劲性钢柱结构施工方案.docx
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劲性钢柱结构施工方案
钢结构施工方案
4.5.1钢结构工程简介
本工程为苏州丰隆城市中心一期,地下为地下二层局部夹层,地上两栋塔楼,分别为塔楼一、塔楼三。
本工程钢结构主要在塔楼一,地下结构及地上三层的劲性钢柱和钢结构屋面,结构形式如下图;
4.5.2钢结构深化设计
1)钢结构深化设计流程
4.5.3钢结构主要材料材质性能
本工程钢结构涉及的材料主要为:
钢板、型钢、焊接材料、高强螺栓、普通螺栓、栓钉.圆钢等,其材质及性能如表4.5.3-1所示。
表4.5.3-1钢结构主要材料材质性能
序号
材料名称
用途
材质
设计要求
1
钢板
钢柱钢梁埋件等
Q345B
抗拉强度与屈服强度实测值的比值≥1.2;
有明显屈服台阶,且伸长率>20%;
有良好的可焊性,合格的冲击韧性。
2
焊接材料
埋弧焊
焊接
H08AH08MA或H08E
焊剂采用中锰型或高锰型焊剂,焊剂应符合GB/T5293-99或GB/T12470-2003;焊丝应符合GB/T14957-94要求。
CO2气保焊焊丝
焊接
ER50-G
符合GB/T14958要求
焊条
焊接
符合GB/T5118-95要求
符合GB/T5117-95要求
3
高强螺栓
铰接
10.9级
高强螺栓及配套螺母和垫片等由20MnTiB钢或40号钢或35VB钢制成;
4
普通螺栓
铰接
4.6级
应符合GB/T5780-2000、GB/T41-2000及GB/T95-2002要求
5
栓钉
劲性钢柱、
劲性钢梁
4.6级
符合GB10433-2002要求
4.5.4钢结构制作准备工作
(1)技术准备工作
技术部认真研究业主提供的施工技术文件(设计施工图、设计规范、技术要求等资料),并邀请设计院对工厂进行设计技术交底,经技术部门消化理解后,编制《制造工艺方案》、《制造验收要求》、完成施工图转换、焊接工艺评定、火焰切割工艺评定、涂装工艺评定、工艺文件编制、工装设计和质量计划编制等技术准备工作。
技术准备主要包括以下内容,见图4.5.4-1所示:
(2)材料准备
1)根据设计院施工图对材料进行统计和采购,严格按材料表中所选用的材料采购。
2)按节点计划,要求厂家严格控制到货时间。
3)派专人驻钢厂进行联络,确保材料按时交付。
(3)机械设备准备
确保机械设备的数量和完好率是保证工期的重要条件,我公司在本工程施工中,将最大程度地投入施工机械;严格遵守机械安全技术操作规程;严格做好交接班制度,做好机械保养工作;机械设备在使用中不得超载使用,或随意扩大使用范围,应严格按照机械说明书的规定使用;加强对施工设备的管、用、养、修动态管理。
确保机械完好率达到90%以上,重要的机械设备应有整机或部分配件备用。
(4)组建好项目管理班子,充分发挥企业的人才优势
人才是施工管理的保证,是技术的保证,是质量的保证,只有保证了工程的质量、技术、管理才能使工程按计划高质量地完成。
我们将充分发挥本公司的人才优势,在本项目配备具有同类型工程施工经验业务精、技术好、能力强的项目管理班子及满足各工种工艺技能要求的足够数量的技术工人。
