必须全部符合国家标准GB11345-1989钢焊接手工超声波探伤和探伤结果分级规定的级上质量要求，尤其是钢柱对接缝、挑梁的焊接的99%以上焊缝焊接质量必须达到级标准。在冬期温度低于0条件下进行电弧焊时，除遵守常温焊接的规定外，还应该调整焊接工艺的参数，使焊缝和热影响区缓慢冷却。焊后未冷却的接头，要避免碰到雨水。当工作地点的温度在0以下时，要进行工艺试验，来确定适当的预热温度。为达到以上要求将从以下各方面进行控制。1.人员的控制，为保证焊缝质量，我们对特种作业人员进行培训，确保特种作业人员持证上岗。2、材料的控制，一级焊缝焊接所用钢材为Q345B钢板，应附质量证明书，并对其进行抽样复试，其结果应符合国家标准低合金高强度结构钢(GB1591-94)的规定和设计文件的要求。焊条采用E5003型，应附质量证明书，并符合设计文件和国家标准低合金钢焊条（GB5118-98）的规定。焊丝采用1.5型，应附质量证明书，并符合设计文件和国家标准低合金钢焊条（GB5118-98）的规定。不得使用药皮脱落或焊芯生锈的焊条，焊条使用前应进行烘焙。3、设备的控制，焊接前检查电焊机的各项性能，确保电焊机的各项性能良好。4、环境的控制，对作业区的风速、温度、相对湿度等都进行确认，指标不合格项采取必要的措施进行控制或停止现场焊接作业。5、过程中质检员对焊缝观感质量进行检查，发现问题及时整改，焊接完成后对焊缝进行100%超声波检测，检测内部有缺陷的用碳棒进行清根处理后焊接而后再进行超声波检测。直到所有焊缝全部合格为止。如图3.2.3所示。 图3.2.3焊缝质量及自检3.2.4高强螺栓施工质量的控制高强度螺栓的连接和固定的质量控制：扭剪型高强度螺栓在供货、装运、保管过程中应轻装轻放,防止螺栓损伤与沾污，必须将摩擦面保护好，防止污染、锈蚀。并在安装前进行高强螺栓摩擦面的抗滑移系数试验、检查高强螺栓出厂证明、批号，并应按标准要求对每两千吨、每种规格、每种加工工艺的高强螺栓摩擦面进行抗滑移系数试验。对高强螺栓安装工艺、包括操作顺序、安装方法、紧固顺序、初拧、终拧进行严格控制检查，拧螺栓的扭力扳手应进行标定等。严禁锤击穿孔，穿孔方向要保持一致，垫圈位于螺母一侧，确保高强度螺栓连接板接触面的平整。在梁柱连接板安装时，采用在两端面4颗螺栓一起穿入，进行初拧。同一节柱上梁的高强度螺栓的拧紧顺序为先拧上层梁，再拧下层梁，最后拧中间层梁；同一层梁的高强螺栓拧紧顺序为先拧主梁高强度螺栓，后拧次梁高强度螺栓；同一节点的高强度螺栓初、终拧的顺序为从中心向四周扩散。高强度螺栓初拧值为230Nm，终拧值为487Nm，终拧采用电动扳手将尾部梅花头拧掉。对有些因构造原因无法使用电动扳手的部位，如楼梯柱、方管支撑等，采用长柄测力扳手，按规定终拧扭矩进行紧固。工序的最后对各层梁柱的连接处进行检查，逐一将未终拧的螺栓分别进行处理。3.2.5压型金属板施工质量控制压型金属板必须在钢结构验收合格后进行，搬运过程中采取必要的措施防止板褶皱，压型金属板搭接必须牢固，板面接茬顺直，板面整洁无施工污物。压型金属板在安装之前绘制好相应的排版图，依据图纸进行施工。压型钢板沿楼面的一端开始铺设，边铺设边调整其位置，边固定。遇有洞口处，先安装压型钢板，然后根据实际洞口位置切割洞口大小尺寸。3.2.6钢结构的除锈与涂装施工质量控制 钢结构腐蚀是一种不可避免的自然现象，是影响钢结构使用寿命的重要因素。