浅谈十字型钢柱的制作工艺及现场安装.doc

浅谈十字型钢柱的制作工艺及现场安装徐佳杰黎华元刘洪(中国核工业二三建设有限公司北京101601)摘要:十字型柱制作难度大,焊接产生变形难以矫正,尤其是在高层现场安装中,要求精度高,对钢柱长度的控制很关键本文通过对北京凯恒中心北区1期综合工程十字型钢的制作工艺流程,焊接变形的预防和校正以及现场控制等几个方面,对十字型柱的制作安装工艺进行了分析和J总结.关键词:十字型钢柱钢结构高层建筑中图分类号:U445.47文献标识码:B文章编号:10023607(2011)050059031前言北京凯恒中心北区1期综合工程,位于朝阳门立交桥西侧,东临外交部,一期工程地上建筑包括A,B,c,E楼座.中心楼层为19层(未包括地下部分),建筑层高第一层为5.9米,2至5层为4.5米,其余为3.8米.结构采用全现浇框架一抗震体系.钢结构为框架梁和柱外包混凝土配筋,构件形式:柱为十字型钢柱,腹板连接形式采用M22的摩擦型高强螺栓连接,翼缘为半坡口焊接.梁为焊接H型钢与钢柱全刚接.其中十字型钢柱的制作存在较大的难度,钢柱的腹板为30mm,翼缘板为30mm,腹板与翼缘板之间的角焊缝是全熔透.2制作工艺2.1钢板拼接由于每段柱高在12米以下,为保证下料后钢板的直线度,首先将两块钢板拼接,并坡口熔透焊接.2.2划线下料按排料图划线,划线宽度方向留余量3mm,长度方向留余量30ram.中间隔板划线不留余量.用两台半自动切割机(或数控直条切割机)沿划线中心同时切割,每隔5米留lOOmm不切割,待冷却后再切割.切割作业后,应及时清除切口边缘上的熔瘤,飞溅物等,剪切切割后及时磨除切口边缘的冷却硬化层和毛刺.板条由于切割引起变形采用火焰矫形.2.3编号由于工程属于高层结构,构件比较复杂,所有工料必须统一编号.十字形钢柱在钻孔前钢板要统一编号.顺时针标出东(E),南(S),西(w)北(N).确定钢柱的现场安装方向.2.4钻孔分两部分,一是柱与柱之间的连接是翼缘采用等强的坡口焊,腹板采用高强螺栓连接;二是梁上混凝土的钢筋穿过腹板,翼缘的孔(钻完后需要加上补强板,补强板上的孔精度可适当放宽)(见附图一).他们必须满足如下要求:钢筋混1l钢:i一J1附图一1)两端最外侧孔间距偏差为3.0毫米.2)孔的圆度为1.0.3)同一组内相邻两孔间距0.7毫米.4)同一组内任意两孔间距1.0毫米.为了满足工艺要求必须加工一些常用模具来保证加工的精度(见附图二),模具的选材必须是高硬度的材料.INSTALLATION591.板犀均为16u,材质为16Mn2.模板妁需精加工,其直线度与平面度为0.1mm3.M6的螺钉孔对各自均布中心的位置精度为0.15ram4.套材质为工具钢,加工完后进行淬火,硬度为HRC5962.5.7的孔对均布中心的位置精度为0.15m附图二2.5开坡口设计要求所有的熔透焊缝为一级,这对开坡口就有了严格的控制,这样才能对下一步的焊接工序顺利进行的保证.1)腹板开双面坡口,根据焊接工艺留钝边.2)翼缘板端头开单面坡口,现场柱与柱之间焊接.划线采用制作精度很高的模块,这样既快捷,有准确无误.切割时要使坡口表面光滑,不能有局部的凹坑,否则用电焊补齐后磨平.2.6组装焊接1)用H型钢做临时组装平台,组装前用水准仪将平台找平并将H型垫实固定.组装部件T型和H型,为了防止变形,用工装把它们拼到一起焊接,见附图三.3附图三2)十字形钢柱组对应满足尺寸要求详见附图四2.7焊接十字形钢柱的焊接:先焊接一完整H型钢,然后将截面高度较小的H型钢分割成两个T型钢再与截面较高的H型钢组对焊接.