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    高層建筑鋼結構施工環節與操作工藝

    2019-03-30瀏覽:
      我國鋼結構運用于建筑中也有著悠久的歷史,遠在古代就有鐵塔、鐵鏈懸橋等建筑物。二十世紀中期,先后建成了許多工業廠房、鋼橋和體育館等等。幾十年來,我國的大城市由于人口高度密集,生產和生活用房緊張,交通擁擠,城市建筑逐漸向高空發展,高層和超高層建筑迅速出現。鋼結構由于強度高,有良好的韌性和可塑性,自重輕,抗震性能好,安裝容易,施工周期短和建筑造型美觀等優點,使得建筑鋼結構的快速發展,越來越多的辦公樓、飯店和公寓等高層建筑都采用鋼結構。
      高層鋼結構建筑的安裝
      對于高層及超高層建筑的劃分,建筑設計規范、建筑抗震設計規范、建筑防火設計規范沒有一個統一規定,一般認為建筑總高度超過24m為高層建筑,建筑總高度超過60m為超高層建筑。
      
      一、 高層建筑鋼結構的安裝
      
      高層建筑鋼結構的安裝可以采用節間綜合安裝或者分層分節安裝法。安裝的鋼構件要形成一個穩定的空間構架。首先高層建筑鋼結構安裝前,要檢查建筑物的定位軸線、底層柱位置線的標高,混凝土強度以及構件的質量,合格后方能開始安裝,安裝鋼結構總體豎向施工順序為核心筒施工先行,接著是外框筒施工,內外筒施工的差距要保持在3~6層高度為最佳,立面上的安裝從下部往上部逐件安裝,平面上安裝從建筑物中間向四周擴散安裝。其次,高層建筑的鋼結構安裝時要按照建筑物的結構形式、平面形狀和安裝機械的數量等方面的因素規劃安裝區段,預先編制好安裝的程序,安裝過程中必須要嚴格執行預先編制好的安裝程序,同時高層建筑鋼結構每一層的柱子定位軸線都必須是由地面控制線牽引上來的,如果從下層柱子的軸線做牽引的話,難免會產生累積誤差。
      
      二、 高層鋼結構相關施工環節的操作工藝
      
      1.鋼結構制作與安裝
      
      1.1 鋼柱的安裝
      
      鋼柱是高層、超高層建筑決定層高和建筑總高度的主要豎向構件,在加工制造中必須滿足現行規范的驗收標準。
      
      100m高的超高層鋼柱一般分為8~12節構件,鋼柱在翻樣下料制作過程中應考慮焊縫的收縮變形和豎向荷載作用下引起的壓縮變形,所以鋼柱的翻樣下料長度不等于設計長度,即使只有幾毫米也不能忽略不計。而且上下兩節鋼柱截面完全相等時也不允許互換,要求對每節鋼柱應編號予以區別,正確安裝就位。
      
      矩形或方形鋼柱內的加勁板的焊接應按現行規范要求采用熔嘴電渣焊,不允許采用其他如在箱板上開孔、槽塞焊等形式。
      
      鋼柱標高的控制一般有二種方式:
      
      (1)按相對標高制作安裝。鋼柱的長度誤差不得超過3mm,不考慮焊縫收縮變形和豎向荷載引起的壓縮變形,建筑物的總高度只要達到各節柱子制作允許偏差總和及鋼柱壓縮變形總和就算合格,這種制作安裝一般在12層以下,層高控制不十分嚴格的建筑物。
      
      (2)按設計標高制作安裝。一般在12層以上,精度要求較高的層高,應按土建的標高安裝第一節鋼柱底面標高,每節鋼柱的累加尺寸總和應符合設計要求的總尺寸。每一節柱子的接頭產生的收縮變形和豎向荷載作用下引起的壓縮變形應加到每節鋼柱加工長度中去。
      
      1.2 框架梁的制作與安裝
      
      高層、超高層框架梁一般采用H型鋼,框架梁與鋼柱宜采用剛性連接,鋼柱為貫通型,在框架梁的上下翼緣處在鋼柱內設置橫向加勁肋。
      
      框架梁應按設計編號正確就位。
      
      為保證框架梁與鋼柱連接處的節點域有較好的延性以及連接可靠性和樓層層高的精確性,在工廠制造時,在框架梁所在位置設置懸臂梁(短牛腿),懸臂梁上下翼緣與鋼柱的連接采用剖口熔透焊縫,腹板采用貼角焊縫??蚣芰号c鋼柱的懸臂梁(短牛腿)連接,上下翼緣的連接采用襯板(兼引弧板)全熔透焊縫,腹板采用高強螺栓連接。
      
      由于鋼筋混凝土施工允許偏差遠遠大于鋼結構的精度要求,當框架梁與鋼筋混凝土剪力墻或鋼筋混凝土筒壁連接時,腹板的連接板可開橢圓孔,橢圓孔的長向尺寸不得大于2d0(d0為螺栓孔徑),并應保證孔邊距的要求。
      高層鋼結構建筑施工工藝
      框架梁的翻樣下料長度同樣不等于設計長度,需考慮焊接收縮變形。焊接收縮變形可用經驗公式計算再按實際加工之后校核,確定其翻樣下料的精確長度。
      
