门式钢架结构.doc

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门式钢架结构年级：10级专业：建筑结构班级：建工6班学号：105199186姓名：肖萍 摘要：本文针对普通大跨度实腹式门式刚架随着跨度的增大经济性指标下降的问题，提出了索支承实腹式门式刚架结构体系。索支承实腹式门式刚架只须通过伸长撑竿施加预应力，比较于其他需要张拉钢索的预应力钢结构它是一种节点构造简单、施工简便，预应力效果明显的结构关键词：构造结构，制作施工，预应力1引子：我国有多例跨度6072米的实腹式轻钢门式刚架工程，包括湛江港从美国引进的60米跨的保税仓库、北京西郊机场从美国引进的一座跨度72米的飞机库，和国内自行设计大连72米门式刚架粮仓储备库，跨度再大的就非常少见。这是因为随着跨度的增大，刚架梁的挠度和梁柱节点弯矩显著增加，对刚架起控制作用的往往是刚架梁的跨中挠度，这时候采用较高强度的钢材不能解决问题，须要加大刚架截面。此时，增大截面是为了控制变形，没有充分利用钢材的强度。 因此普通大跨度实腹式门式刚架用钢量大幅度增加，经济性指标大大下降，削弱了轻钢结构自重轻这一优势。国内自行设计的大连72米门式刚架粮仓储备库，最大截面已达用钢量（仅刚架部分，不包括围护结构）达到49.7kg/m29。 针对上述问题，目前有几种解决方法，例如采用预应力格构式门式刚架、在普通实腹式门式刚架柱顶布置直线式预应力钢索。但是预应力格构式刚架对部分杆件施加预应力，预应力钢索的布置比较复杂，节点构造繁琐给施工带来不便。 门式刚架柱顶布置直线式钢索须待刚架整体安装完毕后张拉钢索施加预应力，无法避免高空作业。而且刚架中直线式预应力索的效率往往不能充分发挥作用，而且预应力对梁的平面内稳定非常不利。 为了增加斜梁刚度，并降低结构用钢量，本文提出了索支承实腹式门式刚架这种新型预应力钢结构形式。2门式刚架结构与一般普通钢结构相比具有以下技术特征: 结构构件的横截面尺寸较小，可以有效地利用建筑空间，降低房屋的高度，建筑造型美观。 门式刚架的刚度较好，自重轻，横梁与柱可以组装，为制作、运输、安装提供了有利条件。 屋面刚架用钢量仅为普通钢屋架用钢量的1/51/10(2050kg/m2)，是一种经济可靠的结构形式。2.1.1门式刚架结构的组成 n 主要承重骨架门式刚架 n 檩条、墙梁冷弯薄壁型钢 n 屋面、墙面压型金属板、彩钢夹芯板 n 屋面及墙面保温芯材聚苯乙烯泡沫塑料、聚氨 酯泡沫塑料、岩棉等 n 支撑屋面支撑、柱间支撑2.1.2门式刚架结构的特点 n 重量轻(2050kg/m2) n 工业化程度高、施工周期短 n 柱网布置灵活 n 综合经济效益高 门式刚架结构性能： 1.门式刚架屋面体系的整体性可以依靠檩条、隅撑来保证，从而减少了屋盖支撑的数量，同时支撑多用张紧的圆钢做成，很轻便。2.门式刚架的梁、柱多采用变截面杆件，可以节省材料。 3.组成构件的杆件较薄，对制作、运输、安装的要求高。 4.构件的抗弯刚度、抗扭刚度比较小，结构的整体刚度也比较柔。 2.1.3门式刚架结构的应用情况 1.我国门式刚架设计标准：门式刚架轻型房屋钢结构技术规程(CECS102:2002) 2.应用范围：轻型厂房、物流中心、大型超市、体育馆、展览厅、活动房屋、加层建筑等。 3.应用规模：国内每年有一千万平方米的轻钢结构建筑物竣工。2.1.4门式刚架的适用范围及截面形式(1)屋面荷载较小，横向跨度为924m，柱高为4.59m。 (2)没有吊车或设有中、轻级工作制吊车的厂房。 (3)当厂房横向跨度不超过15m，柱高不超过6m时，屋面刚架梁宜采用等截面刚架形式。当厂房横向跨度大于15m，柱高超过6m时，宜采用变截面刚架形式。2.1.5变截面刚架与等截面刚架的对比: 柱和梁采用变截面形式时，截面形状与内力图形附合较好，受力合理、节省材料。 变截面刚架在构造连接及加工制造方面不如等截面方便。 