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中图分类号:TU391文献标识码: A
0、前言
钢材和其他建筑材料诸如混凝土、砖石和木材相比较强度要高很多,适合建造跨度大,高度高,承载重的厂房;同时,钢结构环境效果好,施工时大大减少砂石、灰的用量,减轻了对不可再生资源的破坏,施工环境好,将大大减少灰色建筑垃圾,由于政府部门的引导和支持,钢结构作为绿色环保产品得到公认和发展,我国在“十一五”期间,钢材产量将达到四亿吨。因此,我国钢结构行业存在着较大的发展空间,厂房钢结构也将被更大量的采用。下面结合本人从事的上海外高桥造船有限公司二期工程厂房钢结构的安装施工,简略谈一下厂房钢结构安装施工技术。
工程概况和特点
本工程地址位于上海市浦东新区洲海路3001号,项目范围包含切割中心(含理料间)扩建及部件生产中心。其中切割中心(含理料间)扩建建筑面积9480,部件生产中心建筑面积27079,露天配套场地(二)占地面积7180。共计约43739。
本工程属单层厂房钢结构工程。本工程钢架柱子为实腹式焊接H型钢断面柱;柱脚用插入式,直接插入承台杯中,屋面梁为实腹式焊接H型钢断面,屋面梁为人字型形式;吊车梁为实腹式焊接H型钢钢梁。吊车梁系统为12m实腹式钢吊车梁中级工作制Q345B和重级工作制Q345C。
钢结构安装施工要点
树立系统的观点和服务的观点,加强钢结构制造管理和其他前期施工技术准备。
做好施工部署工作。
加强基础复测。
加强过程管理,以资料为主线,严格控制重点部位的安装精度。
加强高强螺栓连接施工的质量控制。
工艺流程
4、安装前准备
4.1. 加强钢结构制造管理和其他前期施工技术准备。
开工前必须科学合理的进行施工安排,合理安排施工机械和施工作业人员,并做到有计划、有步骤的进行施工。本工程重点在施工详图转换,材料采购,制造交工顺序,制造过程重点环节项目部进行质量复检等几个方面的前期施工技术准备工作进行了重点控制,取得了很好的效果。
4.1.1做好施工详图转换的进度控制,节点优化,和图纸质量控制工作。
施工详图是钢结构厂房施工的第一工序,其进度质量和节点形式对后续工序进展顺利影响巨大。第二,根据现场的安装顺序确定了施工详图转换顺序,要求施工详图转换按照钢柱,吊车梁,屋面的顺序出图。第三,积极和设计院沟通和协调对设计的部分节点进行优化,进一步方便钢结构制造和安装。比如本工程中,我们对系杆的节点,屋面梁连接节点对设计进行了优化,使现场施工进度更快施工质量更容易保证。第四,做好图纸质量控制工作,在接到工程施工图纸后,对图纸自审、会审工作必须认真地进行,避免施工详图错误或者遗漏对工程造成不好的影响。
4.1.2做好材料采购的质量控制和进度控制
材料预算编制的先后严格按照施工顺序编制,对材料进行适当的分批编制,先使用的先编制,材料采购周期长的先编制,为材料配套供应保证生产打下基础同时也可以缓解公司资金的压力。第二,和设计院积极联系和沟通,对一些材料进行变更或者代用。
4.1.3做好制造交工顺序的控制工作
4.1.4 做好制造过程重点环节项目部进行质量复检工作
4.2 施工部署
4.2.1施工平面布置图和吊装顺序
4.2.2 吊装机械选择:
安装位置 具体构件安排
钢柱 吊车梁 屋面梁
(2台抬吊) 屋面支撑等其他构件
切割中心 25吨汽车吊 25吨汽车吊 25吨汽车吊 16吨汽车吊
理料间 25吨汽车吊 25吨汽车吊 25吨汽车吊 16吨汽车吊
部件中心 50吨汽车吊 25吨汽车吊 25吨汽车吊 16吨汽车吊
5. 吊装施工
基础复测
5.1.1 根据土建单位提供的中间交接资料重点检查基础标高及中心线,每组基础上应划有明显的纵横中心,标高三角标记。注意土建单位提供的中间交接资料中的数据是否和设计要求一致,是否和复测数据一致。
5.1.2 基础养护强度必须达到要求后方可进行结构安装。
钢柱吊装
5.2.1 钢柱吊装前应在地面上固定好临时脚手架、攀登梯子,划好中心标高三角标记,挂好固定缆风绳。
在钢丝绳和钢柱接触处用橡胶垫垫好,以免钢丝绳滑动造成钢柱油漆破坏
钢柱吊至基础部位,插入基础杯口中,使柱中心与基础中心对齐,调好标高用缆风绳和斜铁调整柱的垂直度和水平偏差,使钢柱稳定后再挪钩,再用缆风绳和垫铁调整柱垂直度、水平偏差,达到要求后,作好隐蔽记录,通知土建单位进行一次灌浆。
厂房钢柱分单元依次吊装,吊完各单元钢柱后,再安装相连的柱间支撑,最后安装屋架及吊车梁。钢柱吊装宜先从柱间支撑开始,使第一两根钢柱能成为稳定单元。
待吊车梁、屋架安装完毕,校正合格后,钢柱底部再二次灌浆固定。
吊车梁安装
吊车梁进场后,吊装前要进行质量复查,有无运输产生的扭曲变形,下挠等情况,制动板边缘被钢丝绳拉成浪形弯曲,辅助桁架的旁弯和下挠变型。
吊车梁就位先初校后临时固定,精校工作在屋架吊装后进行,以免因屋架系统吊装引起柱变形,而使吊车梁移动。
吊车梁校正包括平面轴线、标高、垂直度三方面。吊车梁中心轴线校正,是以钢柱车间轴线为依据。
屋盖系统安装
5.4.1将屋面梁先在地面进行拼装,在地面上紧固高强螺栓,并补好节点处的油漆。5.4.2 在吊装前在屋面梁上绑上生命绳。
5.4.3 用两台25吨汽车吊抬吊屋架梁。
5.4.4 屋架吊装就位后,两端高强螺栓节点先采用临时螺栓固定,吊装完第一、二片房架,立即拉上安全网,防止操作人员高空坠落,然后安装屋架之间的系杆,使两片屋架形成一个稳定单元。
5.4.5 按以上方法继续吊装屋架,每吊装4-5榀房架后,检查屋架的垂直度、间距,质量符合标准后,就可打屋架与钢柱连接的高强螺栓。
其他安装注意事项
5.5.1 构件进场要配套,避免构件不配套造成时间浪费,也要避免构件进场先后顺序不对造成构件堆放困难和二次倒运。
5.5.2 有的构件设计容易产生问题,要注意安装的时间安排:1.车档,最好安排在行车进场安装的同时安装车档。2.上行车的楼梯。为了上下方便和安全需要先安装楼梯,应重点核查平台的高度和行车驾驶室的高度是否一致,是否和下方的半门吊的轨道位置冲突等尺寸。3.女儿墙短柱。最好安排在所有屋面梁已经安装完成并校正好之后安装女儿墙短柱。
5.5.3 屋面水平支撑的角钢在吊装时要注意角钢肢背方向,保证水平支撑安装的外观质量。
6、高强螺栓施工
6.1施工流程
6.2.高强螺栓连接副的安装
中图分类号:TU391文献标识码: A
一、概述
科威特中央银行新总部大楼由主体部分的大楼和附属裙房包括入口大厅、金库和停车场共同组成,总建筑面积16万平米,其中主体塔楼46层(包含6个夹层),总高度240米。该项目钢结构总量为11000吨,此工程集设计、制作、安装为一体的海外项目。
参与国际承包工程的参与者都有体会:很注重工作程序。我们既然参与国际工程的竞争,既然认识到了这一点,就得学会和掌握它,使我们的工作完全处于受控状态。具体到钢结构的工作程序,主要有:
施工准备阶段的报批程序;
施工阶段的检测程序(ITP);
施工阶段的验收程序,等等。
其中 ITP 是一个非常重要的工作程序,它是承包商根据规范要求和自己公司的工作程序编制的,要经过工程师的审批。如何编制 ITP,使其既能满足合同规范要求,又能加快工程进度,保护承包商的利益,需要好好研究和谨慎处理。我们项目除了钢结构外,玻璃幕墙、石材和电梯的分包都会涉及到 ITP,值得国外项目工程研究借鉴。
作为结构支撑的斜肋钢管柱系统由26根直径800毫米,壁厚12~60毫米的钢管柱呈相贯交叉同时以84.2度倾角向上延伸,每7层形成一次交叉相贯点,每层交叉相贯点间连以水平钢管组成最终稳定单元。
斜肋柱在地面以折线型布置,随着其倾斜向上的延伸,直段斜肋柱不断相交、相贯形成平面的2管相贯及立体空间的3管、4管和5管相贯的X/Y/K/V型节点(统称X节点)。最终所有斜肋柱在第4个交叉相贯点处过渡为同一平面并延伸至顶部。斜肋柱的数量也由基础平面位置的26根逐渐减少至顶部的18根。
为追求建筑美感,纵横交错,空间立体变化的斜肋柱系统全部要求建筑外露。斜肋柱施工过程中照片如下:
图1 斜肋柱施工过程图片 图2 塔楼标准层平面示意图
二、施工部署
组织项目部相关工程师熟悉本项目承包合同、项目相关施工图纸及总包提供的项目平面布置图及相关功能区及塔吊布置、参数,钢结构项目部要分析现场的起重设备的性能参数,以及考虑施工方便及节点分段合理。
2.1起重设备分析
对塔吊的性能参数和布置的分析,是钢结构构件设计的基础也是斜肋柱分段的依据,更是结构吊装的前提。同时对于无法避免的超出塔吊起重范围的构件,应尽早考虑其他的起重设备或者安装工艺。
图3 塔楼塔吊平面布置图
2.2斜肋柱分段
以项目现场起重设备起重荷载为依据,结合设计放样,考虑运输、包装等要求,斜肋柱的分段示意图如下:
说明:
1,斜肋柱整体被分为24段(不包含柱脚),经每2节直管柱过度到1节2管或者多管相贯的X型柱。
2,第24节柱,即顶部柱为V型柱。
3,存在7根自重超出塔吊起重能力的斜肋柱,并且基本为2管或者多管相贯的X型柱。如图4所示。
2.3安装范围
2.3.1钢管斜肋柱、钢梁
主要分为直线段和 X 交叉段,X 交叉段又可分为三管相贯柱(细分为平面和空间两种),四管相贯柱(细分为平面和空间两种),五管相贯柱(皆为空间结构)和 V 型相贯柱四大类型。一般单件重10吨以下,有 5 件处于内三角部位构件超过塔吊承载能力,重 量 分 别为 : DC03-25/26 计 21.4 吨、DC03-27/28 计 15.4 吨、DC06-33/35/41/47计 52.98 吨、DC09-46/47 计 16.7 吨、DC12-33/37/46 计 16.6 吨。斜肋柱具体形式如下图示:
图5立面示意图 图6各种巨型斜肋柱节点示意图
(图6中顺时针方向依次为:V 型节点、平面三管相贯、空间三管相贯、空间五管相贯、平面四管相贯、空间四管相贯)
2.3.2巨型悬挑桁架
主桁架长 52.900 米,宽 19.090 米,高 10.100 米,前后分别悬挑 25.450 米和 10.250米;支座桁架长 31.350 米,宽 17.700 米,高 10.240 米。另外,42 号杆件作为主桁架的一部分,又是塔楼主体结构的重要构件。主要为截面 900*800*30*60 的箱型杆件构成,总重量达 561 吨。
图7悬挑桁架施工中图片
2.3.3入口桁架
入口桁架跨度 21.9 米,门式桁架顶标高 30.398 米~36.257 米,主要为直径 200mm 的钢管杆件,总重量达 350 吨。
图8入口桁架施工中图片
2.3.4普通框架结构
在主体结构内部,还有一些由工字钢梁柱和压型钢板组成的普通框架结构,主要位于裙楼的公共区域和顶层阁楼内。一般为不同规格的工字钢和焊接 H 型钢组成。
图9框架结构施工中图片图10 电梯井道施工中图片
2.3.5其它零星钢结构
裙楼屋面及塔楼雨棚和配合装修得二次钢结构
图11门式钢架施工中图片图12悬臂结构施工中图片
2.4安装工艺及质量要求