设置适合本工程特点的组织机构及各种岗位,制定各种规章制度,以确保机构正常运行,从而做到在人员数量、素质、机构设置、制度建设等方面加以保证。
(5)选用高素质劳务队伍
本工程施工量大,质量要求高,现场施工周期短,施工中必须有效地组织好各专业施工队伍,选择素质好、技术水平高、有类似工程施工经验的施工队伍上岗操作。
为保证本工程的质量和施工进度,本公司抽调具有丰富高层钢结构施工经验的技术人员、工人,组建好一个善于管理能打硬仗的施工队伍。
4.5.5钢结构加工、制作
1)加工制造工艺流程
2)钢结构构件的加工制作工艺
(1)焊接H型钢加工制作工艺
(2)劲性十字型钢柱的工厂加工制作工艺
4.5.6钢结构加工质量保证措施
(1)放样的质量控制
1)放样前,放样人员必须熟悉施工图和工艺要求,核对构件及构件相互连接的几何尺寸和连接有否不当。
如发现施工图有遗漏或错误,以及其它原因需要更改施工图时,必须取得原设计单位签具的设计变更文件,不得擅自修改。
2)放样使用的钢尺,必须经计量单位检验合格,并与土建、安装等有关单位使用的钢尺相核对,丈量尺寸。
应分段叠加,不得分段测量后相加累计全长。
3)放样应在平整的放样台上进行。
凡复杂图形需要放大样的构件,应以1:
1的比例放出实样;当构件零件较大难以制作样杆、样板时,可绘制下料图。
4)放样的样杆、样板材料必须平直;如有弯曲或不平,必须在使用前予以矫正。
5)样杆、样板制作时,应按施工图和构件加工要求,作出各种加工符号、基准线、眼孔中心等标记,并按工艺要求,预放各种加工余量,然后号上冲印等印记,用磁漆(或其它材料)在样杆、样板上写出工程、构件及零件编号、零件规格、孔径、数量及标任有关符号。
6)放样工作完成后,对所放大样和样杆样板(或下料回)进行自检,无误后报专职检验人员检验。
7)样杆、样板应按零件号及规格分类存放,妥为保存。
(2)号料的质量控制
1)号料前,号料人员应熟悉样杆、样板(或下料图)所注的各种符号及标记等要求,核对材料牌号及规格、炉批号。
当供料或有关部门未作出材料配割(排料)计划时,号料人员应作出材料切割计划,合理排料,节约钢材。
2)号料时,针对本工程的使用材料特点,我们将复核所使用材料的规格,检查材质外观,对钢管的外观质量、外径、厚度、圆率、直线度、质量及方管的外径、厚度、凹凸率、垂直度、边角立度、扭曲度等质量进行严格控制,制订测量表格加以记录。
凡发现材料规格不符合要求或材质外观不符要求者,须及时报质管、技术部门处理;遇有材料弯曲或不平值超差影响号料质量者,须经矫正后号料,对于超标的材料退回生产厂家。
3)凡型材端部存有倾斜或板材边缘弯曲等倾斜,号料时应去除缺陷部分或先行矫正。
4)根据锯、割等不同切割要求和对刨、铣加工的零件,预放不同的切割及加工余量和焊接收缩量。
5)因原材料长度或宽度不足需焊接拼接时,必须在拼接件上注出相互拼接编号和焊接坡口形状。
如拼接件有眼孔,应待拼接件焊接、矫正后加工眼孔。
6)相同规格较多、形状规则的零件可用定位靠模下料。
使用定位靠模下料时,必须随时检查定位靠模和下料件的准确性。
7)按照样杆、样板的要求,对下料件应号出加工基准线和其它有关体记,并号上冲应冲等印记。
号孔应按照工艺要求进行,对钻孔的眼孔,应在孔径上号上五梅花冲印。
在每一号料件上用漆笔写出号料件及号料件所在工程构件的编号,注明孔径规格及各种加工符号。
