高层框架钢结构节点连接施工工法

1、ggife眾结ft施工4在的空何薦丛控制拾 高层框架钢结构节点连接施工工法 编制单位：中冶京唐建设有限公司 R 期：2007年5月 页内g 前言 工法特点 适用范用 工艺原理 工艺流程及操作要点 5.1节点的施工工艺流程 5.2节点髙强螺栓施工- 53节点焊接 材料及设备 6.1高强螺栓连接副 6.2焊接材料 63设备 质量控制 7.1 执行标准 7.2 73 7.4 12 12 12 13 13 13 扭剪型高强螺栓施工质量检査和验收 焊接检验 质量保证技术描施和管理描施 13 13 14 15 18 安全措施 环保措施 10 效益分析 18 18 19 10.1经济效益 10-2社会效益

2、11 应用实例 20 20 20 11.1本工法应用的工程项目 11.2应用效果 1 前言 随着钢结构市场领域的不断拓宽，髙层框架钢结构不论是在工业建筑还是在民用建筑领域 都已蓬勃兴起，钢框架结构以苴环保、快捷的建设过程逐渐代替钢筋混凝上框架结构，成为钢结 构施工企业的主要竞争市场。 目前，在我国不论是民用高层还是工业用奇层钢结构框架，苴框架连接节点形式基本相同, 从设计角度均为刚性连接主要形式为：柱一柱连接为全焊接接点：柱一梁连接为栓焊混合接点 （部分为全焊接点）。 rS= 6M20 TT 41 1 S 二 S 二 0 II 。鸟 下柱欣 +r II rr II II u u J TT 耳版

3、 II 901 mi L隆收中斡电 宙旦 屮0 金?7| rj E 图“I 箱型截面柱全熔透对接图 J a 二 w S;, 1 /1 I B I n I m I 图J箱型截rfn柱全熔透对接图 + + + + + + 图-3主、次梁不等高刚性连接图 +| +| :| +1 +1 图-4主、次梁等高刚性连接图 在安装施工过程中的主要控制环节都是框架柱的垂直度、框架柱的位移、框架梁的标高、框 架安装节点的连接施工。通过各类钢框架结构工程的施工，我们就影响其整体安装质量的环节- 框架节点连接施工，进行了总结并编制了本工法。 2 丄法特点 结合梔架节点的连接形式，本工法从框架的垂直方向、水平方向、各节

4、点间、单个节点间, 对焊接顺序均进行了规定，强调了节点的焊接方法为C02气保焊，详细明确了节点的高强螺栓连 接施工工艺和焊接施工工艺，并通过实例说明了本工法是适用、可靠、过程安全、工艺合理并为 各施工企业所用。 3适用范围 本工法适用于各类民用及工业建筑中的高层钢框架结构节点连接施工。 4工艺原理 本工法工艺核心部位的原理在于是钢梔架节点的连接施工顺序和工艺。因高层钢梔架结构节 点多为刚接，安装过程中，在节点的施工顺序和工艺上，不论是垂直方向还是水平方向：不论是 相邻节点间还是每个节点的各个部位，都应本着减少焊接应力、控制变形、提高焊接速度、保证 连接精度的原则进行合理规定，方可保证整个框架结

5、构的施工质量。 5工艺流程及操作要点 5.1节点的施工工艺流程 5.1.1垂直方向节点的施工顺序：安装多层柱节时，应先固泄顶层梁,再焊接柱与柱接口，然后固定 下层梁，最后固定中层梁，在焊下层梁的同时安装上节柱。 5.1.2当钢框架梁与柱接头为腹板栓接、翼缘焊接时,按先栓接后焊接的顺序进行施工。 5丄3水平方向节点的施工顺序：对于有基准间的柱网，应从基准间开始向四周扩展;无基准间的柱 网应从角部开始向内延伸。 5.2节点高强螺栓施工 521髙强螺栓的试验和检验 1资料检验 高强螺栓连接副（螺栓、螺碌、垫圈）应配套成箱供货，并附出厂合格证，质量证明书及质 量检验报告。应按所附资料内容逐项与设il要

