高层与大跨建筑施工技术版PPT课件

第3章高层建筑钢结构与钢 混凝土组合结构工程 高层与大跨建筑施工技术第2版 书名 高层与大跨建筑施工技术第2版书号 978 7 111 55046 4作者 陈晋中出版社 机械工业出版社 3 1 1建筑钢结构用钢材及高层钢结构构件1 我国建筑钢结构用钢材以碳素结构钢和低合金高强度结构钢为主 碳素结构钢分为Q195 Q215 Q235和Q275四个牌号低合金高强度结构钢分为Q345 Q390 Q420 Q460 Q500 Q550 Q620 Q690八个牌号 高层民用建筑钢结构技术规程 JGJ99 2015 规定 主要承重构件所用钢材的牌号宜选用Q345钢 Q390钢 一般构件宜选用Q235钢 3 1高层建筑钢结构材料 构件及节点构造 3 1高层建筑钢结构材料 构件及节点构造 2 建筑结构钢材的品种 规格品种 有钢板和钢带 普通型材 工字钢 槽钢 角钢 轧制H型钢和剖分T型钢 冷弯型钢 厚度方向性能钢板 压型钢板 结构用钢管等 1 轧制H型钢和剖分T型钢H型钢分为宽翼缘H型钢 HW 中翼缘H型钢 HM 和窄翼缘H型钢 HN 薄壁H型钢 HT 四类 剖分T型钢由H型钢剖分而成 也分为宽翼缘剖分T型钢 TW 中翼缘剖分T型钢 TM 和窄翼缘剖分T型钢 TN 三类焊接H型钢的规定符号为WH W 为焊接的英文第一位字母 H 代表H型钢 3 1高层建筑钢结构材料 构件及节点构造 H型钢和剖分T型钢的截面图示及标注符号 2 厚度方向性能钢板厚度方向性能钢板要求钢板在厚度方向有良好的抗层状撕裂性能厚度方向性能钢板分为Q235GJ Q345GJ Q235GJZ Q345GJZ Z为厚度方向性能级别Z15 Z25 Z35的缩写 四个牌号 3 建筑用压型钢板建筑用压型钢板分为屋面用板 墙面用板与楼盖用板压型代号以 压 字汉语拼音的第一个字母 Y 表示 用途代号分别以 屋 墙 楼 字汉语拼音的第一个字母 W Q L 表示 板型特征代号由压型钢板的波高尺寸 mm 与覆盖宽度 mm 组合表示 如波高50mm 覆盖宽度600mm的楼盖用压型钢板 其代号为YL50 600 3 1高层建筑钢结构材料 构件及节点构造 楼盖板压型钢板典型板型示意图 3 1高层建筑钢结构材料 构件及节点构造 3 钢柱高层建筑钢结构中 钢柱常见的截面形式有宽翼缘H形截面 方管截面 十字截面 管材型钢截面 如图3 5所示 宽翼缘H形截面包括轧制H型钢和由三块钢板焊接的H型钢两种 箱形截面也是高层建筑钢结构中较常见的柱截面形式 一般由四块钢板焊接而成 十字形截面钢柱一般由钢板 四个角钢等构成 3 1高层建筑钢结构材料 构件及节点构造 图3 5高层建筑钢结构常用柱截面a 宽翼缘H形截面b 箱形截面c 十字形截面d 管材型钢截面 4 钢梁高层建筑钢结构中的钢梁分为 实腹式钢梁 格构式钢梁 钢与混凝土组合梁实腹式钢梁包括轧制H型钢梁 焊接组合H型钢梁 箱形梁 轧制槽钢梁等 图3 6 图3 8 3 1高层建筑钢结构材料 构件及节点构造 图3 8焊接箱形梁 图3 7焊接H型钢梁a 对称截面b 非对称截面c 变翼缘宽度和变腹板厚度钢梁 3 1高层建筑钢结构材料 构件及节点构造 3 1 2高层钢结构节点构造高层建筑钢结构节点 按受力方式分为刚性连接和铰接连接两种 柱与柱 柱与主梁多采用刚性连接 次梁与主梁多采用铰接连接 按连接方式分为焊接连接 高强度螺栓连接和混合连接三种 焊接连接是接头全部用焊缝连接 螺栓连接是接头全部用高强度螺栓连接 混合连接是一个接头既有焊缝又有高强度螺栓的连接 焊接连接分全焊透 等强连接 焊缝和部分焊透焊缝两种 