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随着国民经济的不断发展,在工程建设过程中,由于轻钢结构本身具备自重轻、强度高、施工工期短等独特的优点,故现已被广泛应用于工程建设领域,尤其在工业厂房中的应用更为普遍。随着轻钢结构在工程建设领域的广泛应用,其不足之处也受到了工程界的广泛关注,特别是轻钢结构在安装过程中的质量问题层出不穷,主要呈现出其复杂性、严重性、可变性及频发性等特点。
1.地脚锚栓位置偏差、螺杆损坏
1.1存在的问题
首先,在基础施工过程中,由于地脚锚栓预埋时定位不准确、地脚螺栓固定不牢靠等原因导致地脚螺栓位置偏移较大,其位置超出了《钢结构工程施工质量验收规范》要求的允许偏差,给后续的钢结构安装工序带来了严重的安装质量问题。例如某工程吊装前对其基础复测时,发现螺栓的位置偏位较大,最大误差为40mm,已超出了规范允许偏差,因此给后续的钢结构柱子的安装带来了严重的安装质量问题。
其次,在浇筑基础混凝土和基础回填时未对预埋的地脚螺杆采取有效保护措施,从而导致地脚螺栓的螺栓弯曲、螺纹损坏等现象,由此也给柱子的安装埋下了质量隐患。
1.2对策
在轻钢结构厂房的基础工程施工过程中,运用专用的预埋模板(模板根据施工图中螺栓与轴线位置关系采用δ5~δ6钢板进行制作)对地脚螺栓进行准确定位,定位后将螺栓与基础短柱的钢筋笼焊接固定。如某工程为4根M24地脚螺栓,制作的地脚螺栓预埋模板(见图1),在施工过程中先利用模板对一组螺栓相对位置定位,再利用模板控制线与轴线之间的关系将此组螺栓准确定位,这种运用预埋模板的施工工艺,既能对地脚螺栓进行准确的定位又提高了施工的效率。
图1 某工程定位模板图
地脚螺栓定位固定后,对照施工图纸重新检查螺栓的位置,经复查正确后方可浇筑混凝土,在浇筑混凝土过程中也应随时检查螺栓的位置偏差以便在混凝土终凝前及时进行调整。
钢结构施工单位与土建施工单位共同协作完成地脚螺栓预埋工作,钢结构施工单位应给予土建单位详细的施工技术交底。针对各工程特点,在地脚螺栓预埋前均对土建施工单位做出详细的技术交底。
地脚螺栓预埋完成后浇筑混凝土前均应对地脚螺栓螺牙采取一定的保护措施。采用一次性塑料袋用胶带缠绕进行包裹保护,钢结构安装时撕开地脚螺栓保护膜后,安装十分便利。
混凝土浇筑完成后的地脚螺栓应采取箱、盒等保护措施,并严禁利用已预埋的螺栓作施工牵引或矫正使用,严禁基础回填时受到施工机械或其他外力的扰动。
钢结构安装前,钢结构施工单位必须对地脚螺栓进行复测,并与土建单位做好相应的交接记录,即做好对上道工序的交接验收工作。
2.构件变形引起的安装偏差不符合要求
2.1存在的问题
对于跨度或长度较大的钢梁等横向构件,由于吊装前未对构件产生的变形及时校正以及吊装时选择吊点位置不当等原因,使构件吊装时处于变形状态,安装后导致构件安装偏差不符合规范及设计要求。
2.2对策
在构件吊装前,必须对运往现场的构件长度、水平度、垂直度和连接节点的位置等进行详细的检查,必须保证构件符合《钢结构工程施工质量验收规范》和设计要求。若当构件存在变形时,应按照规范规定和设计要求进行校正。在某工程施工过程中,跨度为30m的钢梁,钢梁截面为H1100×300×16×24的焊接H型钢,在安装前对所有钢梁截面高度、长度、翼缘板垂直度、侧弯矢高、拱度等均进行了测量,针对测量时所发现的问题进行了相应的校正,保证了构件的安装偏差在规范允许范围内。
凡是跨度或长度尺寸较长、侧向刚度较差的构件,在吊装之前应正确的选择吊点,可通过计算或试吊法进行确定,必要时按构件的结构特性予以加固,以防止构件再产生变形。在吊装30m钢梁时,现场项目部根据构件重心和现场的实际情况,合理选择吊点。由于构件较长、侧向刚度差,最终采用双机抬吊,选择四个吊点进行吊装,构件在吊装过程中未发生拱度和侧向弯曲变形,保证了构件安装的偏差在规范允许范围内。
当构件吊装就位,发现安装连接的尺寸、位置有偏差时,必须采取有效的纠正措施,不得强行安装、私自改变连接位置或尺寸。
3.钢构件防腐涂料涂装不符合要求
3.1存在的问题
钢结构涂刷防腐油漆后,未起到防腐保护作用,构件表面产生返锈、流坠、褶皱、裂纹;经漆膜测厚仪检测,防腐油漆涂层厚度不符合设计和施工规范的要求。
3.2对策
构件表面除锈处理时,应严格按照设计和施工规范要求进行处理,并保证除锈等级符合要求。
对易沉淀的油漆,必须在使用前进行搅拌,以防止产生沉淀,造成涂装不均匀。
两个厂家的油漆不得掺合使用,若需掺合使用,必须经相关试验合格后,方可使用。
配料时,必须根据试验确定的品种、数量,不得任意掺合催干剂、稀释剂,以防发生不正常的快干或慢干现象。
涂装时的环境温度和相对湿度应符合涂料的产品说明书和《钢结构工程施工质量验收规范》中的要求,涂装后应加以保护。
油漆的涂刷遍数和厚度按照设计图纸和《钢结构工程施工质量验收规范》中的要求执行,每涂刷一遍及涂刷完成后均使用漆膜测厚仪进行检测。
4.钢结构高强螺栓连接不符合要求
4.1存在的问题
图2 螺栓外露长度不统一图
钢结构螺栓的螺帽拧紧程度不一,同厚度连接件螺杆露出螺母长度不均、孔位偏差时采用气割或电焊进行扩孔。图2为某工程高强螺栓终拧后,螺栓外露长度的实际情况。
高强螺栓拧紧后扭矩值不符合设计和规范要求,产生超拧或欠拧,严重影响连接节点的可靠度。在工程施工过程中常遇到以上两种质量问题。某工程使用的高强螺栓为M20×75,根据T=K×P×d(扭矩系数K=0.128)计算得出终拧扭矩值为435kN・m,但在实际终拧时,发现扭矩扳手扭矩值却为325kN・m(属欠拧)和625kN・m(属超拧)。
4.2对策
拧紧高强螺栓时,按正确的程序依次由中间向外侧对称进行,拧紧高强螺栓的工具必须与螺栓的规格一致,严禁两人合力或用套管加大臂长的方法拧紧,以防超拧或受力不均匀。使用螺栓的长度应符合设计要求,现场不得任意更改螺栓长度和随意替换使用。
安装前,对构件上的孔径和孔距进行复核,复核后方可吊装。若孔径或孔距有偏差时,必须采取过孔冲或补焊后,重新制孔,严禁使用气割或电焊扩孔。
高强螺栓终拧,必须使用经检测合格后的专用扳手。施拧扭矩根据T=K×P×d计算得出,施拧时严格按照此值执行。
5.暗扣式屋面板、固定支架和咬口不符合要求
5.1存在的问题
暗扣式屋面板,固定支架质量差,厚度和强度不符合要求,固定支架漏设,在风力作用下,支架被拉直或拉脱,导致屋面板被掀起。
暗扣式屋面板咬口未采用机械咬口,采用人工咬口,咬口不彻底、不连续。致使工程屋面安装完成后,屋面咬口未采用机械咬口,采用人工咬口且咬口不连续,不符合要求。
5.2对策
暗扣式屋面板固定支架必须符合相关规定要求,厚度不得低于1.2mm,布设时必须每波每檩条一个,不得遗漏。
屋面板咬口必须使用与屋面板型相配套的专用咬口机进行咬口,在实施过程中,设专职的质检员进行检查。
屋面板咬口时,必须将固定支架与屋面板一同咬住,应避免固定支架属于无咬合状态。如:角驰820型屋面板边扣需与屋面板一同锁住。屋面板施工前,应明确施工步骤、安装流程,向施工人员做好技术交底工作,施工中严格按照安装流程进行操作。
6.结束语
轻钢结构厂房的安装质量问题受到诸多因素的影响,这些因素对安装质量的影响环环相扣,因此,在轻钢结构厂房从基础施工到后续的安装等工序,应在每个施工段上的各个施工过程中进行严格的控制,将误差限制在规范允许的范围内,从而保证工程最终的质量能够满足相应的规范要求。本文通过以往工程在施工过程中所出现的一系列安装质量问题,结合工程实践经验,提出了相应的处理措施,在工程实际中具有很好的实用性。
【参考文献】
[1]魏明钟.钢结构[M].武汉:武汉理工大学出版社,2002.