6、求、现行国家标准进行对照，不符合要求的连接副 不得使用。 2高强螺栓副检验（指扭剪型高强螺栓） 施工前要对高强螺栓副进行紧固轴力试验，在施工现场待安装的螺栓批中随机抽取，每批抽取 8套高强螺栓副进行复验。 3抗滑移系数试验 1）高强螺栓安装施工前应对连接面抗滑移系数进行检验。 2）抗滑移系数检验应以钢结构制造批为单位，由钢构件制造厂和安装单位分别进行，每批 三组。以单项工程毎2000t为一制造批，不足2000t者视作一批，单项工程的构件摩擦面选用两 种及两种以上表面处理工艺时，则每种表而处理工艺均需检验。 3）抗滑移系数用的试件由制造厂加工，试件与所代表的构件应为同一材质、同一摩擦面处理 工艺

7、、同批制作、使用同一性能等级、同一宜径的奇强螺栓连接副，并在相同条件下同时发运。 抗滑務系数检验用的试件宜采用如下图所示型式。 ! d C 1 C U V1 ! O 0 1 1 ,L 150 表521抗滑移试件规矗（爪位mm） 嫌栓规格 芯板 侧板 板宽 孔距 D 61 62 b al a 16 16 8 75 40 60 20 20 10 100 50 70 22 22 12 105 55 80 24 23 14 110 60 90 522高强螺栓仓库保管 高强螺栓连接副按包装箱注明的规格、批号、编号、供货日期进行淸理，分类保管，存放在 室内仓库中，堆放时要用木板或货架与地而隔开，其高度不小

8、于300rnm。堆积不要高于3层以上。 室内防潮，长期保持燥，防止生锈和被脏物沾污染。防止扭矩发生变化。其底层应距地而高度 不小于300rnm以上。工地安装时，应按当天需要高强螺栓的数量发放，剩余的要妥善保舒.不得 乱放，以免损伤螺纹，或被脏物沾污。 523高强螺栓施工管理 1施工笛理者 在进行高强螺栓施工时，先确定高强螺栓的管理者，使瓦担当施工工程管理、质量管理及指 导施工人员。 2天气管理（气候条件 原则上降雨、降雪时不进行作业：若在作业中突然发生降雨或降雪时，首先应采取防雨水、 雪措施，尽快将就位的螺栓按程序终拧。应加快速度把没有拧完的锁紧完。 3摩擦而管理 在拧紧作业前，首先进行摩擦面

9、的检査，如有生锈、汕、涂料、残渣等降低摩擦而承载能力 的附着物时，采取金属刷、砂纸、氧气一乙块火焰进行去除。 524作业条件 高强螺栓连接摩擦而处理经检验符合设计及标准要求。 高强螺栓连接副紧固轴力复检符合标准要求。 高强螺栓连接处摩擦而如采用生锈处理方法时安装前应以钢丝刷除去摩擦而上的浮锈。 对因板厚公差、制造偏差或安装偏差等产生的接触面间隙应按表524处理，合格后方可 进行高强螺栓的安装。 表524接触面间隙处理 疾目 磨斜面 时不作处理 T=1.0*3.0时将板泾侧磨成1:10的缓坡，使河陳小干1.0mm. l3.0mm时加地板，地板序不小于3mm,城多不超过三S,地板 材威和*擦面处理

10、方法炖峙构件相同。 525操作工艺 1高强螺栓的穿入，应在结构中心位宜调整后进行，其穿入方向应以施工方便为准，力求一致。 安装时应注意垫圈的正反面，螺母有圆台而的一而应朝向垫圈有倒角的而。 2高强度螺栓穿入时应能自由地穿入，如连接板的螺栓孔不同心，不能自由地穿入时，严禁 强行穿入。应该用绞刀进行修整，修整后的孔最大直径应小于1.2倍螺栓直径。 3在修整孔前，应将四周螺栓全部拧紧，确保连接板紧贴，防止铁屑谨入板缝内，然后再进 行较孔。严禁使用气割法扩孔。 4扭剪型高强螺栓的拧紧分为初拧、终拧。对于大型节点应分为初拧、复拧、终拧。初拧扭 矩值为0.13*Pc*d的50%左右，可参照表5.2.5-1