门式刚架柱脚分为铰接和刚接两种连接形式。2.2 门式刚架结构布置2.2.1门式刚架的各种结构形式 门式刚架又称山形门式刚架。其结构形式按跨度可分为单跨、双跨和多跨。按屋面坡脊数可分为单坡、双坡、多坡屋面。按截面形式分，有等截面与变截面。 结构形式的选取考虑生产工艺、吊车吨位及建筑尺寸等因素门式刚架的横梁与柱为刚接，柱脚与基础宜采用铰接；当水平荷载较大，檐口标高较高或刚度要求较高或有中重级工作制吊车时，柱脚与基础可采用刚接。变截面与等截面相比，前者可适应弯矩变化，节约材料，但在构造连接及加工制造方面，不如等截面方便，故当刚架跨度较大或房屋较高时才设计成变截面。2.22门式刚架的结构布置1.刚架的建筑尺寸和布置 跨度：一般为924m 高度：取地坪柱轴线与斜梁轴线交点高度，宜取4.59m 柱距：应综合考虑刚架跨度、荷载条件及使用要求等因素，宜取6m、7.5m、或9m，最大12m 挑檐长度：根据使用要求确定，宜为0.51.2m 温度分区：纵向温度区段=300m 横向温度区段141注:坡口的加工应以机械加工为主,以火焰切割为辅, 坡口加工之后,按下列要求检查合格后方可进行拼接.a) 坡口处母材无裂纹,重皮及毛刺等缺陷.b) 坡口加工尺寸符合图纸要求.c) 焊接前应将母材焊口规定范围内的油、漆、垢、锈等清理干净,直至发出金属光泽.清理范围如下:手工电弧焊对接焊口:每侧各为10-15mm埋弧焊对接焊口: 每侧各为20mm且在清理范围内应无裂纹,夹渣等缺陷.6）焊接检验:钢板的拼接对焊焊缝属于二类焊缝。碳素结构钢应在焊缝冷却到环境温度,方可进行焊缝探伤检验。焊接接头的内部质量应符合二类焊缝的要求.7）放样下料:当钢板拼接完成后,经过检验矫正后,方可进行放样下料,下料切割前应将钢材表面的油、锈等污物清理干净；下料用的量具为样杆，制作样杆的量具应经计量检定部门检定合格. 各种样杆及钻模的尺寸公差应符合下表的要求:表2 样板、样杆的尺寸公差项目名 称基 本 尺 寸(MM)15001501-30003001-600060001零件划线用样板长度0.52零件划线用样杆长度0.53矩形样板平面两对角线之差（绝对值）0.51.01.01.04曲线位移值1.01.51.52.05孔距0.56加工样板的角度207相邻中心线之间偏差0.28平行线距离和分段尺寸0.58）边缘加工：下料后,应将焊件的外露边缘或焊接边缘的氧化物,飞溅物等污物打磨及清理干净.对于构件或零部件的外露边缘或焊接边缘(坡口), 一般都采用火焰切割,不再进行边缘加工.只有在零部件精度要求较高时（如：吊车梁的腹板、柱子的腹板、有孔群的钢梁的腹板的边缘）,剪切边缘或切割质量达不到附表7的要求时才采用刨边或刨坡口,其刨削量不应小于2.0mm.凡顶紧面传送内力的部位,如加劲板等顶紧的零部件均应刨平或铣平.在本工程中，所有坡口均采用坡口机坡口或双头火焰自动切割机坡口并进行打磨，钢柱加劲板与底板连接处应铣平。9) 铣平面的允许偏差: 铣平面的平面度0.3mm；铣平面对轴线的垂直度不大于L/1500；铣平面的表面粗糙度不大于0.03mm.铣平面的顶紧部位应有75的面积紧贴,用0.3mm塞尺检查, 其塞入面积之和不得大于总面积的25,边缘最大间隙不得大于0.8mm.10) 组装：本次制作的钢柱及屋面梁的截面尺寸均在350*175以下,因此均可在H型钢组立机上组合成型.组合前应对机械进行空运行检查,检查各系统运转是否正常,对中系统是否准确.应检查前道工序的产品是否合格,连接接触面和沿焊缝边缘每边30-50mm范围内的铁锈,毛刺,污物等是否清理干净。当第一块翼板与腹板组合成T型时,应仔细检查其垂直度及中心偏移度,组合完毕后,吊离工作台.将第二块翼板吊上放平对中后与T型组合成H型.组合成型的H型钢应达到以下的质量要求:项目高度(h)组合间隙垂直度中心偏移长度起拱允差0.5 0.51.5 10.52组立机的定位焊用二氧化碳气体保护焊,定位焊应在焊道以内.