一般柱与柱 主梁与柱接头用等强连接 在单个构件中 传力较大的接头用等强连接 其余构件可用部分焊透焊缝 混合连接多用在主梁与柱的接头 其中梁的翼缘与柱用焊缝连接 梁的腹板与柱用高强度螺栓连接 高层建筑钢结构中常见的几种节点构造见图3 9至图3 16 3 1高层建筑钢结构材料 构件及节点构造 3 2 1施工流水段的划分和安装顺序图表的编制1 流水段划分原则及安装顺序高层钢结构宜划分多个流水作业段进行安装 流水段宜以每节框架为单位 流水段划分应符合下列规定 1 流水段内的最重构件应在起重设备的起重能力范围内 2 起重设备的爬升高度应满足下节流水段内构件的起吊高度 3 每节流水段内的柱长度应根据工厂加工 运输堆放 现场吊装等因素确定 长度宜取2 3个楼层高度 分节位置宜在梁顶标高以上1 0m 1 3m处 4 流水段的划分应与混凝土结构施工相适应 5 每节流水段可根据结构特点和现场条件在平面上划分流水区进行施工 3 2高层建筑钢结构安装 平面流水段的划分 应考虑钢结构在安装过程中的对称性和整体稳定性 其安装顺序一般应由中央向四周扩展 以利焊接误差的减少和消除 立面流水段的划分 以一节钢柱 各节所含层数不一 为单元 每个单元首先是以主梁或钢支撑 带状桁架安装成框架为原则 其次是次梁 楼板及非结构构件的安装 塔式起重机的提升 顶升与锚固 均应满足组成框架的需要 3 2高层建筑钢结构安装 2 安装顺序表的编制和要求1 安装前应根据安装流水段和构件安装顺序 编制构件安装顺序表 2 表中应注明每一构件的节点型号 连接件的规格数量 高强度螺栓规格数量 栓焊数量及焊接量 焊接形式等 3 构件从成品检验 运输 现场核对 安装 校正到安装后的质量检查 统一使用上述图表 4 在地面进行构件组拼扩大安装单元时 亦按上述图表执行 3 2高层建筑钢结构安装 图3 17大连云山大厦钢结构安装顺序图a 立面示意图b 柱子安装顺序图c 主梁安装顺序图d 次梁安装顺序图 3 2 2柱脚施工地脚螺栓可采用地脚螺栓一次或二次埋设方法 螺栓丝扣长度及标高 位移值必须符合图纸和规范要求 地脚螺栓丝扣在安装前应抹黄油防锈并妥善保护 防止碰弯及损伤螺纹 第一节柱的标高 可采用在底板下的地脚螺栓上加一螺母的方法精确控制 图3 18 柱底板与基础面间预留的空隙应用无收缩砂浆 以捻浆法垫实 地脚螺栓的紧固力由设计文件规定 螺母止退可采用双螺母紧固或用电焊将螺母与螺杆焊牢 柱的支承面 地脚螺栓 锚栓 的允许偏差应符合表3 2的规定 3 2高层建筑钢结构安装 3 2高层建筑钢结构安装 图3 18采用调整螺母控制标高1 地脚螺栓2 止退螺母3 紧固螺母4 螺母垫板5 柱子底板6 调节螺母7 钢筋混凝土基础 3 2 3构件吊装与校正高层钢构件的吊装应根据事先编制的安装顺序图表进行 一般钢结构标准单元施工顺序 3 2高层建筑钢结构安装 1 构件的吊点设置与起吊1 钢柱平运2点起吊 安装1点立吊 立吊时 需在柱子根部垫上垫木 以回转法起吊 图3 20 吊装H型钢柱 箱形柱时 可利用其接头耳板作吊环 配以相应的吊索 吊架和销钉 图3 21 图3 20钢柱起吊示意图a 钢柱起吊b 钢柱用自动卡环吊装 图3 21钢柱吊索 吊架 3 2高层建筑钢结构安装 2 钢梁宜采用2点起吊或串吊 图3 22 当单根钢梁长度大于21m 采用两点吊装不能满足构件强度和变形要求时 宜设置3 4个吊装点吊装或采用平衡梁吊装 吊点位置应通过计算确定 图3 22钢梁吊装示意图a 卡具设置示意b 钢梁吊装 3 2高层建筑钢结构安装 3 组合件因组合件形状 尺寸不同 可计算重心确定吊点 采用两点吊 