钢结构厂房因其施工速度快、自重较轻、承载力强、抗震性能好、结构占用空间面积较小、经济环保等优点而广受人们的青睐,如今,在工业厂房设计中已经逐渐代替了传统的笨重的钢筋混凝土结构而被普遍应用,并且在建筑工程中占据重要地位。本文结合实践经验以及具体的科学理论,论述了钢结构工程现场施工方案及技术措施,大型钢结构厂房的钢结构钢筋混凝土柱、吊车梁、钢屋架、压形钢板等钢结构的制作与安装施工技术,指出了钢结构在安装施工的过程中存在的问题,并且提出了解决措施。
1.钢结构的优势。
轻质钢结构,其自重较轻,便于运输以及安装;抗展性好,钢材的塑性及韧性均比较好,即钢结构不会因为局部过载而突然断裂破坏,此外,钢结构对动力荷载的适应性也较强。设计风格多样灵活,在梁高相同的条件下,钢结构的开间要比混凝土结构的开间大一半以上,且跨越度大;钢结构大多数采用的是螺栓连接,其结构轻,可减轻建筑物的结构质量,尤其是在地基承载力比较低及地震设防烈度比较高的地方, 其综合经济效益远远优于钢筋混凝土结构体系,钢结构的构件可以进行工厂批量化生产,施工简便,安装周期较短;从环保的角度考虑,钢结构材料属于环保型绿色建筑材料, 钢材本身是一种高强度、高效能且可回收的材料, 可进行多次循环使用,因此,对环境的污染较小。
2.钢结构的安装工艺流程。
钢结构工程的施工顺序大致为:材料检验——材料矫直——放样——切割——加工——对接——X光检验——校正——组装——焊接——校正——制孔——除锈——试装——装配——质量检验——涂层——编号、发送——现场检验——单片组装——依次吊装钢柱、水平支撑、钢屋架、钢檩条——安装斜支撑和拉条——校正——补漆——天沟安装——中间验收——安装墙面彩钢板、屋面板以及门窗——验收。
钢结构安装的工艺流程包括:测量标高和轴线——钢柱吊装——校正并固定——钢梁吊装——就位临时固定——吊装柱间支撑、钢屋架、支撑——安装檩条、天沟、面板等。
3.钢结构的施工方案及技术措施。
大型钢结构厂房的钢结构工程的内容主要包括:钢筋混凝土柱、埋设地脚螺栓、钢屋架、吊车梁、压形钢板等钢结构的安装施工技术及其安装工艺。在进行施工时,综合考虑工程的特点、现场的实际情况以及工期等多种因素,选择适当的钢结构吊装及安装设备。
(1)埋设地脚螺栓。
埋设地脚螺栓的精度对钢结构的定位有着重要的影响,必须严格控制并且保证其精度。轴线位移控制在2毫米左右,标高在2毫米左右。在进行柱地脚螺栓安装之前,将控制网的轴线投测到柱基础面上,并且全部闭合,从而全面保证螺栓的安装精度;在安装钢柱地脚螺栓的承台架子搭设好之后,再依据轴线放出柱子外边线,把所需标高抄测到钢管架子上。
(2)钢架梁吊装。
钢架梁的吊装采用的是双机抬吊法,具体方法即:首先,将钢梁拼接成整体,并且在钢梁上架设好生命线,保证安装檩条时能够在钢梁上进行安全走动;当吊装就位之后,用缆风绳将钢梁固定牢固,保证钢梁的稳定性,再吊装下一跨间的钢梁,待其安装完毕后,再安装檩条,固定钢梁,以保证钢梁不至于倾斜扭曲。工作人员以曲臂车为安装平台,并紧固高强螺栓。
(3)彩钢板安装。
彩钢板的安装应符合施工图的设计要求,同时符合相应规程的规定。其安装施工,应根据施工图设计进行,并进行工序验收。上一道工序验收合格后,下一道工序才可施工。
4.钢结构安装施工的常见问题。
(1)涂层作业。
钢结构在安装施工的过程中,应该格外注意其施工问题,因为它关系到整个钢结构工程的质量。在进行涂层作业时,温度及湿度对涂层的效果均有很大的影响。如果温度高于40摄氏度,应该停止涂层作业。因为当温度高于40摄氏度时,钢结构的构件表面涂刷油漆后会产生大量气泡, 降低了漆膜的附着力。当空气湿度过大或构件表面有结露时,同样不宜进行钢结构涂层作业。气温在5 -38 摄氏度之间最为适宜。然而,在很多钢结构安装施工时,由于一些工程负责人为了不延误工期,不考虑天气因素,即使在高温或者是暴雨天气,也坚持进行涂层作业,这实际上使涂层的效果大打折扣。
(2)钢结构体系中的问题。
就目前而言,网壳结构稳定性,其主要问题存在于怎样更好地反映轴力及弯矩的耦合效应。对于钢结构体系,其中一个重要的特点是大跨度,而在大跨度结构设计中,整个钢结构体系的稳定性受到很多不确定因素的影响, 当前结构上的问题大多数以确定的结构参数、随机荷载输入为主要关注点, 但在实际的工程之中, 结构参数存在很大的不确定性, 因此会引起结构的明显差异。所以今后应该更加着眼于考虑随机参数的结构极值失稳、干扰型屈曲、跳跃型失稳等问题,从而不断改进钢结构体系,使得其体系更加完善。
5.解决措施及对策。
(1)改进施工工艺方法。
大型钢结构厂房的钢结构的安装施工,如:埋设地脚螺栓,钢屋架、吊车梁、压形钢板等的安装施工技术及其安装工艺,目前既有利也有弊,其综合采用了各种有效的安装施工工艺方法,但不得不承认的是,这些工艺方法都存在很多不足,最值得改进的是:工艺方法都比较复杂,应该逐渐简化。此外,还可以先进的科学技术为依靠,并借鉴国外的尖端科技以及工艺方法,不断优化自身的安装施工工艺方法。
(2)进行精确的施工测量。
首先,全面核实施工测量控制网、轴线以及标高。依据前期施工单位提供的控制点和主轴线,确定精确的地理坐标;再根据相关的测量规范要求,尽量减少测量误差,距离采用的是往返观测、角度观察以及测回,并在矩形方格网的四边,按照钢柱的间距来设置距离指标桩加密方格网,从而有利于钢柱轴线的测设;做好竖向和平面测量控制才能保证钢结构吊装的顺利完成,并最终确保钢结构工程的高质量完成。平面轴线位置的控制采用的是内控法。精确的施工测量是正确安装施工的前提和基础,由此可见其重要性。
(3)增加钢结构防腐功能。
对于防腐,主要包括防大气腐蚀以及防土壤腐蚀。钢结构一旦遭受腐蚀,则会出现渗漏水的现象,这必将影响到厂房建成后的使用与维修。因此,在钢结构表面进行涂层作业是必不可少的一道工序。一般分为底漆、过渡层、中间层和面层。不仅要控制好涂层的厚度,而且要掌握涂装材料的基本性能,从而使防腐作用更加持久。在施工过程中,更需要做好后期的工程验收,检查搭接方式、接口处理是否合格,同时,对有可能出现渗漏水的地方,也应认真做好检查验收工作,保证厂房的高质量。
6.结束语。
钢结构以其自身的优势在市场上越来越紧俏,并且被广泛应用于大型厂房等建筑工程中,发现钢结构在安装及施工中存在的问题,并且针对这些问题,提出相应的对策及解决措施,对于钢结构的合理有效的安装及施工是至关重要的。
参考文献:
中图分类号:TU391文献标识码: A 文章编号:
钢结构施工过程中可能出现的问题
近年来,钢结构材料因其环保、抗震等自身优点,在高层楼房、工业厂房、桥梁等现代建筑中得到了广泛应用。但在大量的工程建设过程中,钢结构工程也暴露出了很多质量问题。钢结构在施工过程中的常见问题有以下几种:
构件的制作问题
门式钢架所用的板件非常薄,在日常应用中,最薄可达到4毫米。多薄板的下料切割方式应当首选剪切方式,而尽量避免火焰切割。这是因为用火焰切割会使得板边产生很大的波浪状的变形。目前,H型钢材料的焊接方式大多数厂家均采用的是埋弧自动焊或半自动焊。倘若在切割时未能把握好手法,很容易发生焊接变形,使构件弯曲或扭曲。
柱脚安装问题
1.预埋件问题:整体或局部偏移;标高有错误;丝扣没有采取保护措施。这将直接造成钢柱底板螺栓的不对位,丝扣长度不够。
2.苗栓不垂直问题:框架柱脚的底板水平度差,造成苗栓不垂直,使得基础施工后预埋苗栓水平误差偏大。
3.苗栓连接问题:柱脚苗栓没有拧紧,垫板没有与底板焊接,部分位置没有露出2-3个丝扣的苗栓。
(三)连接问题
1.螺栓装备不符合要求,使得螺栓不好安装,或者螺栓不够紧固。
2.螺栓丝扣有损伤,螺杆不能顺利旋入螺母,阻碍了螺栓的装配。
3.现场的焊接问题:质量不能保证,设计所要求全焊透的一、二级焊缝没有采用超声波探伤,楼面主梁与柱没有实施焊接,没有采用引弧板施焊等等问题造成钢结构施工问题。
(四)构件的变形问题
1.构件在运输时发生变形,出现死弯或缓弯,造成构件无法进行安装。在构件制作过程中由于焊接产生的变形,构件一般呈现缓弯。在构件待运时,支垫点的不合理,如上下垫木不垂直或堆放构建的场地发生沉陷等原因,使构件产生了死弯或者缓变形。构件运输过程中因碰撞而产生了变形,一般呈现死弯等。这些原因造成的构建变形问题,使得钢结构材料在施工过程中无法正常使用,带来了施工的不便。
2. 钢梁构件在拼装之后全长扭曲程度超过允许值,造成钢梁的安装质量无法保证。拼接工艺的不合理以及拼装节点尺寸不符合设计要求等原因,造成了钢梁结构构件的不合格,在钢结构施工过程中无法进行建筑实施,质量更是无法保证。
3.构件起拱,其程度数值大于或小于设计的数值。当构件起拱数值小时,安装后梁下挠;当起拱数值大时,容易造成挤面标高超标。这种现象产生的主要原因是:构件的尺寸不符合设计要求。在架设过程中,没有根据实测值与计算值的出入对构件进行修正。此外,由于跨径小的桥梁起拱程度较小,很容易在拼装时被人们所忽视。 (五)钢结构安装问题 1.钢柱底脚存在空隙,在钢柱吊装之前,应严格控制钢结构的基础标高,准确测量,并按照其测量值对基础表面进行仔细检查找平。例如,可以采用二次灌浆法,在柱脚的底板处开浇灌孔,利用钢垫板将钢柱底部的不平整处垫平,同时预先按设计的标高安置好柱脚支座的钢板,然后再采取二次灌浆法。2.柱垂直偏差过大的问题。为避免这种问题的发生,施工所用的钢柱应严格按照计算的吊挂点吊装就位,并且必须采取二点以上的吊装方式,在吊装时进行临时固定,以防止吊装的变形。在柱就位后必须及时增设临时支撑;对于垂直偏差问题,应在固定之前予以修正。
冶金质量对于钢结构材料施工的重要性
由钢结构材料施工过程中出现的问题可以看出,在工程施工过程中钢结构材料的质量至关重要。而冶金工程质量是钢材料质量的决定因素。由此可见,冶金质量对于钢结构材料所施工的重要性。具体表现为:
(一)保证钢结构材料的安全施工
冶金工程的安全生产决定钢结构材料的安全施工。在钢结构施工过程中存在着诸多不安全隐患,其中材料质量存在问题是安全隐患中最大的问题。只有从本质上解决安全问题,提高冶金工程质量,才能在根本上防止施工过程中事故的发生。
(二)保证钢结构施工的美观
目前,有许多不法企业为节约成本,提高成本效益,在钢结构的制作工艺上大做文章。由此,出现了众多钢结构材料残次、不能正常切割等问题,完全无法达到建筑设计中的预期效果,更无美观可言。更有甚者,导致“豆腐渣工程”的产生。这不仅是对工程的不负责任,更是对人力、物力以及建筑材料等
三、钢结构施工对冶金工程的要求
(一)除锈及涂装要求
钢结构的防腐和涂层是冶金工程中容易忽略的一项工作,也是钢结构工程施工过程中的薄弱环节。这种工作方式不纠正对于钢结构的施工质量有很大的影响。因为除锈和涂装质量是否合格直接影响钢结构在日后使用期间的维护费用,同时,对于钢结构工程的使用寿命、结构安全甚至发生火灾时的耐火时间都有着深刻的影响。在冶金工程中,钢结构材料的冶炼成分配比和冶炼工艺直接影响着钢结构的防腐耐用程度。因此,钢结构施工质量对于冶金工程中防腐问题有着严格的要求。
(二)构件完好要求
钢结构构件是钢结构建筑施工过程中的根本工具,构建的完整直接关系到施工的进行。由于一些冶金工程企业的偷工减料、,工艺不精、不负责任等原因造成的钢结构构件残损、变形、质量数据不符合规格等问题,给钢结构施工带来了不便。因此,钢结构施工对于冶金工程中的构件完好问题有要求。
(三)对于钢结构自身刚性有要求
冶金工艺的不同在钢结构的自身刚性上有着切实的体现,而钢结构的自身刚性决定着施工中焊接、拼装的进行,以致影响钢结构建筑的质量。因此,依据钢结构施工中自身刚性的要求,必须做好冶金工程环节。
四、结语
从本文以上的论述中不难看出,目前我国钢结构施工过程中仍存在许多现实性问题,而冶金工程质量的良好在钢结构施工中发挥着重要的作用。针对钢结构施工对冶金工程的要求,我们应该更加重视冶金工艺,将提高工程质量放到生产的首要位置。
参考文献:
[1]李荣.谈钢结构施工全过程的质量控制[J].工程与建设,2009,(1).