8)下料完成,检查所下零件的规格、数量等是否有误,并作出料录。
(3)切割的质量控制
1)根据工程结构要求,构件的切割可以采用剪切、锯割或自动或半自动气割。
2)钢材的切断,应按其形状选择最适合的方法进行。
3)剪切或剪断的边缘,必要时,应加工整光,相关接触部分不得产生歪曲。
4)剪切的材料对主要受静载荷的构件,允许材料在剪断机上剪切,毋需再加工。
5)剪切的材料对受动载荷的构件,必须将截面中存在有害的剪切边清除。
6)切割前必须检查核对材料规格、牌号是否符合图纸要求。
7)切口截面不得有撕裂、裂纹、棱边、夹渣、分层等缺陷和大于lmm的缺棱并应去除毛刺。
8)切割的构件,其切线与号料线的允许偏差,不得大于±1.0mm,其表面粗糙度不得大于200s。
9)切割前,应将钢板表面的油污、铁锈等清除干净。
10)切割时,必须看清断线符号,确定切割程序。
钢管采用五(六)维空间的自动切割机下料,以保证相贯线几何尺寸的精度,管口的光洁度,为确保焊接质量打下有力的基础。
(4)矫正和成型的质量控制
1)钢材的初步矫正,只对影响号料质量的钢材进行矫正,其余在各工序加工完毕后在矫正或成型。
2)钢材的机械矫正,一般应在常温下用机械设备进行,矫正后的钢材,在表面上不应有凹陷,凹痕及其它损伤。
3)碳素结构钢和低合金高强度结构钢,允许加热矫正,其加热温度严禁超过正火温度(850℃)。
用火焰矫正时,对钢材的牌号为Q345或相当等级的焊件,不准烧水冷却,一定要在自然状态下冷却。
4)弯曲成型加工
①弯曲加工分常温和高温,热弯时所有需要加热的型钢,宜加热到880~1050℃,并采取必要措施使构件不致“过热”,当温度降低到普通碳素结构700℃,低合金高强度结构钢800℃,构件不能再进行热弯,不得在兰脆区段(200-400℃)进行弯曲。
②热弯的构件应在加热炉内,进行加热或电加热,成型后有特殊要求者再退火。
③冷弯的半径应为材料厚度的2倍以上。
5)加工弯曲成型的零件,其弦长大于1500mm,应用弦长不小于1500mm地弧形样板进行检查;弯曲零件弦长小于1500mm时,样板的弦长不应小于零件弦长的2/3,其间隙不得大于1.0mm。
6)组装成型时,应采用定位点焊,作好标记,点焊时,点焊高度不得超过设计焊缝高度的2/3,长度应大于30~75mm,间距应均匀,最大于不得超过300~500mm。
7)弯曲或弯折及类似成型构件,不允许表面产生损伤或裂纹。
4.5.7钢结构的安装
(1)第一节钢柱安装定位尺寸的好坏,直接关系到后续柱梁的安装定位质量,而第一节钢柱的轴线安装定位精度取决于预埋地脚螺栓的预埋精度。
在预埋螺栓预埋前,为了保证各定位螺栓的相对位置稳定,采用钢套模定位。
(2)首节钢柱安装
1)钢柱吊装之前,在每个钢柱地脚螺栓群的每一个螺栓上拧进一个螺母和一个盖板,同时对称摆放四组调整垫铁,用于调节钢柱的安装标高。
在钢柱吊装之前,调节好垫铁组的标高及调节螺母的标高,每组内标高误差控制在1.0mm以内。
2)钢柱吊装就位以后,先对准钢柱中心线与基础中心线,确定钢柱的平面位置。
由于地脚螺栓孔与地脚螺栓之间有6mm的调整余量。
因此,可以将钢柱中心线与基础中心线的误差控制在规范要求的范围以内。
然后,将地脚螺栓的螺母微微拧紧。
3)钢柱的垂直度调整通过钢柱底板下的螺母和垫铁组调节。