3点吊或4点吊 凡不易计算者 可加设倒链协助找重心 构件平衡后起吊 4 钢构件的零件及附件应随构件一并起吊 尺寸较大 重量较重的节点板 钢柱上的爬梯 大梁上的轻便走道等 应牢固固定在构件上 3 2高层建筑钢结构安装 2 钢柱的安装与校正高层钢结构安装校正应依据基准柱进行 宜选择角柱为基准柱 同一流水作业段 同一安装高度的一节柱验收合格后 应从地面引放上一节柱的定位轴线 3 2高层建筑钢结构安装 1 首节钢柱的安装与校正1 纵横十字线对正 首节钢柱安装时 在塔吊钓钩不脱钩的情况下 利用制作时在钢柱上划出的中心线就位 2 柱顶标高调整 利用柱子底板下地脚螺栓上的调整螺母调整柱底标高 以精确控制柱顶标高 3 垂直度调整 用两台呈90 的经纬仪投点 采用缆风法校正 在校正过程中不断调整柱底板下螺母 校毕将柱底板上面的2个螺母拧上 缆风松开 使柱身呈自由状态 再用经纬仪复核 如有小偏差 微调下螺母 无误后将上螺母拧紧 3 2高层建筑钢结构安装 2 上节钢柱安装与校正安装上节钢柱时 先使上 下柱定位轴线重合 然后按照先调整标高 再调整扭转 最后调整垂直度的顺序校正 上节钢柱的安装 可采用缆风法校正法或无缆风校正法 目前多采用无缆风校正法 即利用塔吊 钢楔 垫板 撬棍以及千斤顶等工具 在钢柱呈自由状态下进行校正 图3 23无缆风校正法示意图 3 2高层建筑钢结构安装 1 标高调整 通常情况下采用相对标高安装 设计标高复核的方法 将每节柱的标高控制的同一水平面上 在柱顶设置水平仪测控 钢柱吊装就位后 合上连接板 穿入大六角高强度螺栓 但不夹紧 通过钓钩起落与撬棍拨动调节上下柱之间间隙 量取上柱柱根标高线与下柱柱头标高线之间的距离 符合要求后在上下耳板间隙中打入钢楔 用以限制钢柱下落 2 扭转调整钢柱的扭转偏差是在制造与安装过程中产生的 可在上柱和下柱耳板的不同侧面夹入一定厚度的垫板加以调整 然后微微夹紧柱头临时接头的连接板 3 2高层建筑钢结构安装 3 垂直度调整钢柱垂直度的校正应选用两台经纬仪 在相互垂直的位置投点 图3 24 调整时 在钢柱偏斜方向的同侧锤击钢楔或微微顶升千斤顶 4 垂直度监测在安装柱与柱之间的主梁构件时 应对柱的垂直度进行监测 除监测一根梁两端柱子的垂直度变化外 还应监测相邻各柱因梁连接而产生的垂直度变化 注意 为达到调整标高和垂直度的目的 临时接头上的螺栓孔应比螺栓直径大4 0mm 由于钢柱制造允许误差一般为 1 5mm 螺栓孔扩大后能有足够的余量将钢柱校正准确 3 2高层建筑钢结构安装 3 钢梁的安装与校正1 钢梁安装时 同一列柱 应先从中间跨开始对称地向两端扩展 同一跨钢梁 应先安上层梁再安中下层梁 2 在安装和校正柱与柱之间的主梁时 可先把柱子撑开 跟踪测量 校正 预留接头焊接收缩量 这时柱产生的内力 在焊接完毕焊缝收缩后也就消失了 3 同一根钢梁两端顶面水平度 允许偏差为L 1000 且不应大于10 0mm 如果钢梁水平度超标 主要原因是连接板位置或螺栓位置有误差 可采取更换连接板或塞焊原孔重新制孔处理 4 次梁可三层串吊安装 与主梁表面允许偏差为 2mm 一节柱的各层梁安装校正后 应立即安装本节柱范围内的各层楼梯 并铺好各层楼面的压型钢板 进行叠合楼板施工 3 2高层建筑钢结构安装 3 2 4现场连接1 焊接连接 1 焊接连接的一般要求高层建筑钢结构在安装前 必须对主要的焊接连接 柱与柱 梁与梁 的焊缝进行焊接工艺试验 制定出切实可行的方案 针对所用钢材材质 确定相应焊条 焊丝 焊剂的规格和型号 需要烘烤的条件 需用的焊接电流 厚钢板焊前预热温度 焊接顺序 引弧板的位置 层间温度的控制 