本项目工程全部采用美国国家标准规范ASTM材料系列和AISC360-05,AISC steel Construction Manual, 13 Edition 等设计规范及AWS D1.1-D1.1M-2006钢结构焊接规范的标准要求施工,从材料构件进场验收到安装完成后的检验检测都由严格的管理程序。焊工要根据其工作内容分别达到G3、G6、或G6r的证书等级,并且要得到第三方认证;焊接工艺过程要按照批准的ITP 进行,并经第三方全程跟踪和检测,焊缝要求 100%的 UT 和 25%的 MT。安装精度方面,要有测量、控制和纠偏方案,斜肋柱和楼面梁要在初装、高强螺栓终拧、焊接前、焊接后和混凝土浇筑后分别对斜肋柱进行测量和调整,以满足 AISC 303-05 的精度要求。其他结构也基本按照这个程序进行焊接和安装的检测。
2.5施工流程
2.5.1吊装前准备
2.5.1.1构件的倒运和进场报验
构件的倒运主要是将构件自外场导入到吊机范围内的内场,以便做吊装前的准备工作。构件倒运遵循安全、合理、有序原则,其重点包括构件分流和构件吊点堆放两个方面。
构件分流:主要依据现场塔吊的性能参数和构件参数、平面位置,按照既定的吊装顺序,合理分配布置构件的摆放位置,避免现场的二次倒运发生。
构件堆放:即堆场的选择,选择吊机范围内,承载力足够的堆场。如构件堆放于裙楼楼板上,则需要验算楼板的相应承载力,必要时采取临时加固措施。
构件进场后,首先需要对构件自检,自检合格后,按照程序提交书面的材料到场通知附相关图纸、制作资料于顾问和第三方,提请其正式对到场构件予以验收。验收合格方可进行下道工序工作。
2.5.1.2构件的吊前辅助措施
斜肋柱进场后,吊装前辅助措施主要包括测量定位点即柱顶圆心的标定、柱内部清洁、临时用爬梯的固定、安装及独立操作平台支架的焊接和安装等方面。
柱顶圆心的标定:采用钢尺分中,将柱顶圆心标记于焊接好的钢板条或者角钢上。
柱内部清洁:清除柱内部所有垃圾和柱内壁上的浮锈,以保证柱内后灌的混凝土与柱本体的有效粘结。
钢爬梯的固定:固定钢爬梯以供吊装完成后摘勾和调整过程中测量使用。
独立操作平台支架的焊接和安装:在柱拼接位置下方1.2米处焊接托板并固定临时操作平台支架。
图13施工中图片
2.5.2斜肋柱安装流程
由于核心筒和斜肋柱施工存在6层高差,钢结构的安装在空间和时间与土建立体交叉施工,钢结构的安装采用先安装斜肋柱,再安装边梁,最后楼层梁的顺序。其立面安装流程如下图所示:
图14斜肋柱及钢梁安装流程图
备注:图中的1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16
17、18、19分别代表先后施工顺序。
“1”代表第一步:安装斜肋柱基础段。
“2”代表第二步:采用无缆风绳安装技术,通过连接耳板受力,安装第一节斜肋柱。
“3”代表第三步:搭设边梁和楼层梁安装操作平台及清理墙体埋件,并在埋件上测放轴线、焊接支撑托板。
“4”代表第四步:安装第1节斜肋柱对应的边梁。
“5”代表第五步:安装第1节斜肋柱对应的楼层梁。
“6”代表第六步:搭设上一节钢柱拼接操作平台。
“7”代表第七步:安装第2节斜肋钢柱,安装方法同“2”第二步。
“8”代表第八步:安装第二节柱对应的边梁、楼层梁操作平台及清理墙体埋件和在埋件上测放轴线、焊接支撑托板,安装方法同“3”第三步。
“9”代表第九步:安装二节柱对应的边梁,安装方法同“4”第四步。
“10”代表第十步:安装二节柱对应的楼层梁,安装步骤同“5”第5步。
以后各柱安装均按第“6”~“10”步流水施工。其中“6”~“10”为带一层楼层梁的直I型斜肋柱;“11”~“19”为带两层楼层梁的X型斜肋柱。
2.5.2钢结构平面安装顺序
斜肋柱、边梁楼层梁平面安装顺序为由两端(角点)向中间合拢,如下图所示:
图15平面安装顺序示意图
2.5.3定位调整措施及方法
斜肋柱采用坐标定位,即预先算出每根柱柱顶圆心的大地坐标值,严格将柱顶调整至预设的坐标位置处,坐标精度为1毫米。在第1和2节柱的调整中,以固定于地面连接柱顶耳板上3方向或4方向缆风绳的张拉来调整柱顶至预设坐标。对2节以上柱子,因不具备拉缆风绳的条件,则利用千斤顶进行调整。方法为在上、下柱管壁上焊接一定数量码板,微松耳板连接螺栓,以千斤顶向需要调整的方向顶码板,利用杠杆原理推动上柱微动进而使上柱移至预设坐标。
图16斜肋柱调整拉设揽风绳图17斜肋柱调节-千斤顶
2.5.4斜肋柱安装调整模拟计算机分析
因斜肋柱属建筑外露结构,其要求的安装精度比普通结构高一倍。同时斜肋柱结构体系复杂,既有单管的平面体系又有多管相贯的空间体系。对其定位的调整无法1次完整,实践中采用2次逐步调整。
1、初调。初调是在边梁、楼层梁未安装前对斜肋柱的定位调整。经过对“斜肋柱 边梁楼层梁”这样一个安装过程的计算机模拟分析发现,边梁、楼层梁吊装后,在各荷载作用下,斜肋柱最多将倒向核心筒方向7.5毫米,如下图所示。
故在初调阶段,需斜肋柱一定量的反方向的预偏移,预偏移量控制在10~12毫米。
图18施工过程斜肋柱安装偏移模拟分析
2、焊前调整。焊前调整是在边梁、楼层梁安装完成后,斜肋柱拼接节点施焊只前进行的定位修正调整。焊前需实测柱顶坐标,分析初调时设定的预偏移的实际折返情况。并设定新的预偏移量。按照新的预偏移量调整柱定位。
新的预偏移主要是考虑后续梁-梁、梁-埋件节点的焊接应力收缩对柱定位的影响及柱内灌混凝土对柱定位的影响。此偏移量无法理论计算取得,需靠对每节柱“焊前”“焊后”“浇筑前”“浇筑后”柱顶坐标的变化观测分析得出。
按经验,焊前调整设定的新的预偏移量对第一节柱为0,第2节柱依据对第1节柱“焊前”“焊后”“浇筑前”“浇筑后”实测柱顶坐标变化的分析取得。以此类推至各节柱。
2.5.5、超重斜肋柱吊装
斜肋柱系统中分段无法避免超重的若干构件(见2.2)的安装,除起重设备的选用和使用严格按照专业起重公司的规程,遵循专业起重公司的指导外,其余安装步奏和流程同上2.5之描述。本节不再赘述。
图19超重巨型斜肋柱吊装起钩
图20超重巨型斜肋柱吊装就位前图21超重巨型斜肋柱吊装就位
2.6裙房及入口桁架安装
裙房屋面钢结构安装是本工程的重要结构之一,该结构基本上是外露钢结构,跨度21.9米,标高最高处36.257米。入口桁架安装采取将桁架两榀一拼装,确保安装过程中不变形,先安装立杆再安装横梁,确保结构的稳定性。
2.7悬挑桁架安装
悬挑桁架是礼堂的主体结构,主桁架位于塔楼的 5 到 7 层,长 52.900 米,宽19.090 米,高 10.100 米,前后分别悬挑25.450 米和 10.250 米;支座桁架位于 3,4 层,长
31.350 米,宽 17.700 米,高10.240 米。另外,42 号杆件作为主桁架的一部分,又是塔楼主体结构的重要构件。主要为截面 900*800*30*60 的箱型杆件构成,总重量约 561吨。
图22悬挑桁架及42号杆件安装示意图
悬挑桁架是本工程的亮点之一,悬挑于 45.500 米的高空,伸出近 26 米,给人以很大的视觉冲击。但是,这也是本工程的难点之一。由于塔吊起重能力和场地的制约,只能采取高空散拼的方式安装。经过仔细分析对比后,决定了塔楼内部分的桁架小散件安装、塔楼外部分大散件安装的方案,一方面保证了工程进度,又减少了高空作业时间,保证安全。
2.8D42 号杆件安装及结构卸载
42 号杆件是一个非常特殊和重要的构件,它既是悬挑桁架的一个重要杆件,承担塔楼 7 层以上部分斜肋柱的荷载,上部荷载经它通过桁架结构及其支撑系统传递给基础。由于悬挑桁架的插入,打破了斜肋柱体系的结构完整性,它在这里也起到局部加强的作用。所以,42 号杆件的安装也是十分重要的。由于 D42 号杆件跨度较大(总计长度19.090 米),而且在整个结构体系没有完整成型前承担着较大的荷载,同时考虑施工可行性问题,设置了临时支撑桁架用于其安装。根据结构计算和施工验算,当结构达到 28 层的时候才能拆除这个临时支撑(结构卸载)。卸载过程利用结构分析软件所得模拟计算数据进行进行分步卸载,并在卸载过程利用全站仪进行测量跟踪,确保卸载过程与模拟分析同步,确保卸载安全。D42 号杆件支撑及卸载如下图所示:
三、质量控制
3.1 钢结构构件加工制作质量控制
保证构件的加工质量是保证现场安装质量的前提,钢结构构件的加工制作质量一般性要求如下表所示:
内容 容许误差 参考条款
两端都精加工的构件 表面粗糙度≤500,误差≤1mm AISC303-05:6.4.1
L≤9m(框架结构) ≤2mm AISC303-05:6.4.1(a)
L>9m(框架结构) ≤3mm AISC303-05:6.4.1(b)
L≤15m(组装或轧制型钢) ≤3mm*总长但不超过10 mm AISC303-05:6.4.2
L>15m(组装或轧制型钢) ≤10+(3*(总长米数-15)/3 mm AISC303-05:6.4.2
L<9m(柱和桁架) ≤1mm*总长米数 AWSD 1.1:5.23.1
10m≤L≤15m(柱和桁架) ≤10mm AWSD 1.1:5.23.1
L>15m(柱和桁架) ≤10+3*(总长米数-15)/3 mm AWSD 1.1:5.23.1
L无规定(梁和大梁) ≤1mm*总长米数 AWSD 1.1:5.23.2
L≥30m梁和大梁的起拱 0mm≤h拱度≤40mm AWSD1.1:5.23.3
L<30m梁和大梁的起拱 0mm≤h拱度≤20mm AWSD1.1:5.23.3
L无规定(梁和大梁) 旁弯≤1mm*总长米数 AWSD 1.1:5.23.5
组装H或I型 腹板和翼缘中心 严禁超过6 mm AWSD 1.1:5.23.7
H≤1m(H为梁腹板高度) H±3mm(梁截面高度) AWSD 1.1:5.23.9
1 m<H≤2m(H为梁腹板高度) H±5mm(梁截面高度) AWSD 1.1:5.23.9
H>2m(H为梁腹板高度) -5mm<H<8mm(梁截面高度) AWSD 1.1:5.23.9
不承压的型材 ≤L/1000mm,L为总长 AISC303-05:6.4.2
弯曲的构件 误差和直线时的标准一样 AISC303-05:6.4.2
L≤15m (梁) 0mm≤L≤13mm AISC303-05:6.4.4.(a)
L>15m(梁) ≤13 mm+3 mm/3 m AISC303-05:6.4.4.(b)
注:斜肋柱的加工制作质量要求更加严格,需同时参照AISC303-05第10章和AESC中关于建筑外露钢结构的加工制作质量要求的规定。
3.2 钢结构安装调整质量控制
钢结构安装调整质量一般性要求如下表所示:
内容 容许误差 参考条款AISC303-05
任意一组锚栓中,任何2个锚栓的中心点 ≤3mm 7.5.1(a)
相邻的两组锚栓,其组组的中心点误差 ≤6mm 7.5.1(b)
锚栓顶部高差误差 ±13 mm 7.5.1(c)
锚栓组间的中心距(累积误差) ≤2mm/10m,但≤25mm 7.5.1(d)
任意锚栓组的中心点到柱子中心线的距离 ≤6mm 7.5.1(e)
所有承压装置的最终的误差 ≤±3 mm 7.6
