钢结构柱节点加固方案.doc

瑞颐养老社区13#楼钢结构柱节点加固方案1、 施工概况本工程为瑞颐养老社区13#楼钢结构工程 工程地址：吴中大道西侧蓝缨学校北建设单位：苏州教育投资有限公司设计单位：苏州建设（集团）规划建筑设计院有限责任公司施工单位：苏州中元建设开发有限公司分包单位：苏州五建钢结构有限公司建筑面积：约800层数 ：5层/钢柱分1.6m、8.55m、8.7m3段。建筑高度：15.85m建筑跨度：25m结构类型：型钢结构柱梁构造：焊接H型钢本钢结构工程现已完成安装且玻璃幕墙也基本完成。现对18轴交D2轴，19轴交D2轴，20轴交D2轴，标高在7.6m处的钢柱连接节点经行加固。本工程主结构柱的钢材采用现行国家标准低合金高强度结构钢（GB/T159194）规定的Q345B钢。2、 钢结构节点加固原因 1，加固部位：18轴交D2轴，19轴交D2轴，20轴交D2轴，标高在7.6m处的钢柱连接节点。2，此部位，按照设计要求其型钢构件几何尺寸为H500*400，在型钢构件制作过程中标高7.6m以下型钢构件按照设计要求满足其设计截面几何尺寸为H500*400的要求，标高7.6m以上型钢构件在制作过程中造成几何尺寸偏差9mm4mm之间。在构件吊装过程中，未能及时发现并处理此偏差。在偏差依然存在的情况下经行了安装直至完成。详见（附图一）节点。3，按照上述9mm4mm的偏差数值，其中心线与定位轴线的偏移不符合钢结构工程施工质量验收规范(GB50205-2001）规定的墙架立柱中心线与定位轴线5mm准许偏差。4，由此造成钢柱重心偏移，受力不均，在钢柱长期负重的情况下存在较大安全隐患。（附图一）3、 钢结构节点加固方案（附图二）由于本工程屋面钢梁及附属工程已经安装完成，考虑对成品的保护，不影响其后工序的正常经行，本次加固必须采取先支后拆，先保护后加固的施工方案。其加固方案见（附图二）节点。1，具体流程垂直支撑-水平固定-拆除连接板-弥补偏差-更换连接板-解除支撑-涂装1.1，垂直支撑本垂直支撑适宜采用刚性顶举件作为支撑物件，选择起重范围在5T-150T之间、起重高度在6mm-64mm之间的单动式千斤顶。经现场实测弧形柱顶部下翼板距楼地面6.8m高，千斤顶无法直接刚性接触顶点不为，遂选择长度为6.75m的型钢构件作为间接支撑杆件，置于千斤顶与顶点位置之间。顶升千斤顶完成支撑。1.2，水平固定垂直支撑完成后，弧形柱由于重心不在D2轴线上的原因，冒然拆除连接板易造成柱体失衡倾斜。遂在拆除连接板之前需对弧形柱经行水平固定。采用型钢构件将垂直支撑构件与弧形柱构件之间形成刚性连接，再加上弧形柱本身D2轴向之间就存在刚性连接，且本次加固只需拆除H型钢单翼连接板。单翼连接板在拆除后柱构件之间依然存在单翼连接板和腹板连接板所形成的水平刚性固定，遂即使在弧形构件失衡的情况下也不至于移位倾斜。避免了在加固过程中会对钢结构附属玻璃幕墙工程所造成的破坏以及由此应发的安全隐患。1.3，拆除连接板在垂直支撑与水平固定均确保完成无误的情况下，逐个拆除高强螺栓连接件。在拆除的过程中注意主体动向，确保主体未发生移位倾斜的情况下完成全部高强螺栓的拆除。1.4，弥补偏差采用Q345B钢板焊接在标高7.6m以下的钢柱构件外侧，弥补与标高7.6m以上构件之间的偏差。1.5，更换连接板更换t=20，Q345B钢板，开孔作为连接板。开孔位置尺寸与原有相同。高强螺栓为原有高强螺栓，长度相应加长，连接工艺符合相关规范。连接板与柱构件之间再采用焊接工艺。工艺满足相关规范。完成更换。1.6，解除支撑解除支撑的过程中，先拆除水平固定方向上的刚性连接，再接触垂直支撑。解除过程中也要做到先固定后解除的工序，先固定构件，再拆除连接点，安全放下支撑构件。1.7，涂装加固工序完成后，对电焊破环的地方需要经行重新涂装，其涂装工艺符合原有设计要求。