中图分类号: TU37 文献标识码: A 文章编号:
引言
在经济发展、科技进步的今天,钢结构因其施工周期短,承载力大、抗灾性能好的优势,在建筑领域正扮演着日益重要的角色,被广泛运用于厂房设计中,以往的钢筋混凝土厂房正逐渐被钢结构厂房代替。但同时钢结构存在的易变形、防火性差、易腐蚀等弊端也应引起足够的重视。因此,对钢结构厂房设计问题探讨具有重要意义。
一、钢结构厂房设计的问题
1.钢结构厂房的基础问题
常见的地基基础问题主要表现为地基强度,地基变形以及地基破坏三个方面。地基的强度问题集中在因承载力不足引起的基础稳定性不足的问题;地基的变形问题多发生在荷载地基易出现不均匀的沉降、过大变形的软土、膨胀土、湿陷性黄土以及季节冻土等地区;地基的破坏问题主要呈现为局部或整体的剪切破坏及冲切剪切破坏等形式。在进行钢结构厂房基础的设计时应着重注意这些问题。
2.门式钢架柱网的尺寸及结构体系的设置问题
钢结构厂房工程所包含构件的数量会对工程的施工进度以及工程造价产生直接影响,厂房门式钢架柱的间距设计应首先满足厂房的使用要求,门式刚架柱的间距宜设计为8-9m,当钢架的柱间距设计为9m时,工程所需檩条、钢架等构件的数量会较6m柱距时会减少三成,这对于缩短工程周期、降低造价具有重要意义,与此同时,钢架柱的间距会影响到工程的跨度,最大跨度的设计不宜超过36m。其次,钢架柱结构体系设置问题,钢结构厂房的檩条、墙梁等构件作为钢架间的连系部分,支撑着厂房纵向与水平方向上的荷载,由于纵向水平力由厂房的支撑体系承受,因此屋盖的横向支撑应在各个温度区段的端部柱间或合理设置,使厂房整体形成稳定的空间结构,在门式钢架轻型结构的厂房的横向与纵向温度区段的选择上,横向温度区段不宜超过150m,纵向不应大于300m。
3.钢屋盖系统的设计问题
钢屋盖大部分的承重构件由细长、壁薄的杆件组成,截面的形状较为复杂,节点的应力相对集中且存在偏心,在进行屋盖系统的设计时,计算荷载与计算简图接近于计算的极限状态,系统构件承载力的安全储备有限,相应的系统对于温度、超载及腐蚀的作用十分敏感,偶然的因素就可能导致其失效,加之受构件制造、安装及使用过程中各种负面作用的影响,钢结构厂房的屋盖极易成为破坏最严重的部分,钢屋盖破坏多表现在,屋盖倒塌、杆件及节点板变形或开裂、屋盖支撑弯曲、挠曲超标以及析架杆件断裂等方面。
4.吊车梁系统的设计问题
吊车梁系统是钢结构厂房的重要组成部分,包括吊车梁、吊车轨道与连接、制动结构等部分。吊车梁的受力情况十分复杂,加之吊车的垂直与侧向力均具有动力特征。受疲劳与冲击作用的影响,吊车梁系统的计算方式与计算简图与实际应用情况存很大的差异,与屋盖系统相比具有更多的不稳定性,系统整体的可靠性与耐久性最低。钢结构厂房柱系统的设计应力要比实际应力小很多,柱体的安全储备较大,荷载同时出现的概率相对较小,柱体因承载能力不足而发生破坏的情况并不多见。
5.檩条、墙梁与拉条问题
轻型钢结构厂房工程的檩条、拉条与墙梁多选用Z形、C形的实腹式冷弯薄壁型钢材,这种类型的钢材具有整体刚度较好的优点,截面的回转半径与惯性矩较大,可以充分发挥材料性能,同时,该型材截面的抗扭刚度较小,对荷载偏心较为灵敏,在设计过程中应注意型材可能出现约束翘曲应力与扭转变形的问题,在檩条、拉条、墙梁等围护构件的设计上应注意以下问题:(1)风荷载的标准值应按规程规定计算,为减少工程施工中的不便,应避免使用双层拉条;(2)檩条受风吸力的影响,下翼缘承受压力时,可通过稳定计算进行解决,檩条的稳定性可通过《钢结构设计规范》中的公式进行验算。
二、钢结构厂房存在问题的预防措施
1.提高厂房的耐火性能
钢材对厂房的耐火性能产生直接影响,由于钢材不耐高温,在高温环境下,钢材自身的强度会明显下降,造成钢结构组成构件变形甚至出现失效的问题,因此,应最大限度提高钢结构厂房的耐火性,避免在发生火灾时,厂房立即出现失效、倒塌的现象。提高钢结构的耐火性能,除通过改变钢材制造时的材料组成元素,改变钢材自身的结构与金相组织,提高钢材的耐火性与耐候性外,在施工过程中通常使用喷涂法提高钢结构的耐火性,对喷涂厚度进行合理设计,并按设计值喷涂。喷涂法作为最经济且最有效的方法,施工速度较快,尤其适用于复杂形状的钢构件。但同时该方法具有表面粗糙、清理难度较大的缺点,施工过程中应借助一定的设计手法进行修饰。
2.加固钢结构
在钢结构厂房的设计过程中,需着重考虑钢结构的稳定性,钢结构的加固可通过改变结构的方式得以实现。根据钢结构的分布,合理改变其荷载、节点性质与传力途径,通过附加杆件与支撑,加以预应力以及加强空间的协同工作等措施对钢结构进行加固。
3.屋面与支撑设计
为提高钢结构厂房的整体刚度,保证厂房整体的稳定性,避免杆件发生过大变形、压杆出现失稳的问题,应合理设计钢结构的形式、设备的分布及温度区段长度等因素,使厂房支撑系统稳定可靠。可于厂房温度区段稳定的柱间进行支撑系统的设置,协调布置实施屋盖的横向水平支撑。厂房的下柱支撑应尽量设置在温度区段的中间部位,使吊车梁等构件能够随温度变化向区段的两端自由伸缩。钢结构屋面当前主要有由两层彩色的压型钢内夹保温棉组成的刚性屋面与由彩钢板内板、保温层、隔气层与卷材防水层组成的复合柔性屋面两种形式。
4.合理设计温度伸缩缝
温度变化会导致钢结构厂房发生变形,使钢结构出现温度应力,当钢结构厂房的平面尺度较大时,为避免钢结构出现较大的温度应力,应将温度伸缩缝合理设置在厂房纵横两个方向上,根据钢结构规范确定区段的距离。一般情况下通过设置双柱的方式进行温度伸缩缝的处理,可在屋架支座处对纵向温度的伸缩缝进行滚动支座设置。
5.钢结构防锈处理
由于钢结构的表面直接暴露于大气中,易发生锈蚀现象,而潮湿或存在侵蚀性介质的环境,会加速厂房的锈蚀。钢结构厂房设计时必须重视各个组成构件防锈处理问题,应结合钢结构的侵蚀介质与环境条件情况,在钢结构的总图与工艺布置、材料的选择方面加强设计,保证试用期内厂房结构的安全。防锈处理多结合环境与涂层性质的不同,进行防锈底漆和面漆涂装的层数与厚度,充分发挥涂层在预防锈蚀方面的作用。
三、钢结构厂房安装
目前钢结构安装方法主要有:机械安装、土法安装、土机结合安装、顶升安装、提升安装、滑移安装三大类,安装好钢结构厂房需做到:严把材料关;严把人员素质关;钢柱的安装;钢结构的连接;.预埋地脚螺栓偏位;构件拼装偏差;钢结构防火;钢结构防腐;钢结构屋面防水;钢结构保温。
钢结构在厂房搭建中具有施工周期短、施工简单、成本低廉以及能够快速投入使用等优势,但是对于安装施工的质量有着非常严格的要求,尤其是对一些钢结构厂房安装的重点环节,只有加强现场施工过程中的质量控制才能最大限度的确保钢结构厂房的结构稳定性和使用安全性。
结束语
总而言之,钢结构厂房的设计与安装时,应根据厂房的自身特点与需要合理选择结构形式与材料,避免盲目设计,以设计出结构合理、造价经济、低碳环保的钢结构厂房。
参考文献:
[1]刘霄,杨红旗,杨国海.轻型钢结构厂房的设计与研究[J].山西建筑,2006-07-10.