单根柱子误差 单节≤1/500 mm 7.13.1.1
电梯井旁边的柱子误差 ≥20层≤25mm+1mm/层总≤50mm 7.13.1.1(b)
电梯井旁边的柱子误差 20层内≤25 mm 7.13.1.1(a)
外部(室外)单根柱子误差 轴线≤25 mm 建筑红线≤50mm 7.13.1.1(b)
外部(室外)单根柱子误差 ≤25mm+2mm/层≤50mm总≤75mm 7.13.1.1(b)
外部(室外)单根柱子误差 ≤38mm/90m+13mm/30m但≤75mm 7.13.1.1(c)
外部(室外)单根柱子误差 ≤50 mm+2mm/层,总≤75mm 7.13.1.1(d)
对于与柱子连接的平直构件(柱子除外) +5mm~ -8mm 7.13.1.2(b)
普通单根平直构件 ≤1/500 7.13.1.2(d)
悬挑构件(平直构件) ≤1/500 7.13.1.2(e)
不规则形状构件 制作误差范围内 7.13.1.2(f)
现场组装构件(包括零件组装) ≤1/500 7.13.1.2(h)
对一般的无受压状态的构件 制作误差范围内 7.13.1.2(g)
对安装时可调节的构件(一端为精加工) +10mm~-10mm 7.13.1.3(a)
对安装时可调节的构件(一端为精加工) +10mm~-10mm 7.13.1.3(b)
对水平和垂直方向均可调节的构件 +5mm~ -5mm 7.13.1.3(c)
注:斜肋柱的安装调整质量要求更加严格,需同时参照AISC303-05第10章和AESC中关于建筑外露钢结构安装的要求。其精度需比上表提高一倍即:20层以下,柱位移偏差不超过12.5毫米;20层以上不超过25毫米;柱间相对位移偏差不超过柱长的1/1000。
3.3 钢结构焊接质量控制
钢结构焊接质量控制主要包括以下方面:
a、制定ITP(质量检验计划)作为质量控制的纲领性文件,严格约定文件审查、验收点、验收程序、验收单位等内容,明确施工方、第三方和顾问的关系。
b、所有焊工必须持证上岗,按等级(3G、4G、6G、6GR)施焊。焊工的考试在科威特当地进行,由第三方全程见证。
c、严格焊前检查,焊接准备完全遵循AWS规范的要求,每种焊接工艺都要求有相应焊接工艺评定(WPS)。
d、焊接工艺和流程严格按照相应焊接工艺评定(WPS)执行,并由第三方全程见证。
e、实施融透焊缝实施100%UT检测,角焊缝打底和盖面25%MT检测。
四、安全措施
4.1 安全管理
认真贯彻国家和公司有关安全施工的规程和规章制度,遵守当地安全施工法规,落实各级责任制。
项目部设置安全领导小组,各班组设置兼职安全员,建立健全项目安全管理网。
细化安全教育,针对工序每日开展安全教育和安全交底。
4.2 脚手架搭设
脚手架的搭设、拆除都严格按照方案执行,由专人验收标记为“安全”后方可使用,并做好日常防护。
4.3 生命绳布置
所有施工操作需到达的区域,在无封闭式安全通道的情况下,和非封闭式施工通道全部铺设生命绳。
4.4 安全网铺设
在操作区,主要通道、操作平台上铺设安全网,防止跌落事故伤害发生。
4.5 平台清理
在操作区,主要通道、操作平台上要定期清扫检查,防止高空坠物。
4.6 防火措施
焊接及动火作业时,备铁皮做的接火盆,铺防火布,配灭火器。
5 结语
本文通过对科威特中央银行新总部大楼塔楼钢结构系统的安装方法、工艺流程的介绍及分析,指出了类似结构安装的方法、工艺、流程的考虑方向,可为类似工程提供了切实有效的施工经验。
参考文献:
[1] 科威特中央银行新总部大楼施工图纸
中图分类号:U445 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2014)08(b)-0052-02
1 工程概况
杨房沟水电站位于四川省凉山彝族自治州木里县境内的雅砻江中游河段上,是规划中该河段的第六级水电站,上距孟底沟水电站37 km,下距卡拉水电站33 km。电站坝址位于雅砻江流域支流杨房沟的汇合口上游约450 m处,根据杨房沟水电站施工总布置和场内交通规划,拟在下游永久交通桥上游约100 m处修建下游临时索道桥以满足工程施工需要。该临时桥为一座单车道索桥,分别连接左岸临时交通洞和右岸进厂公路,是施工期间坝址下游左右岸场内交通公路连接的主要通道。该临时交通桥桥型采用一跨临时索道桥,桥梁净跨为143 m,桥面净宽6.0 m。桥梁设计荷载为车辆荷载汽-60,单车道通行,每次限过一辆车,同时桥上不得有大批行人通行。本桥梁是施工期间坝址下游左、右岸场内交通公路连接的主要通道,桥梁能否早日通行对右岸场内交通公路的施工进度起着制约性作用。
2 施工布置
根据现场施工条件现场施工布置如下。
(1)安装时在索桥轴线上方3.5 m处架设一条3 t临时牵引走线,牵引索在架设是应形成闭合回路,主要用于索桥主索过河牵引;以索桥轴线为对称中心在上、下游车行道中部索鞍之间架设一条宽为2 m的简易承重猫道(简称主索托架)主要用于承载主索过河时主索的自重,防止主索堕入河中和减小卷杨机索引力。
(2)右岸施工布置:在右岸引线隧道洞口安装一台1.5 t卷扬机用于主索过河后主索安装位置的局部调整;在右岸引线隧道洞口安装一台3 m3的空压机及50 kW柴油发电机用于右岸施工供风及施工供电;右岸索桥上部结构安装期间不需要考虑施工用水。
(3)左岸施工布置:在左岸布置两台5 t和一台3 t卷扬机,两台5 t卷扬机分别用做主索架设时临时牵引走线的牵引动力及主索矢度调整时动滑轮组的动力;另外一台3 t卷扬机用于由于空间不足主索张拉时倒换滑轮时起辅助固定做用,另在左岸锚板后方桥台位置处安装一台3 m3的空压机及100 kW柴油发电机用于左岸施工供风及施工供电;左岸索桥上部结构安装期间不需要考虑施工用水。
3 主要施工方案
本桥梁的施工主要包含桥梁下部结构施工及上部结构施工,其中下部结构主要包含:桥台开挖、锚索孔造孔、锚索安装及锚索孔注浆、锚板混凝土浇筑、索鞍混凝土浇筑及索鞍安装;桥梁上部结构施工主要包含:桥面主索安装、桥面钢横梁安装、桥面板铺装、栏杆系统安装等工作;桥梁下部结构施工现已全部完成经检测施工质量满足设计及规范要求达到桥梁上部结构施工条件;上部结构施工主要施工方法如下。
3.1 施工前准备
索桥在安装前,检查施工机具及工器具是否准备齐全、设备完好率进行统计并调整,工作人员的到位率进行调查;安装构件质量是否满足设计及规范要求、复测桥梁轴线是否正确、安装好桥梁架设辅助设备、标识好主索空索的矢度控制点高程;
3.2 桥面主索安装
主索安装分步进行,详细施工步骤如下。
(1)主索端部连接头制作。
安装时将钢丝绳以卷为单位吊至左岸桥台锚板后方,再用吊车或三角支架挂一卷至左岸桥台锚板后方下游侧位置处将其捆绑绳打开后放开钢丝绳头部,根据施工图尺寸用绳卡做好主绳端部连接接头,将绳卡按规范要求固定,不得有丝扣松动,滑丝等现象。
(2)主索过河方案。
利用已经安装好的3 t辅助走线挂上工序(1)中已制作好的主索端部连接接头将主索牵引至辅助简易锚道中间,利用简易锚道承载主索重量配合牵引走线将其平稳、匀速的牵引至右岸桥台锚板处,利用右岸所布置的卷扬机将其主索临时牵引,以免松开牵引绳时主索因自重回缩,松开牵引绳后,将工序(1)中已制作好的主索端连接头通过连接器与右岸锚索预留锚头连接好,松开临时牵引。
(3)左岸主索初步张拉,利用5 t卷扬机及所组成的滑轮组进行匀速张拉,使其脱离猫道,人工配和使其主索平移到索鞍滑轮内,(两侧桥台可同时滑动主索,或单侧均可)对主索初步张拉达到空索设计失度。
(4)主索裁料。
根据设计跨度、垂度及施工余量等计算每根主索的实际长度,待工序(3)完成后按其计算长度利用砂轮切割机将主索切断。
(5)左岸主索固定。
待工序(4)完成后,将左岸已经切割断的主索绳头用连接器与左岸锚索预留锚头连接,同时利用准备好的滑轮组将其调整至设计矢度处后将其用绳卡固定;(由于主索较粗锚头和松紧器太重,可利用3吨卷扬机将其拉紧,固定绳卡。次做法的目的在于减少主索的失度,以免后续整体调时费时费力。)
(6)主索张拉完成。
重复上述工序将主索从下游侧稳定索往下游侧车行道中部按序逐一张拉完成,再重复上述工序从上游侧稳定索往上游侧车行道中部按序逐一张拉完成,直至全桥主索张拉完成。
(7)主索矢度调整。
待桥面主索全部张拉完成后再进行主索矢度的统一调整,为便于主索调整及仪器测量观测,调整时间尽量选在气温较恒定、无风时段进行。主索矢度调整时利用扳手拧调节器两端左、右旋螺母将其调整至空索状况下的设计矢度值并使每根主索保持自由状态,调整完成后使其所有桥面主索横断面处于对称水平状态,从而完成初步调整工作;待初步调整完成24小时后再根据设计矢度用初步调整方法进行2次调整使其达到设计值,且所有桥面主索横断面处于对称水平状态,至此桥面主索安装完毕。
3.3 桥面钢横梁安装
桥面钢横梁安装时利用12 t汽车吊,用吊装钢丝绳将横梁对称固定后垂直起吊至桥面主索处,按设计图纸中主索位置将其对位后将销轴及液筒安装好,拆除吊装用钢丝绳后重复其工序直至完成全部钢横梁吊装工作;待钢横梁吊装完成后利用牵引走线配合导向滑轮挂住钢梁两端将钢横梁逐一拖拉到位,从而完成钢横梁安装工作。
3.4 桥面板铺装、栏杆系统安装
桥面板安装时先将已防腐涂装完成的横向桥面板按设计图纸固定方式及钢横梁之间间距逐一安装完成,待横向桥面板安装完成后再按设计图纸固定方式与间距将防腐涂装完成的纵向桥面板及人行道板与栏杆系统安装完成。
4 质量及安全保证措施
4.1 质量保障措施
(1)严格按规程、规范及施工技术要求施工,以工序过程控制为中心,对施工过程中的常见问题进行重点检查落实,整改,杜绝违规施工。
(2)做好现场技术交底工作,技术人员深入施工现场对施工中出现的问题及时进行指导。
(3)施工过程应严格按“三检”制进行验收及控制,并做好施工质量记录。对于施工过程中发现的问题,按照“四不放过”方向进行处理,对于经检查发现的问题按照“返修、再验收”处理。
(4)加强测量控制和现场技术人员管理,加强质量教育,强化质量意识。
(5)加强原材料的检验检测,确保原材料合格,杜绝不合格材料进入施工现场。
4.2 安全保证措施
(1)对进厂的所有施工作业人员进行三级安全教育,特殊工种要求持证上岗,全面贯彻“以人为本,安全第一、综合整治”的思想。
(2)加强危险源的辩识,提高防范能力,完善各工种、机械操作安全规章制度,并落实到人。
(3)加强作业人员的日常安全教育,高空作业的工作平台要搭设牢固可靠并经验收合格后方可使用,作业人员应正确的佩带和使用劳动保护用品,日常检查无误后才能进行作业。
(4)设专职安全员管控,并对起重设备及用电设施安排专人进行安全巡查、维护对违规作业行为及时进行纠正或制止。
5 结语
该索桥跨度较大,负载重,施工质量要求高,在此方法施工中保证了质量同时取得了良好的经济效果,也为以后钢索桥的施工奠定了基础,可供同类工程参考借鉴。
参考文献
[1] 刘北辰,屈本宁.悬索结构设计新构想及倒张拱钢索桥的设计计算[J].昆明工学院学报,1994,19(4):83-84.