如图4.4.5-1所示。
通过微微调节螺母的高低可以控制钢柱的垂直度。
要求钢柱在自由状态下,两个正交方向的垂直度偏差校正到零,然后拧紧地脚螺栓。
钢柱的标高可能会发生微小变化,正常情况下不会超过2.0mm。
4)待首节钢柱的平面位置、标高和垂直度调整完毕,拧紧柱脚底板上下的地脚螺栓和调节螺栓,调整后每个柱脚板各用4组垫铁塞实、点焊固定,然后进行二次灌浆。
图4.5.5-1首节钢柱垂直度调整示意图
(3)钢柱安装
1)钢柱吊装前,在每节钢柱顶部设置装配式操作平台,钢柱吊装至就位位置后,施工人员由核心筒楼梯或临时载人电梯洞口进入作业面,首先安装上临时连接螺栓及连接板,待每节柱就位稳固后,用校正工具调节,全站仪对柱顶的三维坐标进行测量,完成初步校正,待节间区域闭合后,对钢柱进行整体精校,通过控制钢柱轴线坐标,使其满足设计位形。
2)钢柱吊点设置
直接用钢柱上端的连接板作为吊点,为穿卡环方便,在深化设计时就将连接板最上面的一个螺栓孔的孔径加大,作为吊装孔。
3)钢柱的吊装
待前节钢柱轴线及标高复核完成后,用塔吊吊起钢柱后直接安装就位。
钢柱用塔吊提升到位后,放置在前节已安装好钢柱上,并将柱的四面定位中心线与地面定位中心线对齐吻合,即为完成钢柱的就位工作。
吊装前,下节钢柱顶面和本节钢柱底面的渣土和浮锈要清除干净,以保证上下节钢柱对接焊接时焊道内的清洁。
(4)钢柱安装注意事项:
1)钢柱吊装应按照安装顺序进行,以便及时形成稳定的框架体系。
2)钢柱校正时应对轴线、垂直度、标高、焊缝间隙等因素进行综合考虑,全面兼顾,每个分项的偏差值都要符合设计及规范要求。
3)钢柱安装前必须焊好安全环及绑牢爬梯并清理污物。
4)利用钢柱的临时连接板作为吊点,吊点必须对称,确保钢柱吊装时成垂直状。
5)构件起吊时必须平稳,不得使构件在地面上有拖拉现象,离地后立即停留一分钟;回转时,需要有一定的高度。
起钩、旋转、移动三个动作交替缓慢进行,就位时缓慢下落,防止构件大幅度摆动和震荡。
6)每节柱的定位轴线应从地面控制线直接从基准线向上引,不得引用下节钢柱的轴线。
7)钢柱标高可按相对标高进行,控制安装第一节柱时从基准点引出控制标高在混凝土基础或钢柱上,以后每次使用此标高引测,确保结构标高符合设计及规范要求。
8)钢柱定位后应及时将钢柱连接板之间点焊牢固。
9)上部钢柱对接焊接完毕后,将连接板切割掉,切割时不得伤害母材,切割后打磨平整,并补涂防锈漆。
4.5.8钢梁的安装
(1)钢梁安装流程,见图4.5.6-1所示。
图4.5.6-1钢梁安装操作过程实例图
(2)钢梁就位与临时固定
钢梁吊装前,应清理钢梁表面的杂物、浮锈、油污等。
待吊装的钢梁应装配好附带的连接板,并用工具包装好临时连接螺栓和扳手等,随钢梁一同起吊。
钢梁挂钩时要注意钢梁的安装方向,避免出现吊上吊下的现象发生。
钢梁安装就位时,及时夹好连接板,对孔洞有少许偏差的接头应用冲钉配合调整跨间距,然后再用普通螺栓临时连接。
普通安装螺栓数量按规范要求不得少于该节点螺栓总数的30%,且不得少于两个。
为了保证结构稳定、便于校正和精确安装,对于多楼层的结构层,应首先固定顶层梁,再固定下层梁。
当一个框架内的钢柱钢梁安装完毕后,及时对此进行整体校正。
(3)钢梁安装注意事项
