时间：2013-11-29 分类：机械
摘 要：钢结构已经在我国建筑中得到了广泛的应用，它可以提高建筑的施工质量，保证建筑的安全稳定。特别是在节省工程建设工期和经济投资上，也具有明显的优势。本文就钢结构安装控制要点问题展开讨论。
关键词：建筑施工;钢结构;安装
钢结构近年来的发展十分迅速，钢结构已经逐步成为各类工程结构中被广泛应用的建筑结构，如工业建筑、文化体育建筑、城市现代化建筑及城乡住宅建设等。从钢材的力学性能和环境保护方面来看，钢结构目前是最理想的建筑材料。
1.结构体系的选择
结构体系的选择对于一个成功的设计至关重要，它不仅关系到整体结构性能的最佳发挥、影响建筑综合造价，还可能限制建筑的造型和使用功能。因此，它不仅是结构设计的第一步，而且也是非常重要的一步。对于工业建筑，结构体系的选择，首先要在结构可行的前提下，最大化的满足生产的需求，其次再考虑造型的美观，施工的便利等因素。合理的结构形式应当综合考虑其影响因素：建筑功能、受力性能、经济性能、施工可行性等。
2.钢结构安装方法的选用
所谓选用合理的安装方法，就是在安全、经济、适用三方面找到一个最佳平衡点。目前钢结构跨度大、体型复杂，无固定的安装模式，并且使用大量新材料、新技术，若不对这些单一传统安装方法进行革新或创造，就不能顺利完成任务，有时甚至很难完成任务。通过大量的工程实践，涌现出了许多具有创新性的施工技术。同时由于机械设备、计算理论和计算机技术的快速发展，为钢结构安装方法的创新提供了有力支持。
3. 钢结构的加工与安装
3.1施工前准备
3.1.1编制钢结构施工流程图
计算钢结构构件的数量、选择合适的吊装机械、制定安装的顺序和方法、制订施工进度、组织劳动力、规划施工现场、确定质量标准和安全措施等。
3.1.2基础准备和对钢构件的检查
在施工前对基础轴线复测、基础支承面和支座表面标高与水平度的检验、地脚螺栓(杯口)定位以及丝扣露出支承面长度的量测等。允许基础支承面、支座和地脚螺栓在规定的范围内出现误差。吊装前要按照《钢结构工程施工及验收规范》(GB50205-2001)的规定，仔细检验钢构件的外形尺寸是否符合要求，如果发现误差，应在吊装前解决。同时，还要检查构件主材的力学性能复试报告，确保其有足够的强度。
3.1.3对钢构件的稳定性进行检验计算，尤其针对整体组装进行吊装的结构单元，因其长细比较大，同时受外部环境影响(主要为风荷载)容易出现失稳，因此在施工后一定要采取相应的措施(拉设揽风绳),防止在工程建设施工中出现倾倒事故的发生。
3.2钢柱安装对制作质量的要求
钢柱是确定单层、多层建筑高度的主要竖向结构，其加工制造必须按照规范及施工工艺严格进行。例如，80m高的高炉框架平台的钢柱，应分为4-6节构件，钢柱在放样下料制作过程中要充分考虑大焊接后的收缩变形，以及应向下力量引起的压缩变形，所以钢柱的放样下料长度与设计长度还是有差异的，应精确到毫米，才能保证钢结构的质量。同时，在上下两节钢柱截面完全相等时也不得代替使用，每一节钢柱都要编号，确保正确安装就位。在箱型(矩形或方形)钢柱内的加劲板的焊接要根据现代建筑要求采取熔嘴电渣焊，不能采用如在箱板上开孔、槽塞焊等方式。
钢柱标高的控制有两种方式：
3.2.1根据相对标高制作安装，钢柱长度的误差控制在3mm以内，可以不考虑焊缝收缩变形和竖向荷载引起的压缩变形，建筑物的总高度只要达到各节柱子制作允许的偏差总和及钢柱压缩变形总和就行，该制作安装一般单层工业厂房建筑，或者对层高度没有严格要求的建筑物。