中图分类号: TU391 文献标识码: A
前言:
在钢结构厂房工程施工管理中,只有切实地做好施工前期准备工作,在施工的过程中,加强质量控制与安全控制,做好各项工作的分工与工序验收,这样才能保证钢结构厂房施工工程的整体质量与施工安全。
1 钢结构厂房工程施工管理要点
1.1 安全管理
工程中首先应注意安全问题。钢结构厂房工程安装应属于特种作业,因此所有工作人员必须持证上岗。高空安装作业存在较大风险,施工安全管理应避免人员从高空坠落,造成伤亡事件。施工作业人员从一进入施工现场开始,就应由专职安全人员做好安全教育工作,详细交代现场易造成事故的位置。对于施工过程中整改存在的安全隐患,这期间的安全技术等工作应随工程进度全面提前好。
1.2 质量管理
钢结构施工工程的基础一般都以混凝土独立柱为基础,基础的混凝土以及钢筋、模板的施工工序与方法与其他工程的相同,但基础独立柱中螺栓的预埋则是工程质量控制的重点。这一过程中,应注意仔细地核对所有螺栓的大小、位置、长度及标高,要预先在螺栓丝口的部分用黄油和塑料薄膜包好,从而避免混凝土的浇捣对螺栓丝口部位的污染,浇捣完之后,应及时地清理预埋在螺栓杆与丝口上残留的混凝土。
1.3 场地管理
钢结构的安装工程一般会需要使用吊车,这些吊车小到五吨,大到数百吨,吊车需要占用较多场地。另外,钢构件也同时需要占用场地,这就需要现场的管理人员合理进行安排,尽量做到钢构件不需要进行二次倒运,运输钢构件的车辆能够顺利通过。
2 钢结构厂房工程施工中的质量管理的主要措施
2.1 钢结构主体工程的质量控制
(1)钢构件安装质量控制。钢结构厂房施工中最容易出现问题的环节之一便是柱子的安装,主要是柱子安装后垂直度超过施工验收要求。对此,在施工时应该先将底板的垫铁垫平,测量梁的平直度与柱子的垂直度,并通过螺栓使之成为稳定的空间固定单元,安装之时还再应进行一次精确测量,符合验收要求后将基础底面与柱子底板的空间用高标号无收缩细石混凝土填灌密实,梁柱对接时要严格控制两板端的对齐要求,若是只用螺栓强行拉结在一起,容易留下较宽的缝隙,严重影响钢结构的受力性能。
(2)螺栓安装质量的控制。普通螺栓和高强螺栓是钢结构中常用的螺栓连接,也是整个钢结构中使用最频繁的部件,数量多了则出现问题的概率也高。普通螺栓要保证每个螺栓一端不得有超过两个的垫片,螺栓孔严禁使用气割扩孔,螺栓连接完成后其外露螺纹不得少于两个螺距;对于高强螺栓则要求更为严格,安装接触面要求平整,安装前要检查螺栓的复试单和合格证,安装时的边缘隙不得大于 0.8mm,且接触面不得小于 75%。
2.2 钢结构的防腐钢结构防腐是一个需要严格把关的施工关键点,尤其是作为工业生产用途的钢结构厂房,工业应用中各种酸碱环境与腐蚀性气体液体的运用是司空见惯的,在这种环境中使用钢结构厂房一旦忽视了防腐的重要性会对钢结构的工艺质量和使用寿命带来灾难性后果。钢结构厂房一般使用成品整体热镀锌结合安装焊接处喷涂油漆的防腐方法,钢结构焊接完成后还要仔细检查各节点端面的封闭处理情况,防腐处理前构件表面的飞溅物与熔渣等清理干净,对有焊疤的地方还应用电动磨光机打磨处理,以确保镀锌后的防腐质量和外观要求。
2.3 镀锌钢结构成品件的外观保护钢结构镀锌后在之后的运输装卸等环节中,容易造成镀锌层的破坏,不仅仅影响防腐更对外观有直接的影响。在运输装卸中,可以采取在车厢内铺设草包的措施来避免,同时将轻钢结构整齐堆放并绑扎牢固,绑扎处可以用塑料等物垫层保护镀锌层,对于避雷针及钢梁等一般采用吊车装卸,同样有必要在起吊点用塑料垫层保护。施工时对构件局部变形的手锤矫正,可以在锤击部位上下侧用木板铺垫保护,对于已经造成的镀锌层,可以使用灰色汽车喷漆进行喷涂修复。
3 钢结构厂房工程施工安全管理的主要措施
3.1 施工原材料入场的安全管理
(1)制定合理的材料入场计划。
对于钢结构厂房,由于其跨度规模一般都较大,构件尺寸尤其是梁柱尺寸往往都比较大,这就需要施工管理人员针对主要材料吊装的顺序和施工场地的具体布置,制定合理可行的材料入厂计划,其中主要有:具体车辆入场时间、道路的宽度、构件的搬入时间及材料摆放位置等等,此外,还应注意吊装作业与卸车同步进行时要严禁交叉作业,一旦位置重合则可以将卸车作业时间定在中午时分,钢构件入场时也应做好人员控制的安全标识,防止人员误伤。
(2)钢构件吊装场地及道路确定。
吊车作业时最大的问题是注意作业场地的稳定性,吊装场地必须保证平实可靠,雨后不塌陷不积水,具体做法可以在确定吊装通道后,在非吊装区域浇筑混凝土垫层,这样初期入场材料就可以布置在垫层上,一则防止雨水泥土等污染构件和材料,二则便于防火涂料的涂装,吊装通道尽量高于两侧地面 200mm 左右,并必须用压路机压实。
3.2 钢结构吊装过程中的安全管理
吊装钢构件的吊具必须使用专门可自动松扣的吊具,钢柱、钢梁与系杆应同时吊装,单独立柱是非常不可取的做法,每日吊装的工作必须完成一个稳定的空间单元,保证完成的构件具有一定的自身稳定性。在作业遇到有风天气时,还应注意及时使用缆风绳与基础固定。柱顶在吊装前就需要安装好角钢,以便于具体安装时工作人员布置安全带,安全绳可以采用钢丝绳,具体直径可凭经验定取,但最小直径不得小于 9mm,工作人员在钢柱与钢梁上安装屋面檩条及构件连接时,也需要配合使用安全带,且必须有可靠的安全带挂接点。且这类空中作业的时候作业面下方应当布置水平安全网,每一梁柱区间内接头越少越好,这就需要根据厂方实际跨度和柱间距来购买安全网,挂网时要有专员检查是否在梁边形成漏洞,挂网后需要定期巡视安全网有否坠落物和破损处,最后可根据实际工程需要拆除安全网,但铺板作业面的安全网是严禁拆除的。
3.3 屋面施工中的安全管理
屋面施工的安全管理可从以下几个方面着手进行: 一是屋面临边处需要设置两道安全绳,安全绳固定在结构柱上,确保其有足够的强度,高度应当大于 12m,直径不得小于 9mm,屋面作业人员的行走路径必须沿着安全绳;二是完善屋面上下通道,具体可以将上屋面的楼梯搭建在门洞和角部空间,楼梯要严格按照室外脚手架搭设标准进行,屋面面积较大时可以设置两个上下通道;三是彩板应加套环,在檩条上行走的作业人员必须将安全带套在套环上,严禁不做任何安全措施就上去施工作业。
4 结语
综上所述,随着钢结构厂房的推广普及,相关的施工管理措施也在不断的发展成熟,只有不断加强对钢结构厂房工程施工中的质量和安全管理,在保证安全无事故的同时控制住钢结构厂房的施工质量,才能为钢结构厂房工程的整体质量提供有力的保障。
参考文献
[1]胡春芳 .钢结构施工管理要点探析 [J].建材世界,2010,31(1):57-59.