1 概况
上海梅山钢铁股份有限公司磁性材料厂(以下简称“磁材厂”)2万吨预烧料生产线是以热轧铁鳞为主要原料,通过烘干、氧化、配料、球磨、烧结、冷却等工艺生产铁氧体磁性材料。配料系统主要由料仓、控制阀门、称重传感器、输送螺旋、输送皮带等主要设备构成,主要功能是完成原料与小辅料配比过程,配料系统稳定性和配料精度,是影响产品质量好坏的关键控制环节。
2 配料系统现状及精度偏差原因分析
从2013年6月份开始,配料系统料仓出现下料不畅,且精度出现较大偏差,每个班次都会出现几组配料不合格,经过数据收集与分析,配料准确率只有91%,对产品质量有很大的影响。通过对配料过程各个环节现场检查和设备厂家技术指导分析,确定配料系统出现偏差主要有以下原因:
1) 钢平台的刚性不足,钢梁变形较大,在配料过程中随着配料量的增加,配料精度偏差加大。
2) 配料钢结构平台与主厂房钢结构相连,未独立分开,由于配料系统精度要求较高,其它设备振动会影响配料精度。
3) 所用配料秤量程是实际料量的2倍,对于计量较少的物料存在精度不足。
4) 小辅料配料输送螺旋受场地空间限制,选型长度较短,在配料过程中会出现冲料,影响配料精度。
5) 配料料仓下料口为方形口,易出现下料不畅,造成料量不稳,影响配料精度。
3 解决方案与施工难点
(一)解决方案:原配料系统设备安装在厂房钢结构上,而且小辅料配料精度要求较高,其它设备振动对配料精度有很大影响。为彻底解决振动干扰,必须重新浇筑基础,安装钢结构,将配料设备安装在新建钢结构上,形成独立的配料系统,阻断振动传递路径。经过多次现场勘验及方案论证,针对问题产生原因,形成了一套切实可行的的解决方案:
1) 为消除钢梁变形和其它设备振动对配料精度的影响,重新浇筑混凝土基础,安装钢结构配料平台,将配料秤等设备安装在新建钢结构平台上,脱离与厂房钢结构连接,彻底消除其它设备对配料精度的干扰。
2) 根据计量设备选用标准,选用与实际料量相匹配的配料秤,更换现用配料秤。
3) 小辅料配料平台改造,安装长度较长的输送螺旋,解决配料过程冲料。
4) 更换现用配料料仓,选用锥度更小、下料口为圆形的不锈钢料仓,解决下料不畅问题。
(二)施工难点:本次工程为在线改造,在不影响大生产和其它设备运行的同时,合理安排施工内容,利用有限的生产间隙时间完成旧设备拆除,新设备安装。钢结构施工,受场地局限无法采用吊装机械进行吊安装,只能采用卷扬机配以手拉葫芦进行吊安装,且不能妨碍生产;故具有施工场地狭小,安装难度大,耗用人工多等特点。因此,施工前必须组织施工人员认真勘察每一个作业点,熟悉、掌握每一道施工工艺和质量要求,做好充分的准备,合理安排、密切配合、才能确保工程顺利完成。本次工程设计新建钢结构平台3层,钢材型号为Q235B、钢梁用材为HN400*200、钢柱用材为Φ426*8钢管,安装高度9.3m,钢结构制作完成后运至现场拼装。受厂房钢结构平台局限,Φ426钢柱必须分割为3段再进行现场组装,在不影响原厂房结构安全的同时,在各层平台开孔,确定安装中心,将钢柱安装在新浇筑的混凝土基础上。为确保施工质量及安全,主要采取了以下施工方法及措施:
1) 基础混凝土工程:由于施工场地作业空间狭小,无法采用机械施工,只能采用人工放坡的方法开挖和外运;土方开挖前,组织技术人员进行地下管线确认,确认完毕具备施工条件以后,方可动工开挖。土方在开挖过程中按现场技术人员要求放线开挖,做到有顺序施工,由于地坑位于原厂房内,所挖土方必须随挖随运(厂房内无地方堆放,回填时再回运),严格控制好标高,以防超挖;并在地坑北面预留一个500*500*500的集水坑和临时排水沟,用来降低坑底渗水。土方开挖好后,进行验槽后方能进入下道工序施工。在开挖前用钢栏杆进行围护,以防闲杂人员进入。
2) 钢结构施工:基础达到规范要求强度后,进行钢结构吊装。安装前应检查复核其定位轴线,基础标高、安装螺栓规格、位置是否符合设计要求和施工验收规范。钢柱、钢梁吊装,吊耳焊接在原有的钢结构梁,检查原有钢结构的牢固程度,吊装用2T手拉葫芦起吊,柱子安装到位后首先临时固定在原有的钢柱上,然后进行钢梁的安装,钢梁的吊装方法同钢柱。作业期间严格执行动火管理制度,由专人负责监火,防止火灾事故发生。根据厂房平台层高,将钢柱分为3段,每层4根,共计12根。第一段安装在预先浇筑好的混凝土基础上,确定好中心位置和垂直度后,将钢柱底板与混凝土基础预埋钢板焊接牢固,安装柱间支撑。第二段钢柱从平台一侧用手拉葫芦导入安装位置,与第一段钢柱进行组对、焊接,定位好以后需测量整段钢柱中心位置和垂直度,防止安装误差累计超差,造成返工处理。第三段钢柱安装与第二段相同,定位好以后,需要测量整段钢柱中心位置和垂直度。钢柱安装完成,进行钢梁吊装,需要注意的是,此时新钢结构平台已经形成,但生产还在进行,配料系统依旧还在使用,还不能将配料平台与厂房钢结构脱离,需要与生产协调最佳停机时间,争取在不影响生产的同时,完成最后一步:钢结构平台切换与设备安装。
3) 设备拆除、安装:在生产备料充足的条件下,利用生产间隙时间,将配料系统平台与厂房钢结构连接拆除,安装在新建钢结构上。设备安装位置处于平台与输送皮带之间,作业空间狭小,设备拆除、安装时很容易对已经安装就位的设备造成损伤。这一施工阶段,必须充分利用生产间隙时间,完成设备安装、调试,在合理安排施工内容同时,加强现场监管,避免发生意外情况影响生产线生产。
4) 安全防范措施:根据本次工程施工难点,制定周密的安全措施,也是本次工程顺利竣工的关键环节。配置专职安全员,负责日常安全生产工作,各职能部门在各自相应的工作范围内,对安全生产负责,使工程施工得以安全顺利进行。班组中严格执行班前、班中、班后检查的“三检制度”,及时排除各种隐患。各专业施工开始前,实行两级交底,即项目技术负责人对各专业工长进行安全技术交底,专业工长对生产班组进行安全生产实施措施交底,保证每一位施工人员熟悉作业范围危险源,提前做好防护措施。
4 结束语
本次工程2013年10月4日开始混凝土基础施工,11月1日施工结束,对配料系统原来存在问题进行了针对性的解决,充分利用厂房位置进行合理布局,保证了工程安装需要,施工质量较好,现场施工未发生质量和安全违规行为。该项目按时间节点竣工,配料系统稳定性和精度有较大幅度提高,通过改造前后配料数据统计与分析,改造前配料准确率91%,改造后配料准确率97%,改造后配料准确率提高了6个百分点,产品质量得到了可靠保障。同时,小辅料配料时间由原来需要5分钟,缩短为2分钟,配料系统设备功能精度也较原来有了进一步提高。
梁柱的连接与安装是钢结构施工中一项重要的施工项目,现如今,建筑施工中采用多跨门式钢架时使用斜梁焊接的方式或者采用中柱的方式,这样的方法进行钢结构的施工工作,常常会偏离设计图,在实际中对使用造成不便,甚至还可能引发安全事故。为此,在钢结构梁柱连接、安装施工过程中,要严格按照施工图纸进行施工,施工过程中,发现连接板的厚度需要进行更改,加厚或者是加宽的情况时,需通过焊接的方式来加宽加厚,焊接过程中要注意,按照倾斜度进行焊接,梁柱的焊接工作,对焊接的厚度与宽度要求严格,因此,负责焊接工作的施工人员要有专业的焊接技术,按照要求进行焊接,保证焊接质量达到规定的要求。
2做好柱脚制作与安装工作
在钢结构建筑施工过程中,进行吊装施工要注意的是人为因素的控制,吊装施工中,常常因为人为因素,对钢结构质量造成影响,致使钢结构发生侧向外力现象。该现象在施工当中较为常见,要避免该现象的发生,在预埋螺栓施工中,就要注意钢柱侧边螺栓位置是否准确,是否出现过度靠边的现象。预埋螺栓工作中,施工人员常常忽视预留位置,而预留一定的位置,对提高工程施工质量具有重大的意义。在钢结构施工中,采用到混凝土短柱,在设计上,注意混凝土短柱的强度,保证其强度达到相关要求之后,开展钢结构的吊装工作。施工人员在施工过程中,发现存在抗剪槽等现象时,正确的处理方法是进行柱脚承载拉力的计算,计算承载拉力大小是,承载拉力是否可满足相关要求和良好的控制受力水平。若是没有进行抗剪件的处理工作,需要计算的是吊车水平荷载、水平地震荷载,这两项均要计算,掌握荷载情况,了解柱脚承受的荷载大小,从而保证柱脚的施工质量。
3做好檩条等构件的安装工作
钢结构技术在建筑当中已得到广泛施工,钢结构施工中,安装工作直接关乎着工程质量,钢结构施工重点就是在于安装工作,安装工作中,施工人员为了加快安装速度,常常把檩条、檩托板的螺栓孔径,私自将其扩大,或者是增加长度,这样虽然便于安装,但是对钢结构的稳定性却造成不良影响,因此,为了安全起见,该方式不可采用。檩条在钢结构施工中的作用是进行屋面板的支撑,对于悬挂墙面板而言,其作为一种挂件,并作为整个刚接梁柱隅撑设置。建筑施工中,若是设置了隅撑,就可将钢架平面外的长度适当减少,可提高钢架平面外的稳定性,但是不可忽视的是,檩条、檩托板这两者,只要一者的孔径长度超过规定长度,隅撑将失去本身的作用。此时,施工人员将隅撑角钢、钢梁腹板相焊接,当钢架受到侧向力的作用时,腹板就会受到水平力的作用,致使钢梁失去稳定性。
4做好钢结构建筑施工中高强螺栓安装及其他技术控制
工作在钢结构建筑施工工作中,高强螺栓安装是重要的一项工作,进行高强螺栓的安装,需要严格按照相关程序进行,安装时,根据高强螺栓型号进行安装,将高强螺栓顺利地安装进入孔中,若是扭剪型的高强螺栓,注意安装时需要将有垫圈的倒角与螺母对应。安装螺栓主要螺栓穿入的方向,并且一定要自由进入,不可采用气割的方式来增加孔径,增加孔径应该使用刀绞的方式,孔径增加之后,采用砂轮机将孔边缘的毛刺清除。另外,高强螺栓安装还需要注意,不可在下雨天气里进行安装,安装完毕之后,做好检查工作,查看高强螺栓是否安装到位,并做好相关的记录工作。为了保证工程的施工质量,务必要按照施工图纸进行施工,施工图纸在整项工程当中,起到了指导的作用,若是施工图纸出现问题,钢结构建筑工程在施工中必然存在质量问题。为此,施工前期,进行图纸的绘制工作时,对钢结构图纸给予高度重视,图纸绘制完成之后,技术人员与施工人员等,联合进行审核,确保图纸的实用性与准确性。为了保证图纸的准确性,可以将图纸由施工单位、设计单位进行负责,这两个单位负责图纸的绘制监督工作,图纸绘制时是否满足设计要求,是否达到质量要求等,都由这两个单位负责。而图纸的审查工作,需要具有专业技术的检查人员负责,检查人员认真查看图纸,而其他的工作人员对图纸的内容要了如指掌,当发现图纸存在问题时,立马召开会议进行研讨。另外,负责钢结构建筑施工的工作人员,必须要具有一定的建筑技术,钢结构建筑与混凝土结构建筑不同,对技术要求较高,只有具有专业施工技术的施工人员来完成施工工作,才可确保工程质量。