可以停焊的部位 焊后热处理 后热 和保温等各项参数及相应的技术措施 施工期间如出现负温度 应以当地最低温度值进行负温焊接工艺试验 焊接工艺开始前 应对坡口组装质量进行检查 同时应对坡口进行清理 去除水分 脏物 铁锈 油污 涂料等 凡在雨 雪天气中施焊 必须设有防护措施 否则应停止作业 3 2高层建筑钢结构安装 2 焊接连接的操作工艺高层建筑钢结构焊接 应从建筑平面中心向四周扩展 采取结构对称 节点对称和全方位对称焊接 图3 25为京城大厦单元焊接顺序 3 2高层建筑钢结构安装 图3 26为大连云山大厦主梁焊接顺序 3 2高层建筑钢结构安装 1 柱的竖向焊接顺序一节柱 三层 的竖向焊接顺序是 上层主梁 下层主梁 中层主梁 上柱与下柱焊接 2 柱与柱接头的焊接焊接时应由两名焊工在相对两面等温 等速对称施焊 加引弧板施焊方法 第一个方向两对面施焊 焊层不宜超过4层 切除引弧板 清理焊缝表面 第二个方向对面施焊 焊层可达8层 再换焊第一个方向两对面 如此循环直到焊满整个焊缝 不加引弧板焊接柱接头 起焊在离柱棱50mm处 焊完一层后 以后施焊各层均在前一层起焊点相距30 50mm处起焊 焊到柱棱角处要放慢施焊速度 使柱棱成为方角 焊缝最后一层为盖面焊缝 可以用直径较小的焊条和电流施焊 3 2高层建筑钢结构安装 箱形柱施焊顺序是 第一遍离柱边50 100mm施焊 第二遍离第一遍起50 100mm施焊 拐角放慢焊条移动速度 焊成方角 图3 27箱形柱施焊顺序 3 2高层建筑钢结构安装 3 梁和柱接头的焊接梁和柱接头的焊缝 宜先焊梁的下翼缘板 再焊其的上翼缘板 先焊梁的一端 等其冷却至常温后 再焊另一端 不宜对一根梁的两端同时施焊 梁柱节点两侧对称的两根梁端应同时与柱相焊 以减小焊接约束 避免焊接裂纹产生 同时防止柱的偏斜 焊接时必须在焊缝的两端加引弧板 焊缝质量检查 焊接完毕 应对焊缝质量进行检查 一般焊缝质量的检查应在焊缝冷却至常温以后进行 低合金钢结构的焊缝应在焊接完成24h以后进行 焊接检查应根据不同质量要求采用超声波探伤 射线探伤和外观检查 3 2高层建筑钢结构安装 2 高强度螺栓连接 1 一般要求高强度螺栓使用前 应按有关规定对高强度螺栓的各项性能进行检验 工地储存高强度螺栓时 应方在干燥 通风 防雨 防潮的仓库内 并不得沾染脏物 安装时 应按当天需用量领取 当天没有用完的螺栓 必须装回容器内 妥善保管 不得乱仍 乱放 安装高强度螺栓时接头摩擦面上不允许有毛刺 铁屑 油污 焊接飞溅物 摩擦面应干燥 没有结露 积霜 积雪 并不得在雨天进行安装 使用定扭矩扳子紧固高强度螺栓时 每天上班前应对定扭矩扳子进行校核 合格后方能使用 3 2高层建筑钢结构安装 2 安装工艺一个接头上的高强度螺栓连接 应从螺栓群中部开始安装 向四周扩展 逐个拧紧 扭矩型高强度螺栓的初拧 复拧 终拧 每完成一次应涂上一次相应的颜色或标记 以防漏拧 接头如有高强度螺栓连接又有焊接连接时 宜按先栓后焊的方式施工 先终拧完高强度螺栓再焊接焊缝 当板层发生错孔时 允许用铰刀扩孔 扩孔数量不得超过一个接头螺栓的1 3 扩孔直径不得大于原孔径再加2mm 严禁用气割进行高强度螺栓孔的扩孔作业 一个接头多个高强度螺栓穿入方向应一致 垫圈有倒角的一侧应朝向螺栓头和螺母 螺母有圆台的一面应朝向垫圈 螺母和垫圈不应装反 在槽钢 工字钢翼缘上安装高强度螺栓时 其斜面应使用斜度相协调的斜垫片 3 2高层建筑钢结构安装 3 紧固方法大六角头高强度螺栓一般采用扭矩法和转角法紧固扭剪型高强度螺栓有一特制尾部 采用带有两个套筒的专用扳手紧固1 扭矩法使用可直接显示扭矩值的专用扳手 