对定位焊的说明：定位焊不能焊在焊缝交叉处,通常至少应离开这些地方50mm才能焊定位焊.为防止焊接过程中工件开裂,应尽量避免强制装配,必要时,可增加定位焊缝的长度,并减少定位焊缝的间距。定位焊所采用的焊接材料型号应与焊件材质相匹配,焊接厚度不宜超过设计焊缝厚度的2/3且焊缝长度不应小于30mm,且间距不应大于300-400mm,定位焊位置应在焊道以内,并由合格焊工施焊。质量应达到同类焊缝的要求。H型梁组合完成后应在每道焊缝的两侧配置引弧板。11) 焊接:钢结构的主结构材质一般为Q345B或Q235B。 H型钢的焊接顺序:要求对称焊；焊脚高度：按图纸标注。焊缝的质量等级:A一级: 主材接长的对接焊缝.B二级: 除A以外的其它要求溶透的焊缝.C三级: 所有角焊缝.焊缝的外观缺陷应达到所示标准.焊丝,焊剂的使用：对材质为Q345B的材料不管是否开坡口,均焊丝为H08MnA,对材质为Q235B的材料焊死丝为H08A，焊剂均为HJ431，焊接完毕,应清理焊缝表面的溶渣及两侧的飞贱物,自检焊缝的外观质量.进行焊接检验,除按要求进行外观检查外,一类焊缝,应进行100%的超声检查.二类焊缝应进行20%的超声检查。以上内容完成后，应对外构件形尺寸全面检查.12) 校正:焊接检验合格后, 应对H型梁、柱进行校正,校正应在翼缘校直机上进行,校正前应先检查机械各部分的运转是否正常,然后根据被矫翼缘的宽度调整好机架的位置.当翼缘的厚度超过20mm时,一般需往返多次,每次矫正量不超过2mm校正好的翼缘板与腹板的垂直度应达到技术标准。钢柱由于焊接变形产生的旁弯,侧弯应根据具体情况实行火焰校正,校正前应首先制订注意:放样时,必须根据工件形状,大小和钢材规格尺寸, 利用预先计算法,颠倒插角法等合理进行套裁,做到合理用料,节约钢材,提高材料利用率。放样划线时,必须用尖锐的划针、尖细的石笔、细粉线。用石笔划线时,线条宽度不得大于0.5mm,用粉线打时, 线条宽度不得大于1mm。号料划线时预留加工余量。13) 铣端面:铣端面应在端面铣床上进行.柱子需要铣平的部位有:a柱子的底平面及基础板的顶平面.b. 两节柱子间的连接面.c. 盖板的加劲肋. d. 构件铣平后的平面应达到以下要求：铣平面的允许偏差：铣平面的平面度0.3mm；铣平面对轴线的垂直度不大于L/1500；铣平面的表面粗糙度不大于0.03mm。铣平面的顶紧部位应有75的面积紧贴,用0.3mm塞尺检查, 其塞入面积之和不得大于总面积的25,边缘最大间隙不得大于0.8mm.14) 柱梁端板的安装a 柱子端板安装前应首先将孔钻好,并在底板上划出纵横中心线及柱梁的安装轮廓线。按柱梁的中心线及轮廓线将端板装到柱梁的端面,并与柱梁顶紧,检查顶紧面,焊牢。采用对称焊接法加焊加固肋。b加筋板的焊接: 加筋板下端刨平与底板顶紧后焊接,为防变形,腹板两侧对称的两块加筋板应两人同时施焊. 加筋板的直角角焊缝的始未端,应采用回焊等措施避免弧坑.回焊长度,不小于三倍直角角焊缝的焊脚尺寸。加筋板靠近底板的直角角焊缝未端应严格避免弧坑和咬边。与底板的对接焊缝应熔透,达到一级对接焊缝要求。15) 划线钻孔a端板的板钻孔应在构件组装前进行。 b柱子钻孔。首先找出划线基准线,即柱子的中心线,柱子的孔群标高线。 从柱子的底平面实际上量至孔群标高线。 根据以上基准线找出孔群的中心线,用钻模钻孔。c. 孔径：螺栓直径小于16mm，孔径等于螺栓直径+1.0mm螺栓直径大于16mm，孔径等于螺栓直径+1.5mmd. 高强螺栓的孔径允差见下表序号偏差名称允许偏差1孔径栓杆直径14.16.180+0.43栓杆直径20.22.240+0.52栓杆直径37.300+0.842不圆度(最大和最小直径差)栓杆直径14.160+1.00栓杆直径16以上0+1.53中心线倾斜度应大于板厚的3%且单层板不得大于2.0,多层板迭组合不得大于3.0e. 