腐蚀不仅造成经济损失，而且影响结构的安全，为防止结构过早腐蚀，提高其使用寿命，在钢结构表面涂刷防护涂层，是目前钢结构防腐的主要措施之一。钢结构的防腐方法很多，包括改善钢材材质的防腐蚀方法、电化学防腐蚀方法，以及使用金属或非金属涂层的防腐蚀方法等。在钢结构表面涂刷防腐涂层，仍是目前钢结构防腐的主要措施之一。钢结构表面防腐涂层施工应控制好以下几个重点： 1、 钢结构表面预处理的清洁度和粗糙度、涂装环境温度和湿度、两次涂装的时间间隔、涂层的厚度等是涂装工程的重要一环，其质量的好坏直接影响整个涂装的质量。所以在构件加工及安装完成后，对所以构件进行全面除锈，及时进行涂装。运输、吊装过程中，安排专人随时检查涂装层，及时修补损坏处。安装节点的螺栓和焊缝，经检查安装质量符合要求后，在限定时间内完成除锈和涂层工作。 2、 涂层表面不得误涂、漏涂，无脱皮和返锈，对涂层表面质量进行观察检查，干漆膜厚度的检验方法和验收标准应符合设计及gb50205等国家规范的有关规定。 3、 防火涂料涂装工程应由经消防部位批准的施工单位负责施工。防火涂料的选择应是施工地消防部门认可的产品，并经国家权威防火产品检测机构检测符合设计对厚度和时间的要求。质检人员应随时检查涂装的基层质量。防火涂料不得漏涂、误涂，涂层应无脱层和空鼓。涂层厚度应按 cecs24-90要求检查，并符合设计要求。质检人员对防火涂料的外观及表面质量按设计要求及有关国标进行认真检查，并填写记录表。同时在钢结构工程施工过程中，还要发挥工程质量控制的作用，技术管理人员要坚持原则，切实提高质量意识、严格按照现行钢结 构有关设计和施工规范、标准、加强质量管理、做好施工现场质量监督，这样才能确保钢结构工程的施工质量。4、 施工前期注意事项41 为了保证构件吊装顺利进行并达到要求的质量、工期和经济效益，充分做好吊装前的各项技术、施工准备。42 认真细致学习，全面熟悉掌握有关的施工图纸、设计变更、施工规范和设计要求等有关资料，核对构件空间就位尺寸和相互联系，掌握结构的高度、宽度、构件的型号、数量、几何尺寸，主要构件的重量及构件间的连接方法，做好技术准备。43 掌握吊装场地范围内的地面、地下、高空的环境情况。44 了解已选定起重机及其他机械设备的性能及使用要求。45 对加固区域进行检查，确保按要求进行加固。46 机具检查，包括吊装机具的起重量、起吊高度，索具及转动是否损坏、运转是否灵活、各种吊装配套机具是否齐全、性能是否良好。47 做好轴线、标高的标识。48 对所有施工人员进行技术交底，让每人了解设计意图，防止出现指挥错误与操作错误。5、 施工过程5.1汽车吊吊装吊装前在钢柱的东西方向、南北方向各设一台经纬仪配合控制垂直度，汽车驶入加固好的地下室顶板进行吊装，待两个方向垂直度调整好以后进行焊接。焊接完成后安装柱与柱之间钢梁，然后安装柱与埋件之间钢梁，最后安装次构件。由于医疗大厅处在南北区交接处，要等待南北面脚手架全部拆除以后才能施工，施工时间相对滞后，工期紧迫，我们合理安排吊装顺序，加大劳动力投入，最终在一个月内完成了千余吨的工作量，并且顺利通过钢结构主体验收。为后续施工争取了充足时间。得到了各方单位的一致好评。如图5.1 ，5.2所示。图5.1汽车吊吊装 图5.2 吊装完成后的照片6、 结束语本工程对建筑结构进行加固处理，安全经济的解决了无吊装作业场地的难题，通过科学组织，在短时间内安全高效地圆满完