3.2.2按设计标高制作安装，适用于多层平台结构，对层高有较高要求的建筑，应按土建的标高安装第一节钢柱底面标高，每节钢柱的累加尺寸总和都要精确到规定的尺寸。充分考虑每一节柱子的接头产生的收缩变形和竖向荷载作用下引起的压缩变形。如冶金行业中的精密设备，对每层平台的标高要求极其精确，钢柱的标高影响到框架梁的标高，既而影响到整个平台的标高以及设备的安装。因此钢柱的制作长度以及安装中的误差将成为施工中的控制重点。
3.3框架梁、平台梁的制作与安装
单层、多层层框架梁通常选用H型钢，框架梁与钢柱最好的连接方式为刚性连接，钢柱为贯通型，在框架梁的上下翼缘处，可以横向加入劲肋，保证其稳定性。框架梁要按照编号准确安装，为保证框架梁与钢柱连接处的节点域可以有较好的伸缩性，保证平台每层层高的精确性和可靠性，在加工时，在框架梁的位置设置牛腿(截面尺寸与框架梁相同)，牛腿上下翼缘与钢柱通过剖口熔透焊缝连接。框架梁与钢柱的牛腿连接，上下翼缘使用衬板全熔透焊缝连接，腹板采用用高强螺栓连接。框架梁如果采用焊接H型钢，则焊接完毕后后必须经过无损探伤试验，合格后进行H型钢矫直机进行矫正，同时对于翼缘板因焊接产生的变形可以采用火焰桥正法进行矫正后方可进行下道工序施工。
在工业建筑中很多钢结构与混凝土结构相连接，由于钢筋混凝土施工中允许的误差大于钢结构施工的误差，当框架梁与钢筋混凝土剪力墙或钢筋混凝土筒壁连接时，腹板连接板的螺栓孔可开椭圆孔，但孔的尺寸应小于2d0，还要保证孔之间的距离。框架梁的翻样下料长度与设计长度要有所差异，同样是考虑到焊接收缩变形。#p#分页标题#e#
框架梁与钢柱的连接在设计中一般均采用高强螺栓连接与焊接相结合的连接方式，目前，很多连接都是上下翼缘采用带衬板的全熔透焊接，腹板采用高强螺栓连接。在施工时，应先用安装螺栓代替高强螺栓固定框架梁，然后进行上下翼缘的焊接，在焊接时应先焊下翼缘再焊上翼缘，先一端点焊定位，再焊另一端。焊接完毕后再更换高强螺栓，对于焊接变形导致高强螺栓无法正常穿入孔的情况切不可使用工具将其蛮力敲进，应用铰刀进行扩孔，扩孔尺寸不应大于1.2倍的螺栓直径。
3.4高强螺栓连接副的安装
对于高强螺栓连接副两种常用的形式为大六角高强螺栓、扭剪型高强螺栓，在使用前除了应出具相应的质量证明书外还需进行复试(3000套为一个批次)，其中大六角高强螺栓复试内容为扭矩系数，只有试验得出系数K后才能确定螺栓的终拧扭矩值，大六角高强螺栓连接副进行扭矩检查时，抽查每个节点螺栓数的10%。但不少于一个。检查时先在螺栓端面和螺母上画一直线，然后将螺母拧松约60°，再用扭矩扳手重新扭紧，使两线重合，测得此时的扭矩应在0.9Tch～1.1Tch可为合格。扭剪型螺栓复试内容为预拉力，在终拧完成后检查时，以拧掉尾部梅花头为合格;关于摩擦面的抗滑移系数抽检，在工地进行，由制造厂按规范提供试件。
在高强螺栓施工时，应检查和清除摩擦面上的铁屑、浮锈等污物。摩擦面上不允许存在钢材卷曲变形及凹陷等现象。认真注意和处理连接板的紧密贴合，对因钢板厚度偏差或制作误差造成的接触面间隙，1mm以下不作处理;3mm以下将高出的一侧磨成l：l0的缓度，使间距小于1.0mm;3mm以上加垫板，垫板厚度不小于3mm，最多不超过三层，垫板材质和摩擦面处理方法应与构件相同。
高强螺栓不能自由穿入螺栓孔位时，用冲杆或铰刀修正扩孔后再插入，修扩后的螺栓孔最大直径应小于1.2倍螺栓公称直径。很多工程施工中会遇到梁与柱牛腿连接处的高强螺栓连接板孔与梁、柱腹板的孔不对应，螺栓无法安装，甚至错孔严重，无法修改，在此种情况下一般做法是将原连接板换掉，根据腹板间实际孔距，重新加工连接板后安装高强螺栓。