1)在钢梁的测量校正过程中,一定要保证已安装好的标高、轴线位置,确保框架的整体安装精度。
2)钢梁安装时应检查钢梁与连接板的贴合方向。
3)钢梁的吊装顺序应及时形成框架,保证框架的垂直度,为后续钢梁的安装提供方便。
4)处理产生偏差的螺栓孔时,只能采用绞孔机扩孔,严禁采用气割扩孔。
5)安装时应用临时螺栓进行临时固定,不得将高强螺栓直接穿入。
6)安装后应及时拉设安全绳,以便于施工人员行走时挂设安全带,确保施工安全。
4.5.9钢结构焊接技术
1)焊前准备
A.焊接区操作脚手平台应搭设良好,平台高度及宽度应有利于焊工操作舒适、方便。
B.焊条、焊丝应按规格堆放整齐,并采取防潮措施。
焊条按使用说明书或下表进行烘焙、保温,并做好烘焙记录。
C.焊工按照要求领取焊条,并放置于随身带的保温筒中,严禁暴露在空气中。
D.保护气体在新瓶使用前应先倒置放水,正确使用预热器及干燥器,并注意调节好气体流量。
当气瓶内的压力低于1.0Mpa时,不再使用。
E.焊接设备应接线正确、调试好,正式焊接前宜先进行试焊,将电压、电流调至合适的范围。
F.检查坡口装配质量。
应去除坡口区域的氧化皮、水份、油污等影响焊缝质量的杂质。
如坡口用氧、乙炔切割过,还应用砂轮机进行打磨至露出金属光泽。
2)焊接施工
总的焊接施工原则是尽量保证在较小的拘束度下焊接,使接头具有较小的焊接应力,并尽量采取对称施焊,减小焊接变形。
A.预热
预热温度的确定与钢材材质、接头形式以及拘束度都有关系。
由于本工程涉及到大量的厚板焊接,无论对于低合金钢还是铸钢件预热温度的控制必须严格重视。
坡口及坡口两侧各100mm范围内,用红外加热和氧、乙炔烘枪进行加热,加热温度要均匀。
温度用专用的数字式热电偶测温计测量,如用氧、乙炔应在火焰加热停止后进行,测温点距离焊接点各方向不小于75mm处。
B.坡口焊接,手工电弧焊时打底焊宜采用较细直径的焊条。
密切注意坡口根部的焊透、咬合。
C.采用多层多道焊工艺,每一层焊道焊完后及时清理焊渣及表面飞溅物。
发现有影响焊接质量的缺陷时,应清除后再焊。
一个接头焊缝应连续施焊,一次完成。
如若不得不中断焊接,则要采取后热、保温措施,再次施焊前按工艺重新预热。
D.如果焊接施工时适逢冬季,对预热、层间温度的控制更要严格。
对拘束度大的接头,有必要采取后热措施。
焊后还要进行保温缓冷。
3)焊接缺陷返修
A.焊缝表面的气孔、夹渣用碳刨清除后重焊。
B.母材上若产生弧斑,则要用砂轮机打磨后,必要时进行磁粉检查。
C.焊缝内部的缺陷,根据UT对缺陷的定位,用碳刨清除。
对裂纹,碳刨区域两端要向外延伸至各50mm的焊缝金属。
D.返修焊接时,对于厚板,必须按原有工艺进行预热、后热处理。
预热温度应在前面基础上提高20℃。
E.焊缝同一部位的返修不宜超过两次。
如若超过两次,则要制定专门的返修工艺并报请监理工程师批准。
4)焊接操作注意事项
A.焊接作业区风速:
手工电弧焊时不得超过8m/s,CO2气体保护焊不得超过2m/s,否则应采取防风措施。
B.焊接作业区的相对湿度不得大于90%。
C.遇到雨雪天气,除非采取隔离措施,否则不得施焊,并且要有加热去湿措施。
D.严禁在焊缝以外的母材上引弧。
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