11、选用。复拧扭矩值等于初拧扭矩值。初拧或复拧后 的高强螺栓应用颜色在螺母上涂上标记,然后用专用扳手进行终拧，直至拧掉螺栓尾部梅花头对于 个别不能用专用扳手进行终拧的扭剪型高强螺栓，可按下式规世的方法进行终拧（扭矩系数取 0.13). Tc=k Pc d Tc终拧扭矩值（N m）： Pc-施工预拉力值标准值（kN）见表5.25-1 d螺栓公称直径（mm） K扭矩系数，（按下列公式计算） (5.2.5-1) 公式式中施拧扭矩（Nrn） D-高强螺栓的公程直径（mm） P螺栓预拉力（kN） 表5.2.5-1初拧扭矩值 甥栓H径d（mm） 16 20 (22 24 初拧粗矩（N.m 115 220 30

12、0 390 表5252岛强螺栓施丄预拉力（kn） 螺栓杵能等级 螺栓公称H径（mmj M12 M16 M20 M22 M24 M27 M30 柱与梁的焊缝有上卞翼缘两条，先焊梁的卞翼缘,后焊上翼缘。 9梁和柱子的对接接头焊接,应设长度大于3倍焊缝厚度的引弧板。 10焊接工作完成后,焊工应在焊缝附近打上自己的代号钢印。 11对经检査发现的不合格部位的焊缝必须进行返修。修补后的焊缝应用砂轮进行修磨，并按 要求重新进行检査。对于低合金结构钢焊缝，在同一处的返修次数不得超过2次。对经过2次返 修仍不合格的焊缝，要会同设讣或有关部们研究处理。 5.3.7厚板焊接工艺 对于高层钢结构框架中的厚板焊接，除按

13、上述要求进行管理和操作外,尚应按设计要求和国 家及行业标准、规范、规程中的相关规世制定专项焊接工艺,防止焊接缺点产生。 1焊前预热 为减少内应力，防止裂纹.改善焊缝性能，焊接前必须对材预热，预热温度如表537。 表537预热温度表 钢材 牌号 按头最序部件的KJ? t（mm） t25 25t40 40t60 60t80 Q345 - 60*C 80*C lOOC 140*C Q23S - 40tW60 6080 注：T舉接头炖比对按接头的预热温皮侖2550匸 操作地点环境温度低干常a时ffi于00应握ffi预15259 2预热方法 采用火焰加热，并应注意均匀加热。用测温笔在离焊缝中心75mm的

14、地方测温，测温点应选 取加热区的背而。 3焊接过程采取的描施 1）由于后层对前层有消氢作用，并能改善前层焊缝和热影响区的组织，采用多层多道焊, 毎一焊道完工后应将焊渣淸除净井仔细检査和淸除缺陷后再进行下一层的焊接。 2) 每层焊缝始终端应相互错开50mm左右。 3) 层间温度必须保持与预热温度一致0 4) 每道焊缝一次施焊中途不可中断。 5) 焊接过程中采用边振边焊技术或锤击消除焊接应力。 6) 焊接过程要注意每逍焊缝的宽深比大于l.lo 4控制变形措施 1）采取合理的焊接顺序及坡口形式可降低焊缝内应力。 2）厚板接料尽量采取不对称的X型坡口，并且对称施焊。 3）焊后可采用缓冷措施，根据室内温

15、度可以用自动控制仪加热装置用红外线测温仪对焊 缝进行测温控制时间，焊接应尽量一次完成。 5防止层状撕裂措施 1）采用合理的节点型式: A在T形、十字形及角接接头中，当翼缘板厚度等于或大于20mm时，为防止翼缘板产 生层状撕裂宜采取下列节点构造设计。 B采用较小的焊接坡口角度及间隙，并满足焊透深度要求: 在角接接头中，采用对称坡口或偏向于侧板的坡口: D 0.30.51 在T形或角接接头中，板厚方向承受焊接拉应力的板材端头伸出接头焊缝区: 丿 丿 L t 、（ 2）C02气体保护焊这一焊接方法，加本身R卩是一个控制焊接变形的措施。 3）提高预热温度施焊。 6焊后消除应力措施 1）消氢处理的加热温

16、度应为200.250C,保温时间应依据工件板厚按每25mm板厚不小于 05h、且总保温时间不得小于Ih确定。达到保温时间后应缓冷至常温。 2）消氢处理的加热和保温方法按厚板焊接中的规宦执行。 3）用锤击法打击药皮可起到消除应力的作用。 5.3.8防风描施方法 当风速大于3rn/s （二级风）应采取防风措施，提高焊接质量，避免焊缝有气孔产生，雨天 不得进行焊接。焊接时，应采用接火盆或防火毯，不得直接焊接，防止焊火下落把下方的安全网 点着引起火灾，接火盆的做法: 图538接火盆作法图 6材料及设备 6.1高强螺栓连接副 611髙层钢结构框架接点的连接高强螺栓一般采用扭剪型高强螺栓。 6,1.2扭剪