中图分类号:TU198文献标识码: A 文章编号:
在高层建筑中, 构件及钢结构都必须具备精准的尺寸,在安装过程中,整个施工过程都是由人工操作的,所以保证工程的质量问题较为困难,同时在施工过程中,应尽量避免事故发生。所以进行高层钢结构工程时,应该加大监管的力度,从而让工程质量达到预定的效果。
1.实例概况
某商业大楼长度为 8 米,宽度为 23 米,楼层为 9 层。 此工程使用的结构是框架的钢结构,基础构成使用的是筏板式。柱脚使用外包的方式,这样能更好的把钢柱牢牢的固定在基础上。 钢柱的横截面为500×500H,腹板厚度为 16 毫米,周边的厚度为 25 毫米,所有构件都通过场外的加工获得。 利用 H 型的钢材制作钢梁。 梁柱的节点处,使用连接的螺栓为 M30 且强度为 10.9 级。地脚处使用的螺栓为M30,垫圈与螺母均使用 Q235 的钢材。
2.钢结构的施工技术
2.1 钢结构构件的制作、加工和安装
(1)制作与加工:全部的构件都在场外进行制作与加工的,在制作时都会把钢柱的所有节点平分 3 段。 在进行这个阶段的施工时,一定要严把质量的关口,然后根据 GB50205-2007 施工图和设计好的施工图纸当中要求的标准进行工程的监督。(2)安装:此过程中一定要进行钢柱轴线的严格审查,若发现问题,一定要进行及时的改正。而且应该同步的安装地脚螺栓的安装,用上下的螺帽固定好钢套板,然后将其稳定在基础的主筋上,再使用混凝土进行浇筑。 将上述的过程全部完成之后,若产生缝隙,应使用细致的 C40 混凝土对构件进行二次的浇筑。
2.2 钢结构的安装与检查
(1)安装顺序:进行吊装图的绘制时,与别的图所使用的方法有所不同,在绘制吊装图的过程中,只能依照各个部分进行,顺序为是从框架梁的中间向两边扩散,应先设置柱再设置梁,先设置主梁再设置次梁,依照这样的顺序,才可以更好的对钢结构进行安装,同时工程的效果也非常好,对质量的管理也快捷很多。(2)钢柱的安装:施工过程中,一定要保证钢柱绝对的竖直,钢柱固定下之后再调整难度很大,故进行安装的过程当中应先确定角度后固定,应在预先埋入的螺栓之上再固定 4 个螺母,平衡好位置后再进行钢柱的设置与安装。 在钢柱安装完毕时,使用水平仪以及 2 台经纬仪测算钢柱的位置,确保垂直度。(3)安装主次横梁:在结束初层的 4 个钢柱安装任务时,接下来就要对主次横梁实施安装。在仔细的试验以及计算之后才能够开展吊装。 全部依据相关的规定执行安装,不得有次序上的更替。其中稳固高强度的螺栓一次拧固是达不到标准的,所以不仅要进行初拧,还要进行终拧,当然初拧通常保持在预定规格的 50%即可。(4)进行焊接:在安装梁柱的过程中,全部都使用人工进行焊接,在人工进行施工的过程中,必然避免不了一些误差,所以对工人的要求比较高,同时要进行对称式的全方位工作。 焊接完成后,不可以参杂任何杂质。 焊接的过程也要依照一定的顺序进行,由中间向两边扩散。(5)加长型钢柱的连接:安装这一部位的钢柱,与首层的安装顺序一样,连接钢柱的工作中,一定要把所有的钢柱所在位置全部确定后,保证钢柱的竖直,才能更加准确的进行安装。在进行施工的过程中,不能松懈质量的监测,确定没有问题之后,才能进行螺栓的固定工作。
2.3 如何链接钢结构与装饰材料
(1)全隐框铝合金玻璃式幕墙:依据相关规定,应该将幕墙的龙骨与 H 型钢柱紧密的连接起来, 其衔接的角钢的标准是 180×100×10毫米(其中 L=100 毫米),由于钢体的外层是和空气接触的,所以特别容易被氧化,为此要在其外层涂上一层锌,效果就会明显改善, 龙骨的实际材质是 180 系列的铝合金隐框材料, 应该进行满焊, 进行焊接的缝隙不可以少于 8 毫米,节点处的具体施工见图1。(2)金属骨架的钢式幕墙:在外墙的施工过程当中 ,主要使用的材料就是金属的夹芯横板。 在方管的施工过程当中,主要使用的材料就是幕墙式的龙骨,同时要将方管与 H 型的钢柱尽量无缝的连接起来,所使用的角钢的标准是 110×70×10 毫米(其中 L=200毫米), 固定点的位置基本上是在和主体 H 型的距离保持在 900毫米的范围内,要满焊,但是焊缝的厚度不能低于 7 毫米;龙骨檩条的标准是 180×70×20×3 毫米。 建筑最主要的部分,主体的结构所拥有的长度应为 7.2 毫米, 檩条时应使用 C 型, 而且在在安装的过程当中,一定要严格的确保构件处于水平的状态,构件当中对于跨中的大小形状,进行了非常精准严格的要求,故本工程中选用了与竖直方向夹角为 50 角的钢进行支持作用,节点的具置见图2。(3)进行楼地面的施工:进行楼面的施工时,楼板的底模目前使用较为广泛的材料为压型钢板,材料的高度保持在 1 毫米, 其标准为 YX-76-344-688, 在连接压型钢板与钢梁的过程当中,一定要完全无缝式的连接,在连接的过程中,应遵循规定,材料应为 准16准110 毫米,两材料之间的间距应保持在400 毫米。应了解压型钢板所拥有的强性与刚性,这样才能确定在施工过程中浇筑与否。
3.结语
总而言之,在对高层建筑进行钢结构的施工过程中,必须要时刻关注工程进行的状况,经常检查是否完全依照图纸进行施工,合理高效的使用施工的方式,积极科学的使用先进的方法,确保工程的质量能够得到保障。
【参考文献】
轻钢结构工程由于具有跨度大、施工速度快、造价低等特点,目前在很多工程的主体结构中被采用。但轻钢结构楼面不论是整体面层还是块料面层,施工一段时间后都会陆续出现裂纹、空鼓现象,使楼面工程的使用功能及外观均受到不同程度的影响。在高层钢结构工程的施工过程中,一般需要经历构件制造、构件验收、吊装、测量校正、结构焊接、压型钢板铺设、栓钉熔焊、楼板混凝土浇筑等程序,在这一系列过程中存在着各种各样的矛盾,施工的过程就是一个不断解决矛盾的过程。钢结构的特点:
钢结构的优点:
材料的强度高、塑性和韧性好。钢材与其他建筑材料砼、砖石及木材相比强度要高得多。钢材材质均匀和力学计算的假定比较符合且在冶炼和压制过程中质量可以严格控制、材质波动范围小。钢结构制造简便、施工周期短,大量的钢结构一般在专业的金属构件厂生产,精确度高,在工地拼装,可采用普通或高强度螺栓,有时还可以在地面拼装和焊接成大的单元体再行吊装、缩短施工周期,钢结构质量轻,钢材的强度与密度之比要比砼大得多。以同样跨度承受同样荷载的钢屋架质量最多不超过钢筋砼的 1/4 至 1/3。钢结构跨度大,例如:陕西秦始皇墓陶俑陈列馆的三铰拱屋架及大型体育馆钢结构屋面等都是大跨度屋盖的具体例子。
钢结构缺点:
耐腐性差,由于钢结构表面铁原子在空气中氧化生成氧化铁锈,锈蚀能够引起应力集中,危害钢结构的安全,使结构提前破坏,因此必须对结构进行防侵蚀性保护,确保使用年限。耐热但不耐火,钢结构的导热系数远大于钢筋砼的导热系数,其耐火性远差于砼结构,在温度达到600℃时。钢结构基本丧失了全部的刚度和强度,在钢结构设计中抗火能力视为重要环节。
随着我国经济突飞猛进的快速发展,我国的钢产量和钢材产量都突破了1 亿吨,成为世界第一产钢国,在这种情况下,首次列入了钢结构新技术,完成了在建筑业从“限制使用钢结构”到“大力发展钢结构”的政策转变。由于相对美、日等发达国家,我国高层钢结构工程起步较晚,工程实例与钢筋砼结构相比也较少,因此如何开展对此类工程的施工工作,成为我国钢结构行业面临的新问题。
建筑设计,从本质上讲,轻钢结构的建筑设计仍然执行现行的各种建筑规范,与混凝土建筑没有本质的区别。但其建筑理念由于使用材料的特殊性,确有与混凝土不同的地方,进而使其建筑表现出多种差别。混凝土建筑的设计都是按照先建筑设计后结构设计的理念进行设计,而轻钢结构建筑由于其特殊的材料和先进的设计软件,得以使设计程序实现建筑结构一体化设计,即建筑设计完成与结构设计同时完成。
住房的建筑形式和风格千差万别,但就结构体系(支撑骨架)而言,只有砖混结构、木结构、钢筋混凝土结构和钢结构等几种主要的结构形式。随着国家对环境保护意识的认识不断加深,对木材和粘土砖已经提出限制、限时使用,现阶段我国住宅建筑的主要结构形式主要以钢筋混凝土框架为主,但该结构施工烦琐、施工垃圾多且结构自重大,进深和开间相对较小,梁、柱粗大,空间利用率较低等缺点,这在一定程度上无法满足条件越来越高的住宅建筑的功能要求。因此,开发坚固耐久,建造迅速,空间布置灵活,易于改建的新型住宅结构体系,则成为住宅建筑和结构发展的重要趋势。随着我国钢产量的快速增长,新型建材的发展和应用,符合上述要求的钢结构住宅体系逐步发展起来并引起了广泛的关注。所谓的钢结构住宅体系就是指由维护墙体、隔断墙体、楼板与主体钢结构共同组成的住宅体系。
对于板厚较大的钢柱应该采用防止层状撕裂的焊接构造形式,同时在焊接过程中应该注意焊接预热和焊后保温,满足焊缝后热处理的要求,把对焊缝不利的影响降低到最小程度。构件进场的检验和吊装前的准备现场施工场地狭小、施工条件差是目前高层钢结构工程施工中普遍存在的问题,对高层钢结构工程而言,在相对紧张的工期内,要完成大量的施工工作,因此,各方面组织得当是十分重要的。首先对构件堆放场地的要求十分严格,这个问题如果处理不好必将对吊装及整个工程施工造成严重影响。做好构件的验收工作是高层钢结构工程施工中的重要一环。由于高层钢结构的安装特点,构件一旦起吊到高空,再对其存在的问题进行处理将十分困难,而只能将其重新吊下进行处理,不但影响工程进度,而且也存在不安全因素。在构件的制作及运输过程中难免会出现各种各样的问题,这些问题必须在地面加以消除,因此就要求必须做好构件吊装前的检查验收和预处理工作,确保参加吊装的构件是合格的构件。构件安装及精度控制塔吊的选择、布置与装拆塔吊是高层钢结构工程施工的核心设备,其选择与布置要根据建筑物的布局、现场条件及钢结构的重量等因素综合考虑,并保证装拆的安全、方便、可靠。测量控制及校正在高层钢结构施工中,垂直度、轴线和标高的偏差是衡量安装质量的重要指标,测量作为工程质量的控制手段,必须为施工检查提供依据。从钢结构施工流程可以看出,各工序间既相互联系又相互制约,选择何种测量控制方法直接影响到工程的进度与测量。对结构安装进行全过程的跟踪测量,一方面可以验正施工单位的测量结果,另一方面可以通过专业测量单位的介入对结构的整体测量形成一套系统、详实的测量记录。焊接及其质量控制高层钢结构具有工期紧、结构复杂、工程量大、质量要求高的特点,而焊接作为钢结构施工的重要工序,其工序的选择与施焊水平的高低对工程的安全、优质、高效完成具有重大影响。
1 引言
近年来国内钢结构技术发展迅猛,钢结构被广泛的应用于高层、超高层以及大型体育场馆的建设中,并有高度越来越高、跨度越来越大的趋势。设计师建筑与自然的结合理念,也创造出许多造型独特新颖的建筑结构,并通过钢结构来实现。钢结构对比钢筋混凝土结构有着得天独厚的优势,结构形式变化多样、可实现大跨度、超高结构、绿色环保等,并具有工厂规模化生产,现场施工周期短的特点。当今社会建设的发展,给钢结构技术的应用与提高提供了广泛的空间,同时钢结构施工速度快的特点也顺应了社会快速发展的需要。但是钢结构飞速发展的背后也隐含着一个比较尖锐的矛盾,那就是如何保证在高速生产下的施工安全,既要保证结构安全又要保证操作工人的安全[1,2]。这个问题引起越来越多人士的关注。
2 钢结构安全生产关键技术
2.1 钢结构材料应用
2.1.1 钢结构主体材料
钢结构所用材料主要包括钢材和连接材料两大类。钢材常用种类为Q235、Q345、Q390、Q420、Q460、铸钢件,连接材料有高强螺栓和焊接材料。材料本身性能直接影响到钢结构的可靠性。如材料存在缺陷,当累积或严重到一定程度将会导致钢结构事故的发生。