【中图分类号】 TU71 【文献标识码】 A 【文章编号】 1007-4244(2014)03-193-2
一、建筑钢结构工程特点
钢结构在建筑工程中的应用,以其重量轻、强度高、工期短、造价低等优势突出,然而在建筑钢结构安装施工过程中,施工作业人员始终处于高处、洞口、临边等危险程度较高的环境中,施工所需要的工程构件、施工机具、材料与安全防护设施材料均需要吊装吊运,且工程管理人员与作业人员始终处于立体交叉作业环境中,为保障作业人员及管理人员的安全,避免出现安全事故,必须要做好钢结构安装施工安全防护工作。建筑钢结构工程高危险性,要求施工企业合理策划安全防护工作,实现钢结构安装施工安全性,保障钢结构施工质量。
二、建筑钢结构安装施工安全防护要点研究
(一)钢结构安装施工前安全防护要点
在施工人员进入到施工现场之前,需要做好安全教育和安全交底工作,安排专职巡视人员,不允许不戴安全帽进入施工现场现象发生;保证起重作业人员、吊装作业人员等接受并通过专业考核,持证上岗;在钢结构安装施工之前,进行安全网、安全带、索具、防护设施等检查,保证安全防护设施质量;在进行正式吊装之前,应合理安排吊装顺序并安排试吊,对试吊过程进行监控,及时发现存在问题并予以解决;根据现场实情,合理设置挂钩数量满足安全平网悬挂要求;为方便工作人员登高,应在吊装钢柱之前在钢柱上设置登高钢梯,于钢柱顶端设置安全防坠器,在安全防坠器绳端与拉线连接,并将拉线设置到钢梯上部;在吊装钢梁之前,于钢梁两端设置1.2m高∠50×50角钢(或Φ48×3.5钢管),角钢安置钢丝绳作为安全母索,一般要求钢丝绳直径不小于6mm。
(二)钢结构安装施工过程中安全防护要点
1.吊装作业安全防护要点。在建筑钢结构安装施工中,应尽量在地面上完成钢结构部件组装工作及涂装工作,减少高空作业量;保证吊装操作人员持证上岗;保证吊车司机与信号工之间的信号统一,在吊装之时将吊车支腿完全伸出,保证吊车稳定性;钢结构构件绑扎工作应由专业人员来完成,确保钢结构构件绑扎牢固,并做好护角;在吊装起吊时,应严格控制重心位置,避免钢结构重心偏移引起倾翻或滑坠等事故;在起吊过程中,合理设置溜绳,安全管理人员加强现场监督,起重臂下严禁站人;按照规范进行施工操作,在钢柱吊装后应及时安装钢梁或撑杆,于钢柱四周安置缆风绳以防止钢柱倾倒。
2.高空作业安全防护要点。高空作业人员在空中行走,必须要应用双钩安全带,切实保障高空作业安全。高空作业人员应做好双钩安全带佩戴工作;将安全带挂钩与安全绳挂接;当工作人员位于柱顶时,将安全带挂钩挂在安全母索上,保证挂接质量后方可进行高空作业或高空行走;在完成梁、柱安装作业后,及时在钢梁上设置走道板;做好安全平网设置工作,选择外挑式安全平网设置形式;考虑到安全平网在檀条安装时会对檀条上料作业带来一定影响,为此要求根据檀条安装进度,及时增设安全平网;在完成安全平网设置后,需要对其进行强度试验,保证安全平网可以有效发挥作用;在工程施工危险区域设置警示牌和警戒绳,避免造成意外伤害;在雷电、大雨、大风等恶劣环境下应停止钢结构安装施工。
在进行钢结构高空作业时,要求操作人员必须正确使用安全带,挂好挂钩以保证作业安全,防止出现高空坠落安全事故。考虑到建筑钢结构安装施工多为活动状态,应用普通安全带很难满足高空作业要求,为此,应尽量选择应用带有速差自控器安全带,如坠落自锁装置可以有效发挥保护作用。在应用自锁装置过程中,应保证其设置准确,自锁装置应始终位于操作人员攀爬上方;为避免作业工具坠落,应通过安全保护绳将工具栓挂于稳固结构之上;对高空作业中可能坠落物品采取固定措施;在焊接作业时应安装接火花斗,避免引起灼伤事故。
3.起重作业安全防护要点。在建筑钢结构施工中,因起重机械操作不规范引起的安全事故较多,为保障钢结构施工安全性,需要强化起重机械作业安全防护工作。为此,在起重机械作业之前,应安排专业人员进行机械设备状态及性能检查,保证机械设备运行质量,防止出现突发事故;保证起重机械操作人员经过专业技术培训,并通过考核获得操作证书;在吊装作业过程中,吊机操作应安排专业人员进行指挥,并严密监控吊装作业过程;起重过程,工作人员指挥手势应准确,所发指令响亮,操作人员精神集中,根据指挥人员指示进行操作,在出现突发事件或非机械故障后,应避免突然停止操作,吊机操作人员不得擅离岗位;起重机械臂下严禁站人;在恶劣天气环境中应停止吊装作业。
4.临边及洞口安全防护要点。针对地平面电梯井、管道井、边长超过1.5m的洞口均应设置防护栏杆,防护栏杆设置高度一般为1.2m,多应用脚手架管,于洞口位置设置水平安全网;于防护栏杆外部设置密目式安全立网;在洞口临边设置水平安全网,保证人员安全;于洞口内设置平网,可以防止物料坠落;在平台施工作业时,需要将二层平台钢梁间挂满水平安全网,避免上一层施工中出现坠落事故;悬挑作业施工时,为避免高空坠落,需要设置脚手管进行支撑,并悬挂双层水平安全网。
5.钢丝绳安全防护要点。在建筑钢结构施工过程中,需要保证钢丝绳质量,以确保钢结构施工安全性。安排专业人员定期进行钢丝绳检查,做好钢丝绳安全防护工作;在施工中严格执行钢丝绳应用强度标准规范,按照吊装作业其构件类型,合理选择与之相匹配的符合规范要求的钢丝绳;在吊装大质量物体时,不允许应用小型号钢丝绳,以防止出现安全事故;在每次吊装前后,应进行钢丝绳质量检查,如发现钢丝绳出现露芯、断股、散股等问题,应及时更换。
(三)建筑钢结构施工中其他安全防护要点
1.钢结构施工临时用电安全防护。建筑钢结构施工,需要依赖较多的电力机械设备,为此,做好防触电措施,也是建筑钢结构施工安全防护的重要内容。在建筑施工现场,其应用电力多为高压电,一旦出现触电事故,则会带来严重的后果。在建筑工程施工中,应严格按照《施工现场临时用电安全技术规范》等相关要求进行临时用电管理,要求建筑施工现场用电系统应设置为三级配电两级保护的TN-S接零保护系统,对于电箱应设置明确编号,并落实到个人;安排专业技术人员进行电力系统安装、维护与管理工作,禁止非电工人员拆改电路;施工现场所应用的设备应符合电力施工要求,保证电力系统中电箱内部电闸与保险丝等配置与额定电流相适应;进行机械设备保护接零与重复接地保护;在专用开关箱中设置隔离开关、二次触电保护器、漏电保护器等;电缆走线应采取架空绝缘方式,不允许出现拖地应用现象,定期安排检查工作,避免电缆出现表皮脱落,引起漏电事故;在施工时间结束后,应及时进行临用电源检查,并关闭电源;安排专人值班,充分保障建筑钢结构用电安全。
2.建筑施工现场防火防爆问题安全防护。因建筑施工现场设备种类及数量较多,在一些施工环境中存在着一些易燃易爆物品,存在着火灾及爆炸安全隐患。为此,应做好防护措施,保障施工安全。要求在建筑施工现场配备干粉灭火器,并张贴灭火器使用说明,在日常作业中,应进行灭火器使用演练,保证施工人员能够熟练使用灭火器;在钢结构施工过程中,如需要进行高空焊接作业,则必须对焊接作业环境进行检查,保证在焊接火花迸溅范围内不存在易燃易爆物,合理安排隔离火花装置;小心搬运各类气瓶等设备,与火源应保持10m以上距离;将易燃易爆物品合理安置在安全位置,加强现场管理。
3.吊装结构失稳预防。在钢结构施工中,吊装结构稳定性直接关系着施工安全性,吊装作业后如出现结构失稳问题,则会对施工作业人员的人身安全造成严重威胁。为此,应做好吊装结构安全防护,避免出现吊装结构失稳问题。在完成吊装作业后,需要对构件安装稳定性进行检查,保证其稳定性的基础上再拆除其余稳固装置;保证构件吊装结构符合工程施工规范要求;做好支撑,避免出现结构失稳问题,实现钢结构施工安全及质量。
三、结语
钢结构在建筑工程中,其优势较为明显,如强度高、重量轻、抗震性能好、施工工期短、跨度大、经济合理等。然而在建筑钢结构安装施工中,操作人员始终处于高度危险状态,且钢结构施工构件、材料及设施防护均需要进行吊装吊运,给施工安全防护带来困难。为保障建筑钢结构施工安全及施工质量,应做好钢结构施工安全防护工作。以吊装作业、高空作业、起重作业、临边及洞口、钢丝绳、临时用电、防火防爆等为安全防护要点,对钢结构施工安全防护要点进行研究。实践证明,采取合理的安全防护措施,可以保障建筑钢结构施工安全,实现施工质量及综合效益。
参考文献:
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Abstract: steel structure engineering for its low cost, good structural performance, fast construction speed, etc., have appeared in industrial plants, residential quarters, bridge engineering, traditional masonry or concrete frame buildings. Because the steel structure engineering in the construction industry is widely used, its construction quality has got more and more attention, how to control the construction quality of steel structure project has attracted industry attention. Therefore, this article on the steel structure of the main problems in the construction are elaborated, and the steel structure construction quality control to put forward some feasible measures.