4、 施工技术要求1，高强螺栓孔径的选配高强度螺栓的制孔按表4-1的要求选配，高强度螺栓连接构件制孔允许偏差见表4-2，高强度螺栓的孔距和边距值见表4-3，高强度螺栓连接构件的孔距允许偏差见表4-4。 高强度螺栓孔径选配表 表4-1螺栓公称直径（mm）1262022242730螺栓孔直径（mm）13.517.52224263033注：承压型连接（如柱或抗剪桁架的压杆连接）中的高强螺栓孔可按表中值减少0.51.0mm。高强度螺栓连接构件制孔允许偏差 表4-2名称直径及允许偏差（mm）螺栓直径2602470允许偏差0.430.520.84螺栓孔直径3.57.52（24）6（30）3允许偏差+0.430+0.520+0.840圆度（最大和最小直径差）1.001.50中心线倾斜度应不大于板厚的3且单层板不得大于2.0mm，多层板叠组合不得大于3.0mm。高强度螺栓的孔距和边距值 表4-3名称位置和方向最大值（取两者的较小值）最小值中心间距外排8d0或12t3d0中间排构件受压力12d0或18t构件受拉力16d0或24t中心至构件边缘的距离顺内力方向4d0或8t2d0垂直内力方向切割边1.5d0扎制边1.5d0注：1.d0为高强度螺栓的孔径；t为外层较薄板件的厚度。 2.钢板边缘与刚性构件（如角钢、槽钢等）相连的高强度螺栓的最大间距，可按中间排数值采用。3. 设计有规定时按设计要求采用。高强度螺栓连接构件的孔距允许偏差 表4-4注：孔的分组规定：项次项目螺栓孔距（mm）50050012001200300030001同一组内任意两孔间允许偏差1.01.2-2相邻两组的端孔间1.21.5+2.03.01.在节点中连接板与一根杆件相连的孔划为一组。2.接头处的孔：通用接头半个拼接板上的孔为一组；阶梯接头两接头之间的孔为一组。3.在两相邻节点或接头间的连接孔为一组，但不包括1、2所指的孔。4.受弯构件翼缘上，每1m长度内的孔为一组。2，高强螺栓长度的选用高强度螺栓紧固后，以丝扣露出23扣为宜，一个工程的高强螺栓，首先按直径分类，统计出钢板束厚度，根据钢板束厚度，按下列公式选择所需长度：L=L+L (4.2.12-1)式中 L连接板层总厚度（mm）；L 附加长度（mm），L=m+2s+ip (4.2.12-2)其中 m高强度螺母公称厚度（mm）； s高强度垫圈公称厚度（mm）； i当L100mm时，i=2；当L100mm时，i=3； p螺纹的螺距（mm）。表4.2.12 高强度螺栓附加长度L（mm）螺栓公称直径高强度螺母公称厚度高强度垫圈公称厚度螺纹的螺距大六角头高强度螺栓附加长度M1212.03.01.7523.0M1616.04.02.030.0M2020.04.02.535.5M2222.05.02.539.5M2424.05.03.043.0M2727.05.03.046.0M3030.05.03.550.5根据公式（4.2.12-1）计算所得值，当L100mm时，可按螺栓长度以5mm为一个规格的规定，将其个位数按2舍3入、7舍8入的原则，计算出使用长度；当L100mm时，可按螺栓长度以10mm为一个规格的规定，将其个位数按4舍5入的原则，计算出使用长度。螺栓长度小于l00mm取整为5mm的倍数，余数2舍3进，螺栓长度大于100mm可以取为l0mm的整倍数进行归类。高强度螺栓的附加长度可参考表4.1-1。 高强度螺栓的附加长度 表4.1-1螺栓直径（mm）12162022242730大六角高强度螺栓（mm）25303540455055扭剪型高强度螺栓（mm）25303540按照公式：L=L+L =L+m+2s+ip =40+30+(9mm4mm)+20+2*4+3*2.5 =114.5mm109.5mm根据规范螺栓长度取定为：120mm3、 施工轴力与终拧力矩的换算表4.1-2列出了一般国产高强度螺栓允许的施工轴力。设计给出了轴力时按设计要求施工，如设计未给出高强度螺栓的轴力要求，可按该表选用，施工轴力比设计轴力一般要增加10%。