钢结构主体材料事故的产生原因如下:钢材或铸钢件质量不合格,以次充好;螺栓(含普通螺栓和高强螺栓)质量不合格;焊接材料质量不合格;设计时选材不合理;制作时工艺参数不合理;钢材与焊接材料不匹
配:材料混用或随意替代。
2.1.2 钢结构施工材料
在钢结构施工中采用施工材料,如起重吊索、吊耳、支撑材料(型钢、脚手架)、临时固定材料(缆风绳、固定螺栓、限位板)、临时轨道、防护用品(安全网、安全带),如出现严重问题,会直接导致事故的发生。钢结构施工材料事故的产生原因如下:起重吊索断裂、结构上吊耳脱落;结构临时支撑材料使用不合理或计算不符合规定,与实际工况(尤其是脚手架)不符;结构临时固定缆风绳布置不合理或断裂;临时固定螺栓剪断等,使用劣质防护用品在出现险情时起不到应有的防护作用。
2.2 钢结构施工的安全计算
无论是钢结构的材料使用还是施工技术,在任何一个环节出现问题均能导致结构断裂、倒塌、物体坠落等事故,作好施工前的技术准备是避免事故发生的关键。随施工技术的发展,钢结构施工全过程的计算机仿真计算已经运用到生产中,并日益成熟。从结构与临时措施材料的选择、构件的吊点位置设计、吊索承载选择、施工过程构件稳定及温度影响、施工过程中构件应力变化、支撑体系的设计与卸载等,均能通过仿真计算得到施工的理论指导依据,安全计算主要内容如下:起重吊索用具的选择、临时吊耳材料选择与设计、临时支撑材料选择与设计、构件的吊点选择、卸载的施工顺序以及应力水平等。通过仿真计算可避免单纯的经验性施工,有效地保证结构构件(尤其是大跨度结构)在施工中的安全与支撑体系的稳定。需要注意的是,在采用脚手架作为结构临时支撑体系时,由于建筑市场材料的因素影响,扣件式脚手架的钢管与扣件往往达不到规范的要求,在对其进行抽样检查的同时,在计算时对其材料的特性取值要降低,如钢管不能以4,48mm×3.5mm计取,其壁厚宜取2.8~3.Omm。
2.3 钢结构安全生产关键技术
2.3.1 钢结构操作的安全应知教育
钢结构施工具有较强的专业性,对施工操作者技能要求高,在严格执行安全生产三级教育的同时,应着重加强专业工种的施工安全生产的应知教育。提高人员的安全生产意识是个长期的活动,只有提高操作人员的安全防范意识,才能使安全生产的展开得以顺利实施。目前施工企业的安全生产教育从说教式基本转变成形式多样的宣传教育形式,主要采用多媒体直观喜闻乐见的方式,能收到较好的效果。
2.3.2 钢结构现场施工防护重点
钢结构施工可以说到处都存在高空作业,处处是洞口临边,在这些方面的防护是关键。结合钢结构施工的特点,其现场安全防护重点如下:①合理运用安全网进行水平与立面防护;②采取相应的措施进行临边防护;③合理运用个人的安全防护用品;④临时的垂直通道与水平通道;⑤采取适当的用具解决空中作业的平台;⑥作业区域避免垂直交叉;⑦对吊装作业的危险区域的隔离。
2.3.3 高层超高层钢结构现场施工安全技术
高层超高层钢结构施工基本有钢柱钢梁吊装、高强螺栓安装、结构焊接、压型钢板铺设等几个主要的工序。为加快施工进度、合理使用现场起重设备,结构中钢柱基本分解成两层或三层一柱,其长度基本在6~12m。其施工进度一般保持在3―5d/层,几个主要的工序进行节拍流水作业,这种快速施工往往存在结构框架楼层落差大(操作层与已经铺设完楼层板的楼层落差一般2~3层),结构操作层基本处在高空与悬空作业的状态,同时建筑楼层间的楼梯均滞后于结构的施工。根据这些特点,高层与超高层钢结构现场施工的安全生产一般采取以下的技术措施,具体包括:1)安全网的使用,安全网是防止高空坠落的主要安全措施。2) 安全绳的使用,安全绳是钢结构安装作业中临边防护的重要措施。一般采用钢丝绳或镀锌钢丝绳,不宜采用尼龙或棕绳(受气候和摩擦影响大,降低其承载能力),用卡环或专用绳扣绑缚在钢柱或临时耳板上,固定前使其基本绷直但不可施加过大的外力。3) 临时爬梯与防坠器的使用;4)挂篮与柱临时平台;5)防坠落挂钩,安全挂钩可以由多种途径实现,采用尼龙绳、金属链等各种方法均可达到目的;6)安全带的合理应用等等。
3 结语
“安全第一,预防为主”安全生产贯穿于生产施工的每个环节,钢结构生产建设过程中随技术发展,安全防范技术措施也在逐步的完善。不论采取哪种措施均不能违背国家法律法规,在以贯彻落实安全生产责任制、安全生产操作规程、安全生产教育制度等相关制度为前提,技术人员在科学理论的指导下结合实际情况不断探索简易、可靠的安全设施与措施,并运用于生产中。安全生产没有捷径,也没有最好的方法,只有本着“以人为本”的方针依靠科学,努力探索才能得到更实用、更可靠的措施,充分利用现有资源,用好个人防护用具.采用栏、挂、兜等多种方式的综合技术,来保护每个从事建筑生产劳动者的人身安全。
中图分类号:TU74文献标识码: A
引言
大跨度钢结构是指跨度等于或大于60m的结构,主要用于体育场馆、展览馆、影剧院、候车厅等屋盖结构之中,近年来,各类大跨度钢结构在欧美及日本等发达国家得到了迅速发展,呈现出跨度、规模越来越大,新材料、新技术应用越来越多,结构形式越来越丰富的特点。相对来说,我国大跨度空间钢结构施工技术基础较为薄弱,但在近年来随着经济的发展和社会需要,我国大跨度空间钢结构施工技术也得到了较大的发展,尤其是2008年奥运场馆的建设,为我国大距度空间钢结构施工技术的发展提供了巨大的机遇,但同时也给我国施工行业带来巨大的挑战。以下就大跨度钢结构转换层综合施工技术进行分析与研究,促进其快速发展。
一、基本概念
钢结构是由型钢和钢板通过焊接、螺栓连接或铆接而制成的工程结构。钢结构工程是以钢材制作为主的结构,是主要的建筑结构类型之一。 钢结构是现代建筑工程中较普通的结构形式之一。钢结构特点:钢结构自重较轻、钢结构工作的可靠性较高、钢材的抗振(震)性、抗冲击性好、钢结构制造的工业化程度较高、钢结构可以准确快速地装配、钢结构室内空间大、容易做成密封结构、钢结构易腐蚀、钢结构耐火性差、钢结构可回收利用、钢结构工期较短。
大跨度钢结构一般是指网架或管桁架或组合式钢架结构,钢结构跨度一般超过50米。随着钢结构技术的完善,大跨度钢结构在大型场馆、工业厂房、站台风雨棚等得到广泛使用。
二、转换层结构特点
(一)梁式
这种转换层形式应用最为广泛,其设计施工都较为方便,受力明确,荷载传递直接,一般用于上下层轴线布置较为规则的情况。当需要纵横同时转换时,则采用双向梁布置。而对于框筒或筒中筒结构,由于外框筒一般柱距较密,在底部如口处,由于出人口的需要,有时把外筒的柱减少,这就需要在上下层交接处做一根转换大梁,把上面传下来的荷载传至下部大柱上。但梁式转换层不确定的地方在于,当上下轴线不对齐,转换次梁较多时,空间受力较复杂,在转换梁端易于出现裂缝,且转换主梁在水平荷载易产生较大扭矩。由于梁的抗扭强度很小,单向托梁对其上的框支撑在梁平面外的变形约束很小,容易造成上部结构在水平荷载作用下变形过大从而造成结构破坏。所以在工程中一般采用双向梁。
(二)箱式
当转换梁纵横交错形成密肋梁时,梁连同上下层厚楼板共同作用便形成箱式转换层。其优点是交叉梁系整体性好,上下传力较为均匀,克服了单向托梁的那种抗扭强度低的缺点,而且一般来说,中间层还可使用。缺点是箱形转换层的质量跟刚度都太大,地震反应激烈,在地震荷载作用下邻层破坏较为严重,而且施工复杂,难度较高。由于开洞多,所以通常仅用于设备层。箱形转换层在铁路工程中是常见的结构形式,用于房屋结构则较少,深圳荔景大厦采用了箱形转换层。
(三)桁架式
对于下部是商场需要大净空面积,上部是住宅为小空间布局的高层建筑,一般要设管道设备层,而根据上下柱网的轴线位置而设置桁架转换层则可巧妙地解决此问题。桁架上部的墙或柱通过珩架传给下部的墙或柱,管道则可以利用桁架间的空间穿行,做到各取所需,两全其美。
(四)厚板式
对于上下柱网轴线错位较多,梁式转换层难以使用时,可用厚板式转换层。厚板的厚度很大,且抗剪截面很大,形成一个大刚度的承台。在厚板转换层内设置暗梁,能承受上部结构传来的集中荷载并均匀传给下部结构,所以厚板转换层的下层柱网可以灵活布置,无须与上面的柱网对齐,所以给上下的结构布置带来很大的方便。厚板式转换层在解决建筑功能与建筑结构的矛盾方面有其自身的优势,它可以使高层建筑在转换层上下的墙、柱轴线不受任何限制,因而可以合理地布置构件,改善整体结构的受力情况。它特别适用于体型复杂、功能繁多的结,能够更为灵活地实现建筑物的功能,真正体现高层建筑的优势。这是其他形式的转换层结构所不能比拟的,因此国内外用厚板转换层的工程实例不在少数。厚板的板厚可根据柱网尺寸和上部结构的荷载综合确定。此外,厚板转换层施工极为方便。但也有如下几个缺点: (1)厚板转换层体系自重大;(2)材料消耗大,经济性差; (3)厚板的刚度和质量都很大,地震反应大,上下邻层振动破坏大。因此工程中除非别无他法,否则一般不采用厚板转换层。
(五)巨型框架式
当任意需要敞开空间或改变柱列布置时,还可以在结构的一处或多处布置转换层。转换层可以分段布置,形成大框架套小框架的巨型框架结构,可间隔布置,也可拖挂相兼。
三、主要施工工艺
(一)桁架层钢构件厂内预拼验收
1.预拼验收标准要求
角部桁架和伸臂桁架(图1.)的预拼验收标准要求详见表1。
1-圆管柱;2-桁架上弦;3-核心筒内柱;4-桁架下弦;5-伸臂桁架;6-角部桁架;7-桁架腹杆
图1伸臂桁架构件示意
表1角部桁架和伸臂桁架的预拼验收标准要求mm
2.预拼验收检验
工程伸臂桁架由筒外圆管柱及筒内方管柱相连接,构件连接牛腿较多,且安装精度要求高,为控制伸臂桁架的工厂制作误差、工艺检验数据等误差,保证构件的安装空间位置、减小现场安装产生的积累误差,应对首制作进行必要的工厂预拼装。以通过实样检验预拼装各部件的制作精度,修整构件部位的界面,定出构件的实际尺寸,复核构件各类标记。
伸臂桁架首制件的实体预拼装和电脑模拟预拼装同时进行,如若实体拼装和电脑模拟预拼装的效果相同,后续伸臂桁架可不进行实体预拼装,仅进行电脑模拟预拼装,其所有构件均严格按照首制件的制作工艺及精度要求进行加工制作,以满足设计、相关规范和现场安装要求。同时为现场按时吊装节省了宝贵的工期。
(二)桁架层安装
桁架层安装分为核心筒和外筒桁架两部分。当核心筒混凝土浇筑至6层时,开始插入暗埋桁架施工,在6层标高处预埋箱型柱脚埋件,同时预埋临时加固措施用钢埋件,核心筒6~7层暗柱安装、测量校正完成后,立即对桁架层暗柱进行临时加固固定,然后安装下弦杆。下弦杆安装完成后,爬模架爬升1层,浇筑6层混凝土,最后安装7~8层暗柱、上弦杆和斜腹杆。10~11 层桁架层的安装类似。
外框桁架层安装施工步骤:钢结构施工至6层时,安装腰桁架和外伸臂桁架,先安装角部钢管柱,再安装下弦杆、水平弦杆和斜腹杆,形成局部稳定单元,然后对称地向中间扩展安装,最后安装楼层钢梁。
结束语
大跨度钢结构工程建设在我国发展时间还很短,国内大多数建设也是由国外工程团队参与完成的。所以,提高我国大跨度钢结构工程施工水平迫在眉睫,其首要内容就是提高施工技术,提高整个建设行业水平,从质量控制和技术控制两方面,并借助于建筑改革良好机遇,发展我国钢结构工程建设,积累先进技术经验、拓展研究领域、培养复合型应用技术人才等。
参考文献:
[1]葛家琪,张爱林,杨维国,张国军,王树,张玲. 基于性能的大跨度钢结构设计研究[J]. 建筑结构学报,2011,12:29-36.