Key words: quality control of steel structure construction
中图分类号:TU391文献标识码:A 文章编号:
1引言
国际上最早的钢结构应用出现在美国的芝加哥保险大楼;而在我国其最先出现在上海国际饭店。但由于经济和建筑技术的落后,我国的钢结构应用技术一直没有得到发展,直到上世纪90年代,随着我国钢材产量的不断上升,以及钢结构应用技术在现代建筑领域的广泛应用,同时还有新材料、新技术、新工艺、新设备和新设计理念的飞速发展,使得钢结构体系对现代建筑领域产生了深远的影响。虽然现在的钢结构体系中仍存在着一些不完善的地方,但这并不能成为影响钢结构体系成为未来建筑结构体系中的主干体系。基于此,本文通过分析影响钢结构施工质量控制的主要因素,探讨和提出了一些可行性的质量控制策略。
2影响钢结构施工质量控制的主要因素
影响钢结构工程施工质量的主要因素有:施工前控制不力和施工过程中普遍存在的一些问题。
2.1施工前控制不力
这个影响因素主要是由于在施工前没将准备工作做到位,从而导致在钢结构施工过程中出现这样那样的问题。其主要表现为原材料的质量不达标,或是在进料前没有对原料和设备进行审核, 也可能是审核的不够严格。除此之外,钢结构的工程设计质量达不到工程实际稳定性和强度要求;在设计单位的选择上缺乏科学性,为了达到降低设计费用的目的,选用了资质不够的设计单位;人员的配置带有随意性;在进行施工图纸审查时,审核人员对实际情况不熟悉,对重要的节点位置没有进行认证。以上这些都是由施工前的准备工作做的不到位而引起的。
2.2 施工过程中普遍存在的一些问题
由于钢结构工程施工是一个复杂的过程,设计的人员、设备及材料众多,因此在施工过程中会出现很多这样那样的问题。这些问题总的归纳起来,主要表现为以下几个方面:第一,钢结构材料的预制控制不力,从而造成有的钢材尺寸达不到施工要求,出现了一些构件的偏差不能够满足规范要求的现象。第二,焊接的质量不过关。这主要是由焊工的技能不足造成的,其不能严格按照焊接工艺要求进行施焊。第三,钢结构安装时质量控制不力。在进行钢结构安装前,未对基础定位轴线、地脚螺栓位置、基础轴线和标高等进行详细检查,因而造成基础的验收不能满足施工规范要求。第四,没有统一的资料管理标准。由于各个钢结构施工单位风格迥异的资料整理方式,因此形成不了统一的资料管理标准,从而不便于工程资料的整理、审查和保存。
3钢结构施工质量控制措施
基于以上对钢结构施工过程中影响施工质量因素的分析可知,要想达到对钢结构工程施工质量的控制的目的,需要采取以下措施:
3.1施工前期的质量控制
对施工前期的质量控制主要有强化和落实施工图纸的会审工作和认真审查钢结构施工组织设计两部分组成。
强化和落实施工图纸的会审工作。由于图纸是进行工程施工的根本依据,因此工程
开工前项目监管机构要组织管理人员熟悉工程图纸以及与项目施工有关的规范标准、工艺技术条件,充分领会设计意图。除此之外,监管机构还要组织专业技术人员对图纸进行会审,检查施工图纸是否存在问题,争取把问题解决在施工开始之前.从而减少因图纸问题对工程质量、进度的影响。
认真审查钢结构施工组织设计。施工组织设计是全面指导工程施工单位具体实施的
技术性文件,其完善程度将直接影响工程的质量和进度。因此,对钢结构安装工程的施工组织设计审查要有重点和针对性。审查的重点内容有:①质量保证体系和技术管理体系的建立;②特殊工种的培训合格证和上岗证,③新工艺的应用;④对工程项目的针对性;⑤质量、进度控制的措施和方法;⑥施工计划(工期)的安排。
3.2加强现场施工过程中的质量控制
由于现场施工过程中的质量控制是钢结构工程质量控制的核心,因此在施工过程中必须做好以下几个方面的工作。
1)重视钢结构基础工程的质量控制。
钢结构基础工程的质量控制一般指的是钢结构基础预埋螺栓的质量控制。预埋螺栓作为整个工程施工的第一步,也是极为关键的一步,是整个工程的基础。在进行基础预埋螺栓施工时首先要熟悉图纸,详细了解图纸的意图,并制作安装模板。预埋螺栓是用两块安装模板和钢筋将其定位在柱子的主筋与模板上,从而能够保证其不受土建浇筑混凝土的施工而发生移位。这样使得每组螺栓之间的间距和高低可以控制在允许的误差范围内;同时,还应保护好螺栓丝扣,保证其在进行混凝土浇筑时不被损坏。当土建工程完工后,应使用经纬仪和水准仪对地脚螺栓的标高与轴线进行复查,并做好记录,然后交下一道工序验收。
2)钢结构主体工程的质量控制
①钢结构制作工程质量控制
钢结构中所使用的钢构件已实行工厂化生产,因此对钢构件的进场质量验收显得非常重要。对进场的材料(如:高强螺栓、地脚螺栓、钢梁、钢柱、抗剪栓钉、焊条等) 和构件,要求施工单位及时进行报验,检查构件和材料合格证及各种复验报告是否齐全有效,是否符合工程设计和相关规范的要求;同时应对进场的构件和材料进行检查验收,检查构件的外观质量(如构件翘曲变形、摩擦面表面处理情况、节点板表面损坏与变形、焊缝外观质量等)。对于钢材材质的无损检测报告和复验单要求必须是原件,虽然钢材的材质证明可以是复印件,但必须加盖生产单位公章,并说明其存放地。
②钢构件安装质量控制。
在进行柱、梁的安装时,主要对柱底板下的垫铁是否垫平、垫实;柱是否垂直与有无位移发生;主次梁的侧向弯曲矢高和垂直度进行检查。当对钢结构的安装形成空间固定的单元,并进行验收合格后,施工单位必须及时的将柱底板和基础顶面的空间用膨胀混凝土进行二次浇筑密实。最后,施工单位还要检查钢结构主体结构的垂直度与整体平面弯曲等是否符合要求。
③螺栓安装质量的控制。
钢结构工程中的螺栓连接一般由普通螺栓和高强螺栓组成。对于普通螺栓连接,要求每个螺栓一端的垫片不得超过2个,对于螺栓孔不得使用气割进行扩孔,螺栓拧紧后外露螺纹至少应超过2个螺距;对高强螺栓、重点控制螺栓的连接摩擦面应进行表面处理(喷砂处理),从而提高摩擦面抗滑移系数;另外还应控制螺栓连接副施拧顺序,以及初拧、终拧、施拧的扭矩值和螺栓丝扣外露值。在安装过程中板的接触面应保持平整,接触面必须大于整个接触面的75%,边缘缝隙不能大于0.8 mm,高强螺栓应自由穿入,不得进行敲打和扩孔;高强螺栓也不能作为临时安装螺栓,螺栓的紧固应按一个方向进行。对于每天安装的螺栓在终拧完毕后应逐个进行检查,对欠拧、超拧的螺栓应进行补拧或更换。
④焊接质量的控制。
在对钢结构施焊前,应对焊条的合格证进行检查,按说明书的要求使用,焊缝表面不得出现裂纹、焊瘤。对于一、二级焊缝不得存在夹渣、气孔、弧坑裂纹,一级焊缝不得有咬边、未满焊等缺陷。同时一、二级焊缝应按要求进行无损检测,检查规定的焊缝和部位是否有焊工韵钢印。对于不合格的焊缝不得擅自处理,应在定出修改工艺后再处理;对于同一部位的焊缝,其返修次数不得超过2次。
4结语
由于目前钢结构工程的施工在我国还处于初级阶段,在其走向完善的过程必然会存在很多问题,因此在进行钢结构工程施工监理过程中,监理人员要真正发挥其工程监理的作用,除了要做好对各分项工程的验收工作外,还应加强对施工过程中的监督检查,只有这样才能保证钢结构工程的施工质量。
参考文献:
【关键词】高层钢结构;建筑工程;安全对策
随着我国近年来国民经济的高速发展,我国的建筑行业也应运而起。尤其是2004年以后,我国的房地产事业出现前所未有的一片大好的形式,这样,建筑行业的前途也一片光明。但是,住房紧张的社会形势依然没有转变,面临我国人均土地资源的匮乏,高层将是解决人民住房问题的良好途径。
钢结构建筑以其强度高、重量轻、抗震性能好、施工工期短、能够合理布置功能区间以及回收利用价值高和综合造价低等特点越来越深受建筑界的欢迎,尤其是在建筑越来越向高层发展的二十一世纪,钢结构已经在高层建筑中占据着重要的地位。目前,高层钢结构工程在施工科学技术上存在问题不大,主要存在的问题则是工程安全问题。面对高层钢结工程安全的三大特点:1)大部分人员、全天、整个过程都处在临边、洞口或者高处进行施工作用的危险状态;2)工程管理人员和工程旆工人员均全体的处在非常密集的相互交叉施工的环境中:3)对工程施工用到的材料,机械、工程构件以及各种安全防护的器具都需要进行吊装或者是吊运。本文主要针对我国高层建筑钢结构工程如何对工程施工安全制度进行完善以及工程施工过程应该采取的安全措施和需要注意的事项进行简单的探讨。
一、高层建筑钢结构工程施工安全制度的完善
科学有效的施工操作规范和保障体系应在企业中被建立。高层钢结构工程中各环节,比如:安装与防护工作中,安全施工责任人应该明确以法律效力文字性材料出现,建立一个以项目经理为安全施工第一责任人,全面负责现场的安全施工和以施工队长为安全施工具体领导者,全面负责本队施工现场区域的安全施工的安全责任模式。坚持贯彻国家劳动保护政策,严格执行各个建筑公司自己的安全、文明施工管理制度和规定。施工现场建立项目经理负责,贯彻谁施工,谁负责的制度。加强安全第一的教育,坚持班前交底,班中检查,周一例会制度。加强安全施工宣传,在施工现场显着位置悬挂标语、警告牌,提醒施工人员。进入施工现场需配戴安全帽,高层施工人员必须佩戴安全帽,安全带和施工现场必须有安全网。
定期对施工人员进行安全知识教育,以确保施工人员了解熟记以及运用所学安全施工的知识,确保自己和他人人身安全。建立一个由高层到基础建筑从业人员的安全体系。
二、高层建筑钢结构工程施工过程安全措施及注意事项
2.1、防止高空坠落
安装所使用的工具如具有扭矩功能的扳手、角磨机、撬棍等应用保护绳加强安全防范,防止这些器具不小心发生坠落。将用的螺栓垫片等小的器材随手放入到工具袋。施工作业中所有可能坠落的物件,应先将对其进行撤除或是采取加固措施。在高空用电焊或气割切割时,应采取有效的措施防止割下的金属碎屑、高温熔珠以及火花落下伤人。具体措施应包括以下几个方面:
1)现场的所有施工人员都必须带安全帽,高空作业的人员还应佩带安全带,将其系在具有足够安全可靠的地方,现场作业人员还应配备防滑鞋;2)在吊装的工作范围内应附有明显的标志,并指派专人进行管理,严禁非吊装作业人员随意入内,当起重机处于工作状态时,严禁在起重臂下站人,同时严禁施工人员在吊车起重臂回转半径内停留;3)将登高用的梯子或者吊装操作平台牢固的固定在建筑物上,吊车严禁在上面站人的情况下移动操作平台时;4)在进行吊装时.高空作业人员应站在操作平台或者吊篮上进行作业.在对钢粱进行吊装时应在上弦加设安全防护支架,确保箍工人员能够在粱上弦上进行安全的操作,严禁在没有加设任何固定的构件上行走;5)当结构的基础安装完成后,同时檩条安装就位后.需要将梁上弦的安全支架进行拆除,
2.2、防止高空坠落伤人
高空作业人员携带的各种工具比如螺栓等,需要保证良好的存放在专用工具袋中,高空递物时,要系好安全绳,严禁随便抛掷物品,防止伤人。吊装时,防止零星物品的坠落伤人。构件必须牢固绑扎,起吊点应与构件的重心重合。吊装要平稳,防止振动和摆动。吊装索具不得在构件就位前解开,防止其坠落伤人。