孔距的允许偏差见下表：项次项目允许偏差(mm)500500-12001200-300030001同一组内相邻两孔间0.7-2同一组内任意两孔间1.01.2-3相邻两组的端孔间1.21.52.03.0f梁：序号项目标准（mm）1长度（名义）00001000mm-410013000-630015000-85000-102旁弯度1板梁长且103扭曲值1板梁长且104板梁托架标高2g.立柱：序号项目标准(mm)1立柱名义长度8000m-4800015000+2 -615000+2 -82弯曲度1柱长且103旁弯度1柱长且10，柱长且104扭曲度5底板长5板梁托架标高5底板长当螺栓孔的允许偏差超出述规定时,不得采用钢块填塞,可采用与母材材质相匹配的焊条补焊后重新制孔。16) 产品的检验a.产品的工序检验:需要进行检验的工序有:钻模及样杆制作、下料、组合、焊接、钻孔等. 每道工序的产品制作完成后,先由班组进行自检,然后由厂质检员及下道工序施工负责人根据班组自检记录进行抽检,每种产品的抽检数量不少于50% .抽检应有详细的记录,检查合格后,由上下道工序的负责人签字认可.并由持检员将检查记录存档. 当工序检验有不全格产品时,由质检员及技术员填发“整改通知单”限期整改.b.产品制作的最终检验：产品制作的最终检验应在喷砂防腐前进行.最终检验应有技术人员,质检人员及施工人员参加.由质检员主持.产品检验完成后,由质检人员填签证表格：表格填写完成后,由项目负责技术人员存档,作为产品合格证的附件。17) 产品的喷砂及防腐（一）施工准备1. 根据设计图纸要求，选用底漆及面漆。2. 准备除锈机械，涂刷工具。3. 涂装前钢结构、构件已检查验收，并符合设计的除锈等级要求。4.经检查焊缝、螺栓孔质量及产品外形都符合要求,就可以开始进行钢丝刷除锈(摩擦面处理)、油漆防腐。（二）工艺流程基面清理 底漆涂装 面漆涂装钢结构表面在涂底漆前,应采用抛丸除锈，除锈等级应达到Sa2.5级 。有关除锈、涂装、摩擦面的处理等按照钢结构除锈涂装规范进行施工。（三）涂层检查与验收1. 涂装后处理检查，应该是涂装颜色一致，色泽鲜明，光亮，不起皱皮，不起疙瘩。2. 表面涂装施工时和施工后，对涂装过的工作进行保护，防止飞扬尘土和其他杂物。3. 涂装漆膜厚度的测定，用触点式漆膜测厚仪测定漆膜厚度，漆膜测厚仪一般测定3点厚度，取其平均值。（四）成品保护1. 钢构件涂装后加以临时围护隔离，防止踏踩，损伤涂层。2. 钢构件涂装后，在4小时之内遇有大风或下雨时，加以覆盖防止影响涂层的附着力。3. 装后构件需要运输时，注意防止磕碰。4. 涂装后的钢构件勿接触酸类液体，防止损伤涂层。（五）应注意的质量问题1. 涂层作业气温应在538之间为宜，当气温低于5时，选用相应的低温涂层材料涂。2. 温度高于40时，停止涂层作业。经处理后再进行涂层作业。3. 空气湿度大于85，或构件表面有结露时，不进行涂层作业，或经处理后再进行涂层作业。4. 结构制作前，对构件上隐藏部位，结构夹层难以除锈，提前涂刷。18)产品的标识：应注意除锈、涂装、摩擦面的处理前后标识要一致, 喷砂除锈前后及防腐前后应进行标识移植，移植后标识的颜色与底色应有大的反差，不能模糊不清。3.2 钢结构安装施工方案3.2.1 作业准备(1) 技术资料准备A）将施工图纸及技术文件、施工作业指导书发放至施工班组。B）组织有关施工人员认真熟悉图纸及施工作业指导书，学习施工规范、规程，掌握施工工艺。C）编制设备复印查记录表格及各种安装记录表格。(2) 施工准备A）厂房基础检查、划线和垫铁安装1) 钢构架安装前必须根据验收记录进行基础复查，并应符合下列要求：a) 符合设计和国家标准混凝土结构工程及验收规范的规定b) 定位轴线应与厂房建筑标准点校核无误。c) 厂房基础划线允许偏差为：柱子间距： 10m 1mm 10m 2mm 柱子相应对角线: 20m 5mm 2