17、型高强螺栓连接副含有一个螺栓-一个螺母、一个垫圈：其性能等级目前只有10.9级 种。 6丄3扭剪型高强度螺栓连接副应由制造厂按批配套供货,并必须有出厂质量保证书。 6.1.4扭剪型高强度螺栓连接副出厂时,分别随箱带有紧固轴（预拉力检验报告。 6.1.5高强螺栓连接副的各项技术条件必须符合钢结构用扭剪型高强螺栓连接副GB3632 3633-83的规定。 6.2焊接材料 CO2气体保护焊选用焊丝ER50-6： CO2气体应符合国家现行标准焊接用二氧化碳 （HG/T2537）的规圧，英二氧化碳含量（V/V）不得低于99.9%：水蒸气与乙醇总含量（m/m）不 得高于0.005%：并不得检出液态水。 6

18、.3设备 表63主要施工机械、设备.工具、仪器配a 序号 机械名称 規格型吕 数fi 爸注 1 高强螺栓初拧乎 tUJKTKffi 况定 很据具体ffi况定 2 高強螺栓终拧手 很据Tft-ffi况定 很据具体情况定 3 COI保焊接机 NBC500, 500KR1I 很据具体情况定 4 焊缝尺寸检测尺 - 很据具体情况定 S 超丙波棵伤仪 - 很据具体ffi况定 7质星控制 7.1执行标准 M.1高层框架节点连接施工应符合下列标准的规泄: 钢结构工程施工质量验收规范GB50205-2001 建筑钢结构焊接技术规程JGJ81-2002 钢结构高强螺栓连接的设计、施工及验收规程JGJ82-91

19、钢结构用扭剪型高强度螺栓连接副GB3632363383 二氧化碳气体保护焊用钢焊线GB8110-87 低合金高强度结构钢GB/T1591-94 建筑结构用钢板GB/T19879-2005 7.2扭剪型高强螺栓施工质量检査和验收 7.2.1终拧检査：扭剪型高强螺栓终拧检査，以目测尾部梅花头拧断为合格对于不能用专用扳手拧 紧的扭剪型高强螺栓，应按大六角高强螺栓检査方法办理. 722扭剪型高强螺栓施工质量应有下列原始检査验收记录: 高强螺栓连接副复验数据: 抗滑移系数试验数据; 扭矩扳手检査数据: 初拧扭矩（见表5.2.5-1）： 施工质量检査验收记录。 7.3焊接检验 731现场对接接口要求焊缝质

20、量等级为一级，焊接完毕后进行外观检验.外观检验合格方可进行 无损检测。 7.3.2焊缝外观检验 Q345B钢为低合金结构钢，在焊接完毕24小时后方可进行100%外观检验,要求焊缝的焊波均匀 平整,表面无裂纹、气孔、夹渣、未熔合和深度咬边，且不应有明显的焊瘤和未填满的弧坑。 7.3.3焊缝的无损检测 焊缝在完成外观检査，确认外观质量合格后，按图纸要求进行超声波无损探伤检测其标准 执行GB11345-89钢焊缝手工超声波探伤方法和结果分级规定的检测等级。对不合格的焊缝, 根据超标缺陷的位置采用刨、切除、砂磨等方法去除后，以与正式焊缝相同焊接工艺方法补焊, 并以同样的标准核验0 7.4质量保证技术措

21、施和笛理措施 7.4.1施焊前的要求 1焊接质量的控制应以焊接工程师挂帅，组织技术人员、质检人员成立焊接质量监控小组, 对焊接质量计划及质量检验讣划全过程进行监控。 焊接人员要求: 1) 参与工程的所有焊工（含定位焊工）必须经过培训取得上岗证书，并在其允许范用内 工作。 2) 焊工在焊接过程中应严格遵守工艺操作规程，并对苴焊接的产品质量负责。 3) 4) 对焊前准备不符合技术要求的构件，焊工有权拒绝操作并报主管工程师。 焊接工程师应具备建筑钢结构焊接生产、施工的总体规划管理和技术指导的工作能力。 焊接材料的保存、发放、回收、等必须严格按照“焊接材料管理细则实施。 焊接前必须经过工序交接，确保构