1)钢梁吊装时,钢粱一般为不规则的工字钢或H型钢,绑扎点较易滑动,需用特制的专用吊装钢板连接,且要将其与钢梁上弦固定。2)构件起吊时,速度要缓慢.且不能在高空长久停留,禁止猛升/降,避免脱落。3)安装构件后,要检查并确定各构件和连接的稳定和安全可靠性,然后再进行松钩、卸索。4)高空吊装对接构件时需控制好溜绳方向。5)作业在雨天进行时,要采取防滑措施.在夜间作业时要照明充足。6)松钩和卸索时,旌工人员的梯子要稳固可靠。7)物料禁止被从高空抛掷。
2.3、起重设备作业要求
使用专人指挥吊装。指挥的人员一定要能够让吊机司机清楚的看到,且指挥人要能看到吊装的详细全过程,指挥的手势要标准,声音要响亮。吊机司机应严格听从指挥人员的指挥,严禁擅自离岗。如吊装过程被中断作业,要及时处理,严禁构件长时间悬挂在空中。尽量在风力小于6级时吊装作业。吊装驾驶室再吊装过程中严禁外人进入,起重机严禁在斜坡上进行作业,严禁起重机两边高差太大。地质条件和土质差时,铺板要坚固而且面积较大,以免起重机请到。
2.4、防止吊装后结构的失稳
卸钩应在构件吊装就位后,并经过检验构建和连接稳定可靠后才能进行。屋盖吊装时屋盖系统的支撑系统要确保及时可靠的施工,以证临时结构的整体稳定。当构件长细比较大时,要有溜绳和地锚固定以构建一个临时固定稳定体系,当空间体系整体较正符合后需要把所有连接构件认真检查确保固定达标,确保空间刚度单元稳定可靠。
三、结束语
伴随着我国经济的快速发展,钢结构建筑逐渐在我国的建筑行业发展起来,刚结构的强度高、施工周期短等优点是的钢结构具有很大的发展前景,我相信钢结构会逐渐的替代混凝土结构而占据建筑市场的主体地位,因此,我们除了培养一些钢结构专业人才外,还应加大对钢结构施工过程中安全的防范,钢结构施工存在很多的安全隐患,只有对这些安全隐患做好防护措施,才能够保障施工人员的生命安全,才能促进企业的发展。
参考文献
[1] 陈道政.韩立业.李爱群 高楼顶钢结构塔楼的简化计算及设计建议 -特种结构2010
[2] 陈道政.李爱群.杨蔚彪 西安某科研楼顶钢结构塔楼风振控制的研究 -钢结构 2011
1. 前言
(1)对于中、小跨度的单层房屋结构,上个世纪九十年代中期我国开始大量采用门式钢架轻型房屋钢结构,并且逐步取代了当时普遍使用的网架结构,在这一领域的市场。门式钢架单层房屋钢结构并不是一种新的结构形式,它属于平面结构中的二铰拱、无铰拱单跨多跨结构。它的迅速发展是由于当时的形势和它本身的特点所决定的,首先当时我国的普钢年产量已经超过亿吨,有充足的原材料供应资源,工期短、价格较传统的钢筋混凝土结构也低,是典型的买方市场,符合当时在我国普遍兴起的民营企业的需要。从当时的情况来看,生产该种结构的企业也有一定的利润。同时,出台了相应的《门式钢架轻型房屋钢结构技术规程》CECS102:2002,编制出设计绘图软件如PKPM等,《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205-2001也增加了针对该结构形式工程施工质量的控制条文,随后许多生产焊接H型钢生产线设备的厂家和生产高强度螺栓的厂家在全国各地大量出现,许多配套的规范规程如《建筑钢结构焊接技术规程》JGJ81-2002、《碳钢和合金钢制造的紧固件机械性能》GB/T3098、《钢焊缝超声波探伤方法和探伤成果分级》GB11345等相继问世。
(2)这样,就为门式钢架单层房屋钢结构在我国推广提供了物质条件,市场条件,技术条件、用门式钢架单层房屋钢结构建造的单层工业厂房、仓库便于上个世纪九十年代到本世纪头一个十年风行于全国了。使用单位多了,生产厂家也多了,竞相压价,无序竞争。压价的结果,一些生产厂家便向质量要起“效益”来了。2005年之后,虽然技术条件完善了,但是质量问题也逐渐增多起来。就其中常见的质量问题本文略逑如下。
图1正态分布曲线2. 制造过程中常见的质量问题
2.1关于原材料。
2.1.1钢板厚度。
(1)门式钢架柱、梁、吊车梁多为焊接H型钢,焊接H型钢是由三块钢板焊接而成的。目前国内各厂家所用的厚钢板(25.4mm以上)为1.5~2m宽的单轧板切割出来的,而对于中薄板多用连轧板及钢带切割出来。甚至要求钢厂按宽度规格生产定尺板,尤其是采用“负偏差板”是钢结构生产厂家最乐于接受的。
(2)钢板轧制过程,厚度是个随机数,在同一工艺条件下轧制多批钢板,这些批钢板的平均值应为要求的公称厚度,出现这个平均值厚度的概率最高,而出现其他厚度的概率就很小,这个概率分布应呈态分布,正态分布函数及图形表示为(见图1)。
(3)一般我们取μ-3σ厚度作为废品限值,意思是厚度小于μ-3σ的钢板,对于要求公称厚度为μ的钢板是废品。
(4)但是,现实情况却不如此,现实情况是:普通存在对于任何设计厚度(公称厚度)的钢板现场测量结果都是负偏差,而且与公称厚度相差较多。例如洛阳市某工程柱、梁、吊车梁所采用的12mm厚钢板经检测取了153个样本,平均值是11.333,样本标准偏差为0.06274,其中最大值为11.58,最小值为11.19。
(5)笔者也注意到有一本关于钢板厚度允许偏差的规范GB/T709-2006,但是其一:不知道厚度允许负偏差是按照多大的保证率测算出来的,既是如此,也没有只负不正的规定。其二:这么大的负偏差是否能够含概在设计规范中的材料分项系数之内。《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205第4.23条规定钢板厚度允许偏差应符合其产品标准的要求,这个标准就是GB/T709-2006吗?
2.1.2钢材的化学成分。GB50205第4.2.1条规定,对材质的检验方法是:“检查质量合格证明文件、中文标志及检验报告等”,钢结构生产厂家都能够完整的提供这些文件,如生产厂家批号、炉号化学成份分析、力学性能实验报告等,而且在交工资料中注明“原件保存在XXX公司”。但是,由于每个钢结构生产厂家工程较多。用量也有大有小难以保证工程所用钢材就是材质单中提供的生产钢厂、炉号、批号,在出现质量问题时对材质的追朔就无从查起了。
2.1.3高强度螺栓。门式钢架轻型房屋钢结构所用的大六角头高强度螺栓属摩擦型高强度螺栓,利用高强度螺栓收紧所产生的正压力在梁段端板之间及梁与柱相结合的端板之间产生摩擦力,用于抵抗该截面处的剪力和弯矩,它是一个非常重要的部件,质量的优劣直接影响结构的安全度。关于该种螺栓的质量检测项目和方法《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205附录B及《钢结构工程设计规范》GB50017第7.2.2条有许多详细的规定。但是,对于淬火工艺上如何保证淬透却使我们存在着疑虑。
2.2焊接。
(1)门式钢架轻型房屋钢结构的主要部件是焊接H型钢,焊接H型钢主要的焊缝是角焊缝和钢板平接焊缝,焊接工艺应遵守《建筑钢结构焊接技术规程》JGJ81的规定,其角焊缝多为Ⅱ级焊缝,应进行全部外观检验,并按GB5025规定的百分比按照《钢焊缝超声波探伤方法和探伤成果分级》GB11345进行超声波无损探伤检验。钢板平接焊缝为Ⅰ级焊缝,除进行外观检测外尚应根据GB50205的规定进行对焊缝内部缺陷100%的探伤。
(2)焊缝缺陷一般位于焊缝或者附近热影响区钢材的表面及内部,通常表现为裂纹、未熔合、夹碴、焊瘤、咬边、烧穿、弧坑、气孔、电弧擦伤、未焊满,根部收缩等。其外观缺陷通常有裂纹、焊瘤、气孔、咬边等。特别是手工焊缝有些焊瘤、气孔、咬边还相当严重。
(3)焊缝的裂纹并不多见,其原因除焊接材料、焊接工艺造成裂纹之外,有时焊缝过薄,在翼板校正过程中也会发生裂纹。
(4)施工单位对其首次采用的钢材、焊接材料、焊接方法,焊后热处理等,应进行焊接工艺评定,并应根据评定报告确定焊接工艺。上岗的焊工必须持有焊工考试合格证。
2.3附件焊接。
(1)大多数钢结构加工厂附件(牛腿板,端头板、柱脚板、柃托等)。采用手工焊接,其中最常发生的质量问题是由于梁端头板的焊接与梁轴线不一致,往往使得由几段组成的横梁它们的轴线不在同一条直线上,而是由多条直线组成的折线或平行线。
(2)这个问题不但直接影响了结构的受力,而且使得柃条的高度不一,在装配好柃条的厂房上面看去,这些柃条此起彼伏。
2.4工厂涂装。
(1)涂装包括表面处理及涂漆,由于涂装的质量直接影响到结构的耐久度,从设计而言对于钢构件表面处理、油漆材料品种、漆膜厚度的要求越来越高了,而施工质量与设计要求也越来越远了。
(2)大部分钢结构表面处理要求抛丸除锈等级为Sa2.5级,大多数钢结构制造厂家,也都有用于应付监理及甲方考查的抛丸机,但是由于抛丸机动能消耗大,铁丸消耗多,很多厂家并不使用,而仍然用其他办法除锈,除锈的结果有的除不干净,有些则达不到漆膜附着力对钢材表面的要求,有的虽然使用了抛丸除锈也达不到色卡要求的标准。
(3)对油漆品种的要求,目前大多数设计为环氧富锌底漆二道,环氧云铁漆中间层一道,面漆两道的五层做法,总厚度要求室内125μm,室外150μm,由于该种漆造价很高有些厂家并不真正使用,而是仍然使用传统的红丹和铅油(调和漆)。至于厚度当然要保证设计要求,但也不是越厚越好,不少厂家对油漆工的技术水平并不重视,手执喷壶可喷,拿着刷子可刷就是油漆工,结果漆膜过厚而起皮。涂装一般在室外进行,受天气因素影响很大。
3. 安装过程中常见的质量问题
3.1地脚螺栓的安装。
(1)地脚螺栓的安装主要是要保证一个钢柱内4~6个地脚螺栓彼此相对位置的准确度及每组地脚螺栓相对厂房轴线的准确度,还有每个地脚螺栓的高度都能保证钢柱安装标高的需要,每个地脚螺栓螺纹的长度也要足够,否则安装过程中要接长螺栓或加长螺纹,那么就特别复杂了。
(2)一般工程的分工,地脚螺栓由钢结构加工厂供应,土建施工单位负责安装,分工衔接本身就为安装的准确度带来一定不便。我们考查了不少土建施工单位没有一套成熟的工艺能够保证上述几点要求,为了保证每组地脚螺栓相对尺寸的准确度,必须有各种柱脚的模板,模板的制造必须保证在砼浇注过程中不易变形,模板上刻划出建筑物的轴线,怎么固定好模板使上面的刻线与建筑物轴线相重合而不易位移等各施工单位所采用办法各不相同,但大多数难以保证如上要求。
(3)此外还有建筑物的轴线,对边柱而言钢筋砼结构多采用闭合轴线,即建筑物轴线是柱外皮,但目前钢结构厂房也有不少为柱中,如不弄清边柱轴线的位置预制好的横梁就可能安不上去,天车跨度也不对,不满足工艺要求,这类问题也曾经发生过。
3.2主体钢架的安装。