可在其端头和中间段部连接板固定,防止变见附图五),焊接顺严格按照焊接工艺进这是保证变形小的主段).2.9矫形顶紧接触有75%以上的面积紧贴.方法用0.3mm塞尺检查,其塞入面积应小于25%,边缘问隙不应大于0.8mm.有大型矫形机的用设备矫形,没有的就采用火焰顶推来矫形.2.1O打钢印号(柱的编号)柱的编号标在指北的一边,离柱的底端为0.5m.钢印号的方向.2.11高强度螺栓摩擦面处理喷砂处理高强度螺栓摩擦面的表面粗糙度:喷砂压力约6Kg/cm2,石英砂的粒度1.54mm,加工后的钢材表面呈现灰白色;用电动砂轮机打磨钢板的表面,砂轮打磨的方向与受力方向垂直,打磨范围不应小于4倍螺栓直径,打磨时不应在钢材表面磨出明显的凹坑;3十字型柱安装控制3.1现场拼装前的检查钢十字型柱在安装前需要对钢柱中心线,十字型柱的长度和坡口加工,连接板孔距,孔径检查及十字型柱翼板的相互垂直度等情况进行检查,并做出相应的记录,对于较大偏差的做好标记,及时给予调整处理.3-2钢十字柱现场拼接施工工艺第一步:钢柱的吊装就位1)运用起重设备吊装如起重机,塔吊等.钢柱吊装时,钢柱的顶端四周先用4根钢丝绳及花篮螺栓(CO型0.9号)连接好,吊装时缆风绳一端固定在钢柱的顶端,另一端与倒链连接,倒链与现场已经安装好的钢柱连接,起吊过程中时刻调整倒链的长短,以保证钢柱时刻保证在吊装平面内,缆风绳进行最后的就位.下一步6020l1年第o5期进行安装吊耳连接,临时性紧固好钢柱后用两台经纬仪调节校正钢柱的轴线偏移量和垂直度.2)对于起重工具不能起吊的构件(因构件太重)采用扳倒法吊装.用已经安装好的柱子作为吊装基点,利用安装吊耳或自制的耳板作为旋转轴板,利用塔吊作为起吊工具见附图六附图六吊装过程:在柱顶端和底端布置缆风绳;当柱子扳到一定角度(80.)时,用缆风绳进行最后的就位.利用安装螺栓进行调节,用缆风绳固定.第二步:高强螺栓连接钢柱的轴线偏移和自身的垂直度符合规范要求后,进行初拧;确定高强螺栓的安装方向:高强螺栓的螺母方向朝东或朝北.高强螺栓应对称连接拧紧.高强螺栓达到初拧值M22,M24(200300N.m):初拧值应控制在预拉力(轴力)标准值的50%左右.一般使连接板缝密贴为准.高强螺栓终拧;调节扭矩扳手值到高强螺栓的终拧值.高强螺栓拧紧顺序:应从螺栓群中部开始,向四周扩展,逐个拧紧.在进行高强螺栓初拧,复拧,终拧过程中测量人员要进行监测,发现偏差要及时调整.第三步:钢十字型柱的焊接焊接顺序:柱与柱接头焊接时,柱的焊接先焊H型钢的翼缘板,再焊T型钢的翼缘板.柱两相对边的焊缝首次焊接的层数为4层(达到翼缘板厚的1/3).焊完第一个4层,转90.焊另两个相对边的焊缝.这时可焊完8层,再换至另两个相对边,如此循环至焊满整个柱接头的焊缝为止.下图为柱与柱接头焊接顺序图:3.3钢十字柱安装的重点项目3.3.1钢十字柱拼装总长精度控制由于高层建筑对结构标高控制要求高,因此钢十字型的总长控制要引起足够的重视.焊接收缩及温差等因素对钢十字型柱总长偏差产生很大的影响,如果对总长偏差疏于控制,形成总长的误差,最终会由于积累误差无法消除而造成质量隐患.由于设计允许温差与工厂制作温度以及现场拼装温度不尽相同,且焊接收缩量也不尽相同,所以为了确保钢十字型柱的总长控制在偏差充许范围内,必须从钢十字型制作下料开始,直到钢十字型柱工地拼装全过程都要精确控制长度.因此在执行设计尺寸的基础上,必须考虑如下因素:1)钢十字型柱翼板对接焊缝收缩量2)温差的影响3)切割的自耗量4)坡口的大小最重要的控制方法就是在每层的钢十字柱上设置控制线,对每层钢十字型柱的标高进行实测和理论标高进行对比,及时调整.并记录测量数