22、件组装合格后再转入焊接工序。 每班焊接前必须经过试焊，确认焊接设备处于良好技术状态后方可正式焊接。 6 CO2焊接应采取防风措施。 742焊接质量控制程序 743焊接过程要求 1气温降至0C以下时，对焊接部位周11100mm范帀内用氧烘焰加热，加热温度为80150匚 2焊接过程应派专人监督检査，低温焊接全过程要求必须有质检员旁站监督，保证焊接参数 在焊接工艺文件允许的范围内。主要检査内容如下: 1）焊前检査焊缝的坡口形式、角度、间隙、钝边，焊接区清理情况，引熄弧板的设置，焊 工资质，焊接预热温度及范围，焊接材料的保管等。 2）焊接过程中检査焊接规范参数、层间温度控制情况、焊接顺序。 3）焊后检

23、査焊缝的外观成形、焊缝的允许偏差、后热处理的温度及保温时间、焊后消应力 处理、焊缝的无损检测等 8安全措施 8.0.1高空施工防坠落,主体交叉施工防物体打由。 1柱自设计无爬梯，因此柱起吊前必须安装爬梯或播设灯笼架，以便人吊上下及施工作业. 2安全挂钩匀工具防坠链 将全部自动工具，轻型电工工具加设不同形式的防坠链和挂钩，防止工具坠落伤人事故发生。 3安全通道和安全绳: 在钢结构施工过程中，每层主梁是安装工人通向安装连接操作部位的水平行走构件，由于梁 翼缘宽度有限，必须在楼层适当的部位设安全通道并在主梁上设置安全绳。 4安全栏杆: 安全栏杆必须设置在建筑物周边和行走通逍的一侧。 802消防预控

24、1必须按要求设立消火栓及貝它防火设备，消火栓附近严禁堆放东西场内道路要畅通。 2严格现场用火制度，用火人员必须持保卫部门签发的用火许可证后方可用火。现场专门设 肖油漆等易燃品库房。 易燃品放在指定地点，做好明显标记，须设专人看管。 气割、焊接工作区上下，周用应淸除易燃品并配置灭火消防器材派专人看管。 施工现场严禁吸烟吸烟应到指定的吸烟场所。 设置消防通道，禁止占用消防通道，保证畅通 成立消防专项领导小组，进行防火安全教育，提高防火意识。 氧气瓶需有防爆防晒措施，且远离电焊、气割火花及发热物体。使用气割时，乙烘瓶必须 宜立并装有回火装這0氧气瓶与乙块瓶间距大于5m,两瓶同时明火作业点距离不少于1

25、0m。 803临时用电安全措施见表803。 804安全应急预案 开工前建立建全应急体系，对工程施工的重大危险源进行辩识与评价制崔事故应急预案. 搞好应急培训，对参于工程施工的所有人员从报警、疏散、火灾应急等方面进行全面培训 搞好专业应急培训: 对现场指挥的培训应达到熟悉掌握现场平而布置、区域布置、撤离的路线、危险源位置。 2）操作人员的培训应达到熟悉掌握鉴别异常情况的方法、各种异常情况处置的方法、各种 工具及器具的使用、自救与互救的方法、与上级的联络方法等。 3）对救护队的要求：深入可能发生事故的地域，熟悉情况：参与审査事故应急处理预案, 并在实施中检査预案的落实情况，协助搞好施工现场安全和消防事故隐想的工作：掌握井检査救 灾器材及设备的布豊、管理和贮备情况，训练急救人员进行自救教育。 表803临时用电安全描施 项目 内容 1、实行二级供电.分级保护-分级设制电保护裳ar 2.二、二级配电箱距离W30m. 3.三级箱与其控制设爺跆离W5m 4.用二级ffi从二级ffi取电. 共性求 配电箱 箱式变压器 电缆 作业面电源线 其它 5、通道風明用安金电用 6、用TNS二项五线制接零保护 7.所有临电a诫.a备.电线等每周检ff.整改一次.必狈保证其处于完好.正常工作状占. 作防.防甬当