分初拧和终拧二次拧紧 初拧扭矩为终拧扭矩的60 80 其目的是通过初拧 使接头各层钢板达到充分密贴 终拧扭矩把螺栓拧紧 2 转角法操作时分初拧和终拧两次施拧 初拧可用短扳手将螺母拧至使构件靠拢 并作标记 终拧用长扳手将螺母从标记位置拧至规定的终拧位置 转动角度的大小在施工前由试验确定 3 2高层建筑钢结构安装 3 扭剪型高强度螺栓紧固采用特制扳手的两个套筒分别套住螺母和螺栓尾部的梅花头 接通电源后 两个套筒按反向旋转 拧断尾部后 即达相应的扭矩值 操作时一般用定扭矩扳手初拧 用扭剪型高强度螺栓扳手终拧 工程中由于大功率手动 电动定扭矩扳手的广泛使用 特别是扭剪型高强度螺栓使用 目前很少采用转角法紧固高强螺栓高强度螺栓连接应检查验收 高强度螺栓连接应在完成1h后 48h内进行终拧扭矩检查 检查数量按节点数抽查10 且不应少于10个 每个被抽查节点按螺栓数抽查10 且不应少于2个 3 2高层建筑钢结构安装 3 2 5高层建筑钢结构安装工程的检查验收1 高层钢结构安装工程的检查验收分二个阶段 1 在每个流水段一节柱的高度范围内全部构件 包括主梁 次梁 钢楼梯 压型钢板等 安装 校正 焊接 栓接完毕并自检合格后 应进行隐蔽工程验收 2 全部钢结构安装 校正 焊接 栓接工作完成并经隐蔽工程验收合格后 应进行高层建筑钢结构安装工程的竣工验收 3 2高层建筑钢结构安装 2 安装工程竣工验收时 应提交下列文件 1 钢结构施工图和设计变更文件 加工单位材料代用文件 并在施工图中注明修改部位及内容 2 钢结构安装工程中 业主 设计单位 钢构件加工单位 钢结构安装单位协商达成的各种技术文件 3 钢构件制造合格证 4 安装所用材料 包括焊条 螺栓等 的质量证明文件 5 钢结构安装的测量检查记录 焊缝质量检查记录 高强度螺栓安装检查记录等资料 6 钢结构工程的各种试验报告和技术资料 7 隐蔽工程分段验收记录 3 2高层建筑钢结构安装 3 2 6安全技术要求1 高层建筑钢结构安装前 必须根据工程规模 结构特点 技术复杂程度和现场具体条件等 拟定具体的安全消防措施 建立安全消防管理制度 并强化进行管理 2 高层建筑钢结构安装前 应对参加安装施工的全体人员进行安全消防技术交底 加强教育和培训工作 各专业工程应严格执行本工种安全操作规程和本工程指定的各项安全消防措施3 高层建筑钢结构安装时 应按规定在建筑物外侧搭设水平和垂直安全网 4 凡是附在柱 梁上的爬梯 走道 操作平台 高空作业吊蓝 临时脚手架等 要与钢构件连接牢固 3 2高层建筑钢结构安装 5 操作人员需要在水平钢梁上行走时 必须配戴安全带 安全带要挂在钢梁上设置的安全绳上 安全绳的立杆钢管必须与钢梁连接牢固 6 高空操作人员携带的手动工具 螺栓 焊条等小件物品 必须放在工具袋内 互相传递要用绳子 不准扔掷 7 随着安装高度的增加 各类消防设施 各灭火器 水桶 砂袋等 应及时上移 一般不得超过二个楼层 进行电焊 气焊 栓钉焊等明火作业时要有专职人员值班防火8 各种用电设备要有接地装置 地线和电力用具的电阻不得大于4 各种用电设备和电缆 特别是焊机电缆 要经常进行检查 保证绝缘良好 9 风力大于5级 雨 雪天和构件有积雪 结冰 积水时 应停止高空钢结构的安装作业 3 2高层建筑钢结构安装 压型钢板组合楼盖的构造如图3 28压型钢板组合楼盖的施工工艺流程 弹线 清板 吊运 布板 切割 压合 侧焊 端焊 封堵 验收 栓钉 布筋 浇筑混凝土 养护 图3 28压型钢板组合楼盖的构造 3 3压型钢板组合楼盖施工 3 3压型钢板组合楼盖施工 3 3 1压型钢板安装1 在铺板区