国产大六角头高强度螺栓施工轴力（单位：kN） 表4.1-2 性能等级轴力螺栓直径（mm）8.8S10.9S设计轴力施工轴力设计轴力施工轴力M1245505560M167075100110M20110120155170M22135150190210M24155170225250M27205225290320M30250275355390对于大六角高强度螺栓，施工时必须把施工轴力换算为施工扭矩作为施工控制参数。大六角头高强度螺栓施工扭矩可由下式确定：TCKPC d式中 TC 施工扭距，Nm；K 高强度螺栓连接副的扭距系数的平均值，该值由复验验测得的合格的平均扭距系数代入。(按照高强螺栓的复验报告K值为0.117.)PC高强度螺栓施工预拉力，kN；d高强度螺栓螺杆直径，。按照公式：TC=KPC d =0.117*170*20 =397.8(N2.m)5、 施工机具的准备1，扭矩型高强度螺栓扳手（大六角螺栓适用）电动扭矩扳手一般由机体、扭矩控制盒、套筒、反力承管器、漏甩保护器组成，常用的电动扭矩扳手性能参见表5-2。2，其它千斤顶、电焊机等施工机具配备及参数参见表5-2。施工机具配备表 表5-2品名产地型号电流电压（V）消耗功率（W）空载转数（r/min）（扭矩）范围（Nm）重量（kg）螺栓扳手国产PIBD-1502208808400150012PIBD-1602209508400160010开孔器德国KBN-38QU2201780100-600电焊机松下YM-500KR2380千斤顶国产QFD200/300220300mm1496、 施工质量控制本次加固主要质量控制在高强螺栓施工质量的检验，下面针对高强螺栓的质量控制做详细的计划。1，高强螺栓安装的质量控制高强度螺栓连接副终拧完成1h后、48h内应进行终拧扭矩检查，检查结果应符合表6.1的规定。 高强度螺栓连接副终拧扭矩合格质量标准 表6.1 紧固方法检验方法合格质量标准备注扭矩法扭矩法10%终拧扭矩值转角法转角法30o终拧转角值扭剪型高强度螺栓连接副扭剪型高强度螺栓连接副尾部梅花头被拧掉尾部梅花头未被拧掉者应按扭矩法或转角法检验。1.1基本要求高强度螺栓连接副终拧扭矩检验分扭矩法检验和转角法检验两种，原则上检验法与施拧紧固方法应相同。检验所用的扭矩扳手其扭矩精度误差应不大于3%。每一检验批按节点数抽查10%，且不少于10个;每个被抽查节点按螺栓数抽查10%，且不应少于2 个。1.2扭矩法检验检验方法：在螺尾端头和螺母相对位置划线，将螺母退回60o左右，用扭矩扳手测定拧回至原来位置时的扭矩值。高强度螺栓连接副终拧扭矩值按下式计算：Tc=K Pc d式中 Tc终拧扭矩值（Nm）；Pc施工预拉力值标准值（Kn）,见表6.2；d螺栓公称直径（mm）；K扭矩系数。 高强度螺栓连接副施工预拉力标准值（KN） 表6.2螺栓的性能等级螺 栓 公 称 直 径 （mm）M16M20M22M24M27M308.8s7512015017022527510.9s1101702102503203901.3转角法检验检验方法：（1）检查初拧后在螺母与相对位置所划的终拧起始线和终止线所夹的角度是否达到规定值。（2）在螺尾端头和螺母相对位置划线，然后全部卸松螺母，在按规定的初拧扭矩和终拧角度重新拧紧螺栓，测量终止线与原终止线划线的角度。高强度螺栓连接副终拧转角值见表6-21.4扭剪型高强度螺栓终拧扭矩检验检验方法：（1）检查初拧后标记,确认已完成初拧；(2)观察尾部梅花头拧掉情况；(3) 尾部梅花头未拧掉的螺栓,其终拧扭矩应按扭矩法检验或转角法检验。1.5扭剪型高强度螺栓连接副终拧后，除因构造原因无法使用专用扳手终拧掉梅花头者外，未在终拧中拧掉梅花头的螺栓数不应大于该节点螺栓数的5%。对所有梅花头未拧掉的扭剪型高强度螺栓连接副应采用扭矩法或转角法进行终拧并作标记，且按本规程第5.1条的规定进行终拧扭矩检查。