中图分类号:U445 文献标识码:A
宁波象山港大桥起自宁波绕城公路东段、止于戴港。象山港大桥全长6.761km,全线采用双向四车道高速公路建设标准。本文以宁波象山港大桥的建设基础为案例,分析和论述大桥箱梁结构施工技术应用情况。同时,以宁波象山港大桥右幅箱梁为基础对质量预控方式等工作进行了简要论述。
1 工程概况
宁波象山港公路大桥及接线工程项目是浙江省公路水路交通“十一五”期间规划建设的沿海高速公路(甬台温复线)的重要组成部分。起自宁波绕城公路东段云龙互通,接宁波绕城东段,向南经鄞州区在于山岩岭以桥梁方式跨越象山港湾,止于戴港,暂接省道38线,远期接规划建设的浙江沿海高速公路象山到台州段,全长46.929km。本文以宁波象山港大桥P10-P11右幅箱梁结构的施工为重点对箱梁结构施工技术等进行了分析。P10-P11右幅箱梁是象山港大桥46米引桥与60米跨引桥,为备案右幅末跨箱梁。在实际施工工作中,由于原设计施工缺乏足够的张拉操作空间。因此,经设计单位进行变革后,改为设置后浇段。根据严格的施工控制改箱梁结构施工达到了设计强度与张拉要求,这为我国公司积累了丰富的处理经验。本文以P10-P11右幅箱梁的施工技术分析与论述对施工技术经验进行了总结与分析。
2 象山港大桥箱梁结构施工技术经验的总结与分析
2.1 象山港大桥箱梁结构施工准备工作的技术经验总结
为了保障象山港大桥箱梁结构的施工质量,施工企业对基础的准备工作进行了强化管理。在下部结构施工结束并检验合格后,保障箱梁施工条件。同时,对施工所需便道、用电以及混凝土拌合站等进行了再次确认。为了保障雨季施工中钢筋存放与加工不受影响,还在工程场地中设置了移动和固定钢筋棚。通过基础准备工作为保障象山港大桥箱梁施工做好基础的准备工作。在做好上述基础的同时,施工企业还加强了资源配置的论证。首先,对现浇箱梁组织机构进行再次的论证,确保施工组织机构能够保障对施工过程的控制与管理。同时,根据工程施工需求进行了施工班组的配备。根据该段施工情况以及前期工作已经完成的现状,投入5个施工班组进行施工。作为箱梁施工的重要资源,支架与模板资源配置对施工进度有着重要的影响。根据P10-P11施工进度要求,该段施工投入了3跨支架、3跨底板、2套腹板和一般、1套芯模用于该段的箱梁施工。
通过施工准备工作的有效开展为箱梁结构施工奠定了基础,为保障施工进度与施工质量奠定了基础。
2.2 象山港大桥右幅箱梁P10-P11段施工问题与解决措施的技术经验总结
在P10-P11右幅箱梁的施工中,由于相邻标段已完成临跨箱梁的架设安装,因此该跨段按原设计图纸施工张拉操作空间不足的问题便暴露出来。为了保障施工工作的顺利开展,在工程建设施工前经设计单位的变更将该跨箱梁改为设置后现浇。以这样的设计方式保障工程的顺林进行。为了避免张拉过程中出现起拱下挠等问题的发生,工程施工指挥部同设计单位制定了预防性设计方案。针对施工中可能出现的质量问题制定了预防与治理方案。
根据设计变更后的施工要求,与2011年11月3日完成本跨箱梁的浇筑,浇筑过程中按照设计文件要求进行严格的控制,浇筑过程未出现异常。2011年11月9日对该跨箱梁抗压强度及弹性模量进行了检测,检测结果显示抗压强度为46.3Mpa、达到设计强度92%,抗压弹性符合张拉要求。
11月10日下午按照设计文件开始进行该跨箱梁结构的张拉施工。当日完成N3\N3'及N4\ N4’张拉作业。
张拉开始前对该跨箱梁顶面标高进行了测量,其后每张拉一束对桥面标高进行一次复测(测量数据附后),完成N3\N3'及N4\N4'张拉后,对梁端进行观测,每张拉一束都对梁体、支架以及预应力混凝土灌装进行复测,同时张拉后进行观测。在观测结果中发现支架存在压缩变形,水泥管桩存在小树枝下沉等问题。为了保障梁体和施工人员的安全,暂停张拉作业,并及时进行上报。项目部、监理办、指挥部以及上级公司会同设计院进行了现场情况分析,最终决定启用施工前所指定的治理方案。针对腹板束和底板束对箱梁跨中起拱两端下挠起决定性作用的因素,以补强治理方式进行了施工补强。首先对张拉端范围内10米的支架进行加密,采用建筑钢管在门架间隙增设竖向支撑,同时在各道门架间增加剪刀撑及水平撑数量,提高支架整体性强度和稳定性。其次,先对未张拉的有顶板T1/T2/3/T4及T’/T2’/T3’/T4’,以减少跨中起拱梁端集中荷载。加固完成后,项目部对箱梁顶板预应力束进行张拉,并安排测量员对张拉过程中的梁端、跨中、支架、管桩进行观测,顶板张拉完成后梁端上挠6mm,跨中下3mm,管桩与支架未出现变化。顶板张拉完成后,根据设计计算,后续张拉将有480吨荷载作用在梁端正1平方米范围,根据这一意见,项目部采用底梁(双拼I32字钢)、立柱(双拼I25a字钢)、盖梁(双拼I32字钢)、斜撑(I18字钢)等型钢组成受力框架。立柱的布置主要根据预应力束分布得知(如下图所示),故在形式上按100×325×100cm布置。在张拉过程中更为保证结构的稳定性,在框架系统的立柱上增设水平撑和斜撑(I18)。通过框架加固保障箱梁结构受力、实现施工建设预定目标。从上述施工过程可以看出,本文施工单位与设计单位在施工前所制定的施工质量问题预防与治理方案对工程施工中箱梁补强施工有着重要的意义,以保障施工质量与施工进度的关键。
3 关于箱梁结构施工技术经验总结的分析
从上文可以看出,象山港大桥箱梁结构施工中由于相邻标段的施工中未考虑相互影响,造成了P10-P11箱梁张拉施工的困难,而后采用现浇结构进行施工而引发了诸多的问题。从本段工程的施工中可以看出,现代桥梁箱梁结构的施工中,应从施工整体的考虑出发,科学规划整体进度与施工情况。通过这样的方式减少本文所述问题的发生。另外,在P10-P11标段施工中也可以看出,箱梁结构施工还需要施工企业积累相应的施工经验,并在施工前会同设计单位等制定箱梁质量通病预防与治理方案。在张拉工作前对箱梁结构预应力情况进行分析与论证,预防本文起拱下挠等问题的发生,以此保障施工进度与施工质量。
结语
综上所述,本文标段施工出现的问题与相邻标段施工沟通有着极大的关联。现代公路桥梁箱梁结构施工中应通过指挥部的统一协调加强各标段施工中的沟通,避免本文张拉条件不足等类似问题的发生。同时,施工单位还要注重设计变更后箱梁施工常见问题与质量通病的学习与分析。以施工企业经验、技术水平的提高有效避免同类问题的发生,减少问题治理造成的成本增加、减少施工问题对进度的影响。通过综合协调、严格控制等方式保障公路箱梁结构施工质量,为实现设计使用寿命、保障使用安全奠定基础。
中图分类号: TU391 文献标识码: A 文章编号:
1.引言
钢结构建筑与传统建筑相比,存在着显著的优势,近20年来,钢结构建筑作为集成的建筑产品,在基础设施、公共建筑、民用建筑、工业厂房和桥梁建设等建设领域得到广泛的推广和应用,越来越多的工程项目的主体结构和围护系统采用钢结构体系。在大量采用钢结构体系的工程项目中,钢结构部分造价占整个工程的造价比例已普遍高达60%以上,有的甚至高达80%左右。现行的房建施工总承包管理模式已难以适应钢结构建筑的施工管理要求,钢结构技术含量较高、对作业人员技术素质和施工手段、设备有特殊要求,房建总承包企业在实施钢结构工程总承包管理上存在一定的局限。由于资质的限定,一些总包企业承接钢结构工程后,往往是层层转包、层层压价,造成工程粗制滥造、为工程质量埋下事故隐患。
2. 钢结构行业现状
我国钢结构行业经过近二十年的迅猛发展,已形成多元化钢结构市场,应用领域不断扩大,钢构行业已具有相当规模,钢构企业也得到迅速的发展,形成了一批集科研、设计、制造、施工等为一体的龙头企业,为钢结构在我国的发展揭开了新的一页。
钢结构的发展前景广阔,从西部大开发及振兴东北老工业基地国策的实施使城市化、工业化步伐的进一步加快,到奥运场馆、亚运场馆、上海世博场馆、大运会场馆等各类场馆的兴建,以及目前国家拉动内需的政策使重大基础设施工程纷纷上马等,均为建筑钢结构行业带来了巨大的发展商机。在建筑钢结构行业前景被一片看好和巨大市场潜在商机的利益驱动下,原有钢结构企业不断扩大生产经营规模,同时越来越多的跨行业企业正源源不断地涌入建筑钢结构行业,客观上加剧了钢构行业竞争的持续升级,但也将推动着中国钢结构行业进入高速发展期。
3.如何做强、做优、做大钢构产业
九十年代以前我国钢构企业的分布区域比较稳定,主要分布在江苏、浙江、上海、京津、闽粤地区。但是,随着国家产业政策导向及市场导向,越来越多行业将目光投向钢构产业及钢构企业,加速区域布局,跨区域、大规模扩张,旧的产业格局逐渐被打破,新的区域竞争格局已基本形成。我们应站在全球发展的大格局中找准产业发展定位,明确产业发展目标,科学制定产业发展规划,遵循产业发展的内在规律,对接新一轮世界产业调整及产业转移,来谋划产业发展新布局。
3.1要高起点谋划产业发展布局
(1)以政策为导向的产业布局
① 国家经济建设的高速发展,为建筑钢结构行业的发展确立了大背景。越来越多的钢结构企业都把目光投向了西部、华北、东北以及长三角、珠三角、闽南金三角一些集中地区,这些经济高速发展的地区以其新的经济增长点为我国钢结构企业大显身手提供宽阔的舞台。
② 把握我国进一步扩大开放的新机遇,利用国家鼓励企业“走出去”的支持政策,加入到国际市场的竞争。随着世界经济一体化的快速发展,要想在金融危机中成为赢家,在危机中获得新的发展,必须抢摊国际市场,尽早完成对国际市场拓展布局。
(2)以市场为导向的产业布局
① 要以项目带动来形成市场布局。
② 要打破单一的制造企业格局,实现产业链多方共赢的企业集群。随着经济全球一体化的进程,企业竞争已由市场价值链竞争转为产业链上企业阵营的竞争,这种演变过程中,胜出的企业将不再是单一的制造企业,只有深化战略联盟体系,形成设计、制作、施工一体化合作链条,以大企业为骨干、中小企业互动的产业链和产业集群,实现能力的新层次增长,才能不断推动钢构产业发展上规模、上层次、上水平,融入世界经济参与全球竞争的进程。