      框架梁上下翼緣的連接可采用高強螺栓連接或焊接連接,目前大部分采用帶襯板的全熔透焊接連接。施工時先焊下翼緣再焊上翼緣,先一端點焊定位,再焊另一端。
      
      腹板則采用高強度螺栓連接,要充分理解設計時采用摩擦型還是承壓型高強螺栓。采用摩擦型高強螺栓的摩擦系數應選用合理。
      
      采用高強螺栓群連接時,孔位的精度十分重要。目前制孔一般采用模板制孔和多軸數控鉆孔,前者精度低,后者精度高,應優先考慮采用后者。當采用模板制孔時,應保證模板的精度,以確保高強螺栓的組裝孔和工地安裝孔的精度要求。如果孔位局部偏差,只允許使用鉸刀擴孔。嚴禁使用氣割擴孔,若用氣割擴孔,則應按重大質量事故處理。
      
      2、高強螺栓的鏈接技術與工藝,由于高強螺栓具有可拆可換、施工方便、接頭剛性好、承載力大、傳力均勻、結構安全和疲勞強度高等特點,因此對于目前鋼結構建筑的鏈接方式而言,高強螺栓鏈接是最先進的方法之一,并且在我國目前的高層建筑鋼結構中得到廣泛的應用。簡單的說高強度螺栓的連接方法有兩種分別是承壓型連接和摩擦型連接。然而由于承壓型連接方法本身的局限性,因此在高層建筑鋼結構中基本上都是應用摩擦型連接的。摩擦型連接是指擰緊螺母后,螺栓桿會產生很強的拉力,連接件之間相互產生相對抗滑移力 作為承載能力的極限狀態。它的施工包括摩擦面處理、安裝、初擰、終擰、檢驗等。此項工序的施工工藝有幾點需要注意,首先是螺栓的保存要妥善,不得使其受潮和生銹等,螺栓節點鋼板要按規定的工藝進行摩擦面處理,達到設計要求的摩擦系數,使用工具的核校等;其次是高強度螺栓要自由穿入孔內,嚴禁強行打入或擰入,使螺桿產生擠壓力,一個接頭上的高強螺栓,要從螺栓群中部開始安裝,逐個的擰緊,接頭如既有螺栓連接又有電焊連接,按照設計規定順序進行,無設計規定時,要先栓后焊的順序施工。
      
      3、高層建筑鋼結構的焊接施工工藝,焊接在鋼結構高層建筑中的應用必不可少,由于高層建筑鋼結構的鋼材多為高強低和金剛,焊接性能差,接頭形式復雜,焊縫大多為半熔透和全熔透因此焊接工作量很大。一般鋼結構高層建筑我們采用的焊接方法有CO_2氣體保護焊、電渣焊和自動埋弧焊等。下面就幾種不同的焊接方法分別敘述其施工工藝的要點,
      
      a、CO_2氣體保護焊在施工操工藝作中要注意的有:焊接參數的選擇,焊絲的選擇和焊接電弧電壓與電流的選擇,電流要根據工件的厚度、施焊位置和焊絲直徑和熔滴過渡形式來選擇,電弧電壓的選擇要與電流恰好配合;不同位置的選擇不同的焊接方式,平焊多選擇左向焊法,能清楚地看到焊縫和熔池,便于控制焊縫的成型,橫焊大多采用右向焊法,立焊分為向上立焊和向下立焊,中厚板的細絲焊接使用向上立焊,薄板可使用向下立焊;
      
      b、電渣焊的操作工藝。電渣焊是一種自動焊,用戶高強度結構鋼在豎直位置上的對接焊接。在進行操作時首先要選擇焊接的電流和電壓,根據計算公式選擇計算出的電流,電壓與熔縫的熔寬成正比,起弧階段電壓會高一點,在焊透的請款下,電壓盡可能底,焊接過程隨時注意調整電壓;其次要適當掌握好焊接的速度(1.5~3m/h范圍內),送絲速度在200~300m/h的范圍以內,造渣過程中最好選擇200m/h;還有就是要隨時檢查焊件的熾熱狀態,適當調整焊接工藝參數,當翼緣板較薄時,相應的焊接部位要安裝水冷卻裝置。
      
      C、 自自動埋弧焊的施工工藝,自動埋弧焊由于焊接速度快、熔深大、熱影響區域小、焊縫質量穩定和焊接變形小等優點,被廣泛應用于厚度板的有規律的直長對接和貼角焊縫的焊接中。在施工操作中要注意的有:首先是焊絲的選擇,可參照《鋼結構高層建筑設計與施工規程》進行選擇;其次是焊絲的數目,可選擇雙絲焊,可一次得到大量的熔敷金屬,焊接變形小同時也能提高焊接速度;其次對于無法使用襯熱的焊縫,可先用手工焊封底,再用埋弧焊,對于較厚鋼板可采用多層焊,在塔接接頭和T形接頭中,可以采用斜角焊接和船型焊接的形式。
      
      三、總述
      
      高層建筑鋼結構的施工過程是一項施工工藝復雜和施工技術難度大的繁瑣而復雜的系統工程,必須做到周密和嚴謹。在施工前要先制定詳細而周密的施工計劃和組織施工的方案,然后要積極做好施工監督工作,在先輩留下的基礎上累積經驗,不斷提高和晚上高層建筑鋼結構的施工工藝,才能推動我國鋼結構高層建筑的不斷發展。

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