高强螺栓分为初拧、终拧，第一次初拧到标准预拉力的50-60%，第二次终拧到标准预拉力的l00%。初拧时当构件吊装到位后，将螺栓穿入孔中，然后用手动扳手或电动扳手拧紧螺栓，使连接面接合紧密。初拧紧固顺序，根据高强度螺栓紧固顺序规定，一般应从接头刚度大的地方向不受拘束的自由端顺序进行;或者从栓群中心向四周扩散方向进行。这是因为连接钢板翘曲不牢时，如从两端向中间紧固，有可能使拼接板中间鼓起而不能密贴，从而失去了部分摩擦传力作用。终拧时螺栓由电动扳手(手动扭矩扳手)完成，其终拧强度由力矩控制设备来控制，确保达到要求的最小力矩。当预先设置的力矩达到后，其力矩控制开关就自动关闭。剪力扳手的力矩设置好后只能用于指定的地方。装配和紧固接头时，从安装好的一端或刚性端向自由端进行。高强螺栓的初拧和终拧，均按照紧固顺序进行。紧固从螺栓群中央开始，顺序向外侧进行。
下面以一个具体工程实例来阐述以上几点重点控制事项在钢结构工程制作安装中的具体应用。天津冶金轧一冷轧薄板镀锌线高塔结构:APC高塔、后处理段高塔、活套高塔，均为刚架结构，总重量约为800吨。其中钢柱对接、梁与柱连接均采用大六角型高强螺栓连接、梁与梁连接采用高强螺栓连接或焊接，钢柱、钢梁均为热轧型钢。 APC高塔、后处理高塔高度为27.010米，共9层平台，分别为：4.29米平台、6.33米平台、8.175米平台、9.39米平台、11.8米平台、15.4米平台、16.870米平台、21.940米平台、27.010米平台，钢柱接口位置按照设计要求进行分节;活套高塔高度为24米，整个塔身框架尺寸为4米*7.9米，顶部一层平台，下部采用框架形式(框架梁加支撑形式)。
本工程各个塔结构每层平台上均有精密设备，设备为冷轧薄板(0.5mm厚的薄板)的热镀锌处理的配套设备，要求平台结构定位精确、标高偏差允许值为-1mm—-2mm，因此在钢结构制作安装中，应充分考虑如何降低施工过程产生的偏差，保证结构安装完毕后达到一次性交付设备安装，确保设备安装试车成功。
在结构制作中充分考虑结构形式，对钢柱、框架梁、平台梁的连接特点进行专项制作交底，首先高强螺栓连接的钢柱要确保连接板之间的孔距以及摩擦面的贴紧度;对于采用端头板顶紧的平台梁绝不能出现正公差，否则无法将其与主梁端面贴紧就位;在钢柱制作中充分考虑上节钢柱自重产生的重力作用，确保钢柱对接时高度与设计标高相同。
在APC及后处理高塔结构安装过程中，下节钢柱安装中标高控制采用座浆垫板(结合面贴紧度座浆垫板采用水平尺进行测量用磨光机进行打磨处理)及斜垫铁相结合的方式，确保钢柱标高的精确度。对于每层平台梁安装过程中，必须保证平台梁的标高偏差为负(调整标高可以采用在梁顶面增加薄垫板的方法进行处理)，如果偏差为正对于施工单位来说处理方案无论从质量、进度、经济上来说都是不可取的。
活套高塔采用单面框架地面组装整体后吊装，将宽度4米方向框架在地面拼装成整体，高强螺栓连接节点部位全部终拧完毕后进行吊装，吊装前计算好框架结构的受力稳定性，对于该单片结构高24米，长4米这样长细比较大的构件，安装后及时用揽风绳固定，保证结构的稳定性，宽度方向两侧框架结构安装完毕后及时进行长度方向(7.9米)的框架梁及支撑安装，待整个塔结构形成整体后，将揽风绳拆除。本次吊装方案既将减少高空作业也降低了施工成本，同时在质量上比以往传统的安装方案要精确的多。#p#分页标题#e#
通过以上的实例可以看出在钢结构工程施工中，针对结构形式采用科学合理的施工工艺(方案)，对工程的质量及施工进度将起到决定性的作用，因此在施工前，技术人员做好图纸会审、结构形式分析、现场作业条件勘察等工作，将为今后施工阶段打下良好的基础。
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