(1)主体钢架安装包括柱、横梁的安装。规范要求应进行预拼装,开始安装时应先将一个具有横梁水平支撑及柱间支撑的单元组装完毕,各部份尺寸达到要求,再以这个单元为基础向外延伸,以保证安装尺寸的准确。目前各钢结构厂顾用的安装队水平不一,不少安装队水平较差,他们都不是这样安装的,而是像安装钢筋砼结构房屋一样先将钢柱全部吊装完毕,再一根根横梁吊装。这样难以保证钢架各主要尺寸的准确度,大梁的侧向弯曲高度及跨中垂直度一般很难满足GB50205表10.3.3的规定,特别是梁跨较长时。目前该种钢结构的设计属弱梁强柱,中等跨度(18~24mm)梁的翼板厚为8mm左右,宽不过200~250mm,而腹板仅5~6mm,为保证截面的强度将截面高度加的很高(700~900mm),这样梁的侧向刚度很差,虽然能满足梁整体平面外刚度符合软件的要求,在现场组装和吊装的过程中可能造成相当大的侧向弯曲、截面扭曲。
(2)在钢梁吊装的过程中由于受吊车起重高度的限制,不加扁担,吊点又较近更加剧了梁的侧向弯曲的扭曲,甚至于发生梁两半跨叠合。
3.3高强度螺栓连接副。根据我们检查的情况按GB50205附录B要求施工的很少,很多安装单位根本未作高强度螺栓连接副扭矩系数的复检,未进行施工扭矩的测定,因此普遍存在着欠扭现象,再加上高强度螺栓连接副防松措施不力,是一项较大的安全隐患。
3.4柃条及支撑系统安装。
(1)首先由于钢架安装时横梁侧向弯曲、跨中垂直度超标、开间距离不准给后继工序带来许多问题,使柃条、系杆、水平支撑的螺孔无法对准,许多螺栓上不去,不少只上一头,另一头采用电焊,还有用铁丝绑札的。由于柃条壁薄,施焊烧穿,施焊后未补漆等原因,降低了结构的耐久度。
(2)当建筑物开间较大(大于7.5米)时为减少柃条用钢量,常采用Z型柃条,为了搭接,一根柃条上单是与横梁连接的螺栓孔就有8个,即使采用长园孔,这个8个孔同时对准的概率也不大,这样势必有些螺栓穿不上去,从设计的角度这些问题是否也值得探讨。
3.5面板安装。面板的构造采用安装于角驰支架上的喑扣板,板是现场压制的,如果不是特别大的跨度一般没有纵向搭接,而横向搭接是相邻两板板边相扣,没有固定面板的钉孔,减少了漏雨的可能,面板安装中常见问题是在已安好的面板上拖拉正在安装的板,将涂层甚至于镀层摩掉,使板在短期间(1年左右)即局部锈穿漏雨。
3.6采光板安装。采光板是工厂预制的它的长度一般在12~14米,不可避免的出现纵向搭接,而横向搭接由于采光板较厚(一般为2~3mm)无法与彩板咬合,目前设计多采用搭接加盖的办法,效果不好,造成漏雨,还有屋面开洞处等,目前还没有成熟的做法。
3.7细部构造,细部构造往往不被重视,但是细部构造设计不合理,安装质量差是造成漏雨的关健因素,如天沟内反水,窗台泛水设计施工有问题,内外墙板与屋面板连接不严,到处是缝,造成屋面墙面大面积进水等。现在设计人员为减少设计工作量常常在图纸上画上套用标准图01J925-1某页的节点,这本图出炉十年了,应根据现实施工情况进行修订。
3.8次构件的涂装。次构件的涂装是不被施工单位重视的项目之一,次构件涂装质量往往很差,这是一个普遍存在的问题,它降低了次构件的耐久度。
4. 结束语
4.1现实处于买方市场的门式钢架轻型房屋钢结构,市场竞争激烈,制造厂家多而水平不一,在这种情况下,尤其应当重视该种结构形式的质量控制,以杜绝大的工程质量事故发生。
4.2门式钢架轻型房屋钢结构制造、安装过程中主要质量问题是:
4.2.1实际用于工程上的钢材炉号、批号不清,工程质量问题的可追朔性差,对工程中所用材料的质量情况要清楚,是否用的是甲方指定的哪个钢厂的钢材并不十分重要。
4.2.2控制好焊接工艺及焊缝质量。
4.2.3钢板厚度的负偏差过大,对于负偏差的概念尚有待探讨。
4.2.4钢架安装中横梁侧向挠曲、跨中倾斜超标是安装过程中普遍存在的问题。
4.2.5钢架安装尺寸不准,致使柃条、系杆、水平支撑螺孔穿不上螺钉。并且屋面表面高低起伏。
4.2.6细部节点从设计到施工都存在问题,是房屋漏雨的主要原因。
4.2.7要重视涂装质量,特别是次构件的涂装质量。
参考文献
[1]《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205-2001.
[2]《门式钢架轻型房屋钢结构技术规程》CESC102:2002.
[3]《建筑钢结构焊接技术规程》JGJ81-2002.
[4]《热轧钢板和钢带的尺寸、外形、重量及允许偏差》GB/T709-2006.
中图分类号:TU391;TU17 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2017)09-0138-01
美国标准协会(NBIMS)对BIM(buildinginformationmodeling)的定义是:BIM是一个设施(建筑项目)物理和功能特性的数字表达;是一个共享的知识资源,是一个分享有关这个设施的信息,为该设施从概念到拆除的全生命周期中的所有决策提供可靠依据的过程;在项目不同的阶段,不同利益相关方通过在BIM中插入、提取、更新和修改信息,以支持和反映其各自职责的协同作业。
钢结构工程是以钢材为预制构件的原料,现场拼装时构件间采用特定连接方式的一种结构。它具有轻质高强、力学性能良好、抗震性能优越、施工速度快、工业化程度高、投资回收快、外形美观、可再次利用及符合可持续发展政策等一系列的优点,被广泛地应用于大型厂房、轻型及大跨度结构工程、高层建筑工程等领域中。
1 设计阶段的应用
目前钢结构工程在设计阶段,因钢结构专业和BIM技术人才缺乏,导致设计深度不够、设计造价偏高;因设计方案不合理使后期施工困难,只能返工重新设计而导致投资增加等情况屡见不鲜。利用BIM技术按照设计图纸,调用“构件库”和“节点库”进行三维建模,录入构件、节点的参数信息,这在利于构件节点的深化设计的同时,还利于钢结构工程的可视化与信息管理。胡育科等人通过阐述国家推出的有关推广钢结构的政策,及当前钢结构推广的瓶颈和问题,提出了大力推广钢结构根本在于提升工程设计和应用水平;杨振方通过对TeklaStructures在钢结构工程中的应用研究,阐明了TeklaStructures在不同结构中的详图深化设计功能及运用方法。结果表明,TeklaStructures的数据交互功能,及建筑设计、分析、出图、报表等功能,能提高设计的效率和准确性;尚超宏等人通过实际工程,介绍了Tekla在项目中的深化设计流程、设计依据、深化中遇到的难点重点,突出了BIM技术对设计和后期施工流畅、经济的重要性。由此可见,运用BIM来解决深化设计中的问题,并优化设计方案是可行且有效的。
在当前发展较为成熟的BIM软件中,TeklaStructures在解决节点深化设计问题上扮演着重要的角色。借助钢结构工程的BIM模型,一则能直观地向业主反映项目的建造过程与成果,对现场复杂的安装节点、难度系数高的施工工艺进行可视化三维技术交底,优化设计方案;二则模型自动生成的报表,能为项目和造价管理提供依据;三则模型在TeklaStructures中深化后可同其他软件进行交互,进行管线综合和碰撞检查等。最终达到最优设计,以获得更大的经济效益。
2 施工阶段的应用
目前在钢结构工程的施工阶段,项目的成本、质量、进度、安全控制方面都存在问题:因工程变更引起造价波动;因预制安装工艺不当、装配安装顺序冲突引起工期延误;因预制构件在运输过程中造成变形、碰伤或污染而增加造价,延误工期;因安全教育工作或安全措施的不到位而引起安全事故。利用BIM技术,对3D模型中的构件进行参数化管理,并进行3D模型与时间轴关联后的4D模拟施工、场布模拟等施工前的计划审查,以保证顺利安装,避免施工工序之间的冲突和施工安全问题,并纠正偏差确保项目各项目标的实现。周慧恩等人通过对工业化钢结构的4DBIM虚拟建造方法的研究,提出用BIM部品库以及对软件插件进行二次开发,来快速、智能、高效地建模。之后基于4D模型进行模拟施工、各专业综合后的碰撞检查,并模拟重点部分的可建造性以进一步优化施工方案,达到多次虚拟建造优化和一次实物安装建造结合的效果;任玲华等人通过BIM技术在虚拟建筑及节点构造模型中的应用研究,提出了借助BIM模型中精确的节点展现,能提高设计质量及施工效率,并能在随后的建筑施工信息流转中,利用模型制定计划、共享信息、指导现场;壮真才通过一栋钢结构办公楼工程,重点介绍BIM技术在项目施工精细化管理中的应用,提出BIM技术在能保证工程质量、工期、成本、施工安全的同时,提高管理团队的综合施工管理能力;孙亮等人通过介绍BIM-QR系统中动态二维码的信息集成和管理功能,提出了此系统在钢结构施工质量验收和钢结构制造、运输、安装进度、质量管理等方面的应用。基于BIM平台,实时跟踪并采集项目实际施工中成本、质量、进度的信息,录入3D模型中与模型结合转化为数字信息,并阶段性地与原施工计划比较,动态更新BIM数据模型后再利用BIM-QR系统对完工部分工程进行验收。这样的信息智能管理系统使项目各方能实时跟踪项目的在建状况,及时进行数据共享与意见交流,也使项目按计划顺利进行,确保成本、质量、进度,安全目标的实现。
3 运营阶段的应用
在钢结构工程的全寿命周期内,运营维护阶段所占时间最长、花费最高。传统建筑的运营维护系统一般是根据工程图纸,人工采集数据后结合Excel表格中设备系统的数据进行监控。这样的运维方式直观性低,时效性差,数据传递易丢失。BIM技术能将项目设计和施工阶段的数据资料完整地传递到运维阶段,为项目建立一份全寿命周期内数据动态更新的成长档案,有效提高运维管理的质量和效率。目前学者们对BIM技术在项目运维阶段的应用有所研究,但针对于钢结构工程运维阶段的研究却极少。胡振中等人通过综述当前国内外BIM运维的研究和应用,总结出已实现的功能、现存问题及研究空间;陈广军等人通过介绍BIM的项目运维管理系统,提出了多种基于BIM技术的运维管理方案。但涉及BIM技术在钢结构工程中的空间管理、物业管理、应急管理及能耗管理方面的研究还很欠缺。
4 结论
BIM技术在钢结构设计阶段应用研究大多趋于可视化模型生成、深化设计、图纸报表生成、设计审查方面,而利用BIM技术进行可持续低能耗设计应用的文献较少;在施工阶段的BIM技术应用研究中,关注4D模拟施工、项目进度造价管理应用文献较多,而关于施工质量验收、安全文明施工、施工风险管理和物资管理、建筑垃圾的回收管理方面却并未深入研究;关注工程的设计与施工阶段BIM技术应用研究的文献较多,运维阶段的较少。未来应在设计中实现可持续低耗理念,施工中推广BIM5D平台进行全面的施工管理,运维阶段进行BIM技术在多方面应用的深入研究。建筑业的发展必然朝着“绿色高效”迈进,钢结构工程应充分利用其可回收、智能化、集约化的特点,标准化、工业化、装配化的生产安装形式,在大力开展BIM信息化建设的同时,完善企业信息系统、培养BIM技术及钢结构设计的综合性人才,以推动钢结构的产业升级和行业变革。
参考文献