3.2 大气魄调整产业发展方向
当前,按照提升质量、树立品牌、优化产量、扩大总量、盘活存量战略的原则,加快产业结构调整,实现加工工业向先进制造业升级。只有在壮大产业实力、优化产业结构、提升产业分工层次上下工夫、求突破,才能提升产业整体实力和竞争力,强大的产业实力和产业竞争力,是钢构产业持续发展的基础。
(1)以现代化的装备实现集约化生产。要提高工业化水平,特别是新型工业化水平前提是我们的装备水平要提高,钢结构企业是建筑的制造厂,也是施工和生产厂家,没有精密的设备、仪器、仪表,没有精密的制造设备是行不通的,所以要高度重视装备现代化。
(2)钢结构要进行系列化的研发。轻钢系列、重钢系列、空间结构系列、钢结构住宅系列、钢结构配套产业系列,要进行系列化的研究、系列化的研发,不能单一。
(3)以精细化管理作为手段。运用程序化、标准化、数据化、信息化的手段进行管理,注重生产、加工、营销的每一个细节,以获得列高的效益、效率,更强的竞争力。
(4)建立钢结构标准化体系。标准是非常关键的,要创新,要推广使用,没有标准是不行的。有种说法不无道理“三流企业卖劳力,二流企业卖产品,一流企业卖技术,超一流的企业才卖标准”,标准在企业化、信息化的进程中起着重要作用。
3.3 建立钢结构企业施工总承包资质管理,严格市场准入条件,规范钢结构的市场运作
我国现阶段实行的建筑业企业资质管理,作为保证建筑业正常有序运行的一项基本市场准入政策,对规范建筑市场无疑起到了极其重要的作用。按照目前的资质管理规定,建筑钢结构企业属于专业承包类企业,资质分为一级、二级、三级共三个档级,这个资质管理在建筑钢结构市场的起步与培育阶段起到了无可替代的作用。但随着建筑钢结构市场的逐步成熟,在具体操作实践中已暴露出了许多问题,较大程度上已制约着建筑钢结构行业的持续发展。我国《建筑法》中明确规定,建筑主体结构不得转包,由于钢结构技术特点和专业要求,钢结构建筑的主体只能由钢结构企业承担。但由于建筑企业资质设定的局限,造成了事实上的违法转包,工程承包主体不清、管理关系不顺、责任不明等问题时有发生,不利于钢结构行业的健康发展。
建筑钢结构企业有着制造和建筑的双重属性,决定着其有别于其它单纯建筑企业的独立性,在钢结构项目组织实施和运行管理中反映出来的差异性也是非常明显的。按照目前的资质管理规定,一幢建筑只要地面及以下部分为土建,哪怕地面以上部分全部采用钢结构体系,整个工程就归为土建,总承包就相应地交给有房屋建筑总承包资质的企业来管理。在目前情况下,绝大多数房屋建筑总承包企业尚不具备钢结构工程技术、加工制作条件和管理方面的能力,在这些项目的具体实施过程中,很难履行好法定的总承包管理职责。而建筑钢结构企业作为这些项目建设的主要参与者,经过近二十年的实践,虽已积累了有关工程管理的丰富经验和能力,但由于受到资质的限制,很难有所作为。
为保证工程质量和进度,许多钢结构工程实际上也全部由钢结构企业承担完成,相当一部分有实力、上规模的钢结构企业通过充实专业人员,加强专业配合,已经具备对钢结构工程的总承包管理能力,能够从工程设计、制作、安装施工完成全过程总承包管理工作,解决钢结构企业工程总承包资质的条件基本成熟。
4.结束语
鉴于以上种种原因,目前已迫切需要增设建筑钢结构企业的总承包企业资质,来承担钢结构工程的设计、材料采购、工厂制作、安装施工的全过程总包管理。让建筑钢结构企业来总包管理钢结构工程项目是较为合适的,一方面符合中国加入世贸组织后与国际建筑管理接轨的要求,并更能体现和发挥建筑钢结构企业的技术和管理优势,来实施好这些钢结构项目,以促进建筑钢结构行业的持续发展。另一方面也解决了《建筑法》所规定的总承包企业必须自行完成主体结构施工的法律要求。再者,从技术和现场配合管理上,建筑钢结构总承包企业可根据注册资金多少、技术人员的数量、技术装备状况、工程业绩及有关法律法规规定,划分为特级、一级、二级、三级共四个档级,各档级企业均应严格在资质规定的范围内,从事相应的钢结构工程总承包管理活动。通过渐进、分步实施方式解决部分具备条件的有实力、上规模钢结构企业的工程总承包资质问题,借鉴发达国家的经验,逐步推行设计制作施工一体化工程总承包管理的路子。推动钢结构行业在建设生态文明社会,实现可持续发展发挥更大作用。
参考文献
[1]姚兵同志在2009年全国建筑钢构行业大会上的讲话《站在新的历史起点上全面推进,钢结构行业新型工业化的跨越式发展》.
钢筋混凝土结构中设置后浇带技术适用于高低结构的高层住宅、公共建筑及超长结构的现浇整体钢筋混凝土结构中后浇带的施工,通过设置后浇带,使大体积混凝土可以分块施工,加快了施工进度,缩短了施工工期。由于不设永久性的沉降缝,简化了建筑结构设计,提高了建筑物的整体性:同时也减少了渗漏水的因素。
1 解决沉降差
高层建筑和裙房的结构及基础设计成整体,但在施工时用后浇带把两部分暂时断开,待主体结构施工完毕,已完成大部分沉降量(50%以上)以后再浇灌连接部分的混凝土,将高低层连成整体。设计时基础应考虑两个阶段不同的受力状态,分别进行荷载校核。连成整体后的计算应当考虑后期沉降差引起的附加内力。这种做法要求地基土较好,房屋的沉降能在施工期间内基本完成。同时还可以采取以下调整措施:
1.1 调压力差。主楼荷载大,采用整体基础降低土压力,并加大埋深,减少附加压力;低层部分采用较浅的十字交叉梁基础,增加土压力,使高低层沉降接近。
1.2 调时间差。先施工主楼,待其基本建成,沉降基本稳定,再施工裙房,使前后期沉降基本相近。
1.3 调标高差。经沉降计算,把主楼标高定得稍高,裙房标高定得稍低,预留两者沉降差,使最后两者实际标高相一致。
2 减少混凝土浇筑后凝结过程中的收缩裂缝及温度裂缝
新浇筑混凝土在凝结过程中会收缩,产生裂缝。已建成的结构受热要膨胀,受冷则收缩,会产生温度裂缝。混凝土凝结收缩的各种后浇带大部分将在施工后的头1~2个月完成,而温度变化对结构的作用则是经常的。当其变形在结构中受到约束时,在结构内部就产生温度应力,严重时就会在构件中出现裂缝。在施工中设后浇带,就是要释放温度应力,减少和避免构件中出现的裂缝。在过长的建筑物中,每隔30~40米设置宽度为700~1000毫米的施工缝,做后浇带缝内钢筋采用搭接或直通加弯做法。留出后浇带后,施工过程中混凝土可以自由收缩,从而大大减少了收缩应力。混凝土的抗拉强度可以大部分用来抵抗温度应力,提高结构抵抗温度变化的能力。后浇带保留时间一般不少于一个月,在此期间,收缩变形可完成30%~40%。后浇带的浇筑时间宜选择气温较低(但应为正温度)时,可在浇筑混凝土中按水泥重量的百分比掺微量铝粉,其强度等级应比构件强度高一级,这样可防止新老混凝土之间由于收缩量的不同而产生的裂缝,造成薄弱部位。
3 后浇带的设置要求
3.1 后浇带的设置应遵循“抗放兼备,以放为主”的设计原则。因为混凝土在凝结过程中都存在开裂问题,设置后浇带的目的就是将大部分的约束应力释放,然后用膨胀混凝土填缝以抗衡残余应力。
3.2 结构设计中由于考虑沉降原因而设计的后浇带,在施工中应严格按设计图纸留设;由于施工原因而需要设置后浇带时,应视工程具体情况而定,留设的位置应经设计单位认可。
3.3 后浇带的间距应合理,矩形构筑物后浇带间距一般可设为30~40m,后浇带的宽度应考虑便于施工操作,并按结构构造要求而定,一般宽度以700 ~1000mm为宜。
3.4 后浇带处的梁板受力钢筋必须贯通,不许断开。如果梁、板跨度不大,可一次配足钢筋;如果跨度较大,可按规定断开,在补齐混凝土前焊接好。
3.5 后浇带在未浇注混凝土前不能将部分模板、支柱拆除,否则会导致梁板形成悬臂造成变形;施工后浇带的位置宜选在结构受力较小的部位,一般在梁、板的反弯点附近,此位置弯矩不大,剪力也不大;也可选在梁、板的中部,该位置虽弯矩大,但剪力很小。
3.6 后浇带的断面形式应考虑浇注混凝土后连接牢固,一般应避免留直缝。对于板,可留斜缝;对于梁及基础,可留企口缝,而企口缝又有多种形式,可根据结构断面情况确定。
4后浇带的施工技术
4.1 模板支设 根据分块图划分出的混凝土浇筑施工层段支设模板(钢丝网模板),并严格按施工方案的要求进行。
4.2 结构混凝土浇筑 混凝土浇筑厚度应严格按规范和施工方案进行,以免因浇筑厚度较大钢丝网模板的侧压力增大而向外凸出,造成尺寸偏差;采用钢丝网模板的垂直施工缝,在混凝土浇筑和振捣过程中,应特别注意分层浇筑厚度和振捣器距钢丝网模板的距离。为防止混凝土振捣中水泥浆流失严重,应限制振捣器与模板的距离,为保证混凝土密实,垂直施工缝处应采用钢钎捣实。
4.3 浇筑结构混凝土后垂直施工缝的处理 对采用钢丝网模板的垂直施工缝,当混凝土达到初凝时(用手压混凝土表面能出现指纹),用压力水冲洗(水应呈雾状),清除浮浆、碎片并使冲洗部位露出骨料,同时将钢丝网片冲洗干净。混凝土终凝后将钢丝网拆除,立即用高压水再次冲洗施工缝表面;对木模板处的垂直施工缝,可用高压水冲毛;也可根据现场情况和规范要求,尽早拆模并及时用人工凿毛;对于已硬化的混凝土表面,要使用凿毛机处理;对较严重的蜂窝或孔洞应进行修补;在后浇带混凝土浇筑前应用喷枪(用水和空气)清理表面。
4.4 后浇带的保护措施 对于底板后浇带,在后浇带两端两侧墙处各增设临时挡水砖墙,其高度高于底板高度,墙壁两侧抹防水砂浆;为防止底板周围施工积水流进后浇带内,在后浇带两侧5 0cm 宽处,用砂浆做出宽5cm,高510cm挡水带,后浇带施工缝处理完毕并清理干净后,顶部用木模板或铁皮封盖,并用砂浆做出挡水带,四周设临时栏杆围护,以免施工过程中污染钢筋,堆积垃圾;基础承台的后浇带留设后,应采取保护措施,防止垃圾杂物掉入后浇带内。保护措施可采用木盖板覆盖在承台的上皮钢筋上,盖板两边应比后浇带各宽出500mm以上;地下室外墙竖向后浇带的保护措施可采用砌砖保护。