1.6对建筑结构安全等级为一级，跨度40m及以上的螺栓球节点钢网架结构，其连接高强度螺栓应进行表面硬度复验，复验结果应符合表6.3的要求。 螺栓表面硬度质量标准 表6.3螺栓性能等级表面硬度表面质量检验方法8.8级不得有裂纹或损伤硬度计、放大镜或磁粉探伤9.8级3237不得有裂纹或损伤硬度计、放大镜或磁粉探伤10.8级不得有裂纹或损伤硬度计、放大镜或磁粉探伤1.7高强度螺栓拧紧固时，只准在螺母上施加扭矩。紧固所使用的扭矩扳手，使用前必须校正，其误差不得大于5%。1.8高强度螺栓连接副终拧后，螺栓丝扣外露应为2至3扣1.9螺栓球节点网架总拼完成后，高强度螺栓与球节点应紧固连接，高强度螺栓拧入螺栓球内的螺纹长度不应小于1.0d（d为螺栓直径），连接处不应出现有间隙、松动等未拧紧情况。2，高强度螺栓施工时应注意以下事项1)螺栓穿人方向以便利施工为准，每个节点整齐一致；2)螺母、垫圈均有方向要求，螺栓、螺母均标有级别与生产厂家；3)已安装高强度螺栓严禁用火焰或电焊切割梅花头；4)因空间狭窄，高强度螺栓板手不宜操作部位，可采用加高套管或用手动扳手安装；5)高强度螺栓超拧应更换并废弃换下来的螺栓，不得重复使用；6)安装中的错孔、漏孔不允许用气割开孔，错孔应严格按钢结构工程施工质量验收规范（GB 50205-2001)和钢结构高强度螺栓连接的设计、施工及验收规范（JGJ 82-91）的要求进行处理；7)当气温低于10时停止作业；当摩擦面潮湿或暴露于雨雪中，停止作业；8)高强度螺栓的包装、运输与使用中应尽量保持出厂状态；9)施工前必须对扭矩扳手进行标定；终拧时，大六角螺栓应按施工扭矩施拧，扭剪型螺栓用专用电动扳手施拧，拧掉梅花头；10)高空施工时严禁乱扔螺栓、螺母、垫圈及尾部梅花头，应严格回收，以免坠落伤人；11)施拧后应及时涂防锈漆；12)对于露天使用或接触腐蚀性气体的钢结构，在高强度螺栓拧紧检查验收合格后，连接处板缝应及时用防水或耐腐蚀的腻子封闭；13)要求初拧、复拧、终拧在24h内完成；14)母材生浮锈后在组装前必须用钢丝刷清除掉；15)再次使用的连接板需再次处理；16)连接板叠的错位或间隙必须按照钢结构工程施工质量验收规范GB 50205-2001要求进行处理，确保结合面贴实。7、 施工安全要求1，施工安全隐患分析由于现场后续工程也基本完工，本次加固属于承重结构加固。所以安全隐患较大主要存在以下几个方面：1.1，支撑不到位易导致结构坍塌的做大隐患。1.2，6.8m的施工高度需要注意坠落隐患。1.3，现场已完成工程成品、玻璃等易碎品保护。1.4，电焊、用电安全隐患的排除。1.5,脚手架使用安全隐患。2，施工安全要求严格按照先支后拆，先保护后加固的施工方案落实实处。检查每一工序，对设备试用检查，确保千斤顶的正常使用。排查一切可能发生的隐患。2.1，焊接设备安全施工措施焊接操作及配合人员必须按规定穿戴劳动防护用品，并必须采取防止触电、高空坠落和火灾等事故的安全措施。电焊机使用前，检查并确认初、次级线接线正确，输入电压符合电焊机的铭牌规定。接通电源后，严禁接触初级线路的带电部分。次级抽头接铜板压紧，接线柱 有垫圈。合闸前，详细检查接线螺帽、螺栓及其他部件并确认完好齐全、无松动或损坏。多台电焊机集中使用时，分接在三相电源网络上，使三相负载平衡。多台焊机的接地装置，分别由接地极处引线，不得串联。移动电焊机切断电源，不得用拖拉电缆的方法移动焊机。当焊接中突然停电时，立即切断电源。2.2，施工用电安全措施认真贯彻施行施工现场临时用电安全技术规范（JGJ46-88）和建筑施工安全检查标准（JGJ59-99），把施工用电的管理作为施工管理的一项重要工作常抓不懈。 施工现场临时用电采用TN-S系统，设置专用保护零线。 使用五芯电缆，且电线、电缆等不能有老化、破皮现象。电缆埋设符合要求。施工现场实行三级配电（总配电箱、分配电箱、开关箱），两级保护（总配电箱、分配电