淺談鋼結(jié)構(gòu)在工業(yè)廠房中的施工技術(shù)

摘要:文章介紹了鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房工程中鋼結(jié)構(gòu)的制作、包裝運輸、施工測量、安裝方案和技術(shù)措施,并闡述了鋼結(jié)構(gòu)的制作工藝和施工要點。

關(guān)鍵詞:鋼結(jié)構(gòu);構(gòu)件制作工藝;工業(yè)廠房工程;施工技術(shù)

中圖分類號:TU328文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:1009-2374(2009)10-0067-03

鋼結(jié)構(gòu)工程因其結(jié)構(gòu)跨度大、自重輕、安裝便捷等優(yōu)點被廣泛應(yīng)用于工業(yè)廠房、大型公共建筑,本文根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)施工規(guī)范要求結(jié)合淮安達(dá)方電子一期廠房工程鋼結(jié)構(gòu)工程施工經(jīng)驗對鋼結(jié)構(gòu)工程施工作簡要闡述。本工程為單層工業(yè)廠房,建筑面積56144m2,采用Q345主鋼結(jié)構(gòu)(鋼梁、鋼柱)、Q235次鋼結(jié)構(gòu)(鋼梁、鋼柱)、Q345屋、墻檁條、Q235屋、墻次構(gòu)件等加工制造組立。T=0.5mm外墻外層彩色鋼板(LC-950)AZ150 PVDF烤漆、墻面50mm保溫棉(24K)單面夾筋鋁箔貼面+PVC布防潮層。屋面:彩鋼板屋面,T=0.55mm屋面外層彩色鋼板SPW-450型AZ150 PVDF烤漆;屋面下層板LC1130T=0.45mmZ18PE烤漆;屋面50mm保溫棉(24K)/PVC單面夾筋鋁箔。建筑物類別為丙類,建筑物安全等級為二級,場地類別為三類,結(jié)構(gòu)抗震等級為三級。

一、鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件主要制作工藝

本工程的鋼柱,制作工藝流程為:放樣→下料→電腦編程→拼板→CNC切割→組立→埋弧焊接→鉆孔→組裝→矯正成型→磨擦面處理→鉚工零配件下料→構(gòu)件表面處理→制作組裝→焊接和焊接檢驗→防銹處理、涂裝、編號→構(gòu)件驗收出廠。

1.放樣。放樣是鋼結(jié)構(gòu)制作工藝中的第一道工序,只有放樣尺寸精確,方可避免以后各加工工序的累積誤差,才能保證整個工程的質(zhì)量,因此對放樣工作,必須注意以下幾個環(huán)節(jié):

放樣前必須熟悉圖紙,并核對圖紙各部尺寸有無不符之處,與土建和其他安裝工程有無矛盾,核對無誤后方可按施工圖紙上的幾何尺寸、技術(shù)要求,按照1:1的比例畫出構(gòu)件相互之間的尺寸及真實圖形。

樣板制出后“必須在上面注上圖號、零件名稱、件數(shù)、位置、材料牌號、規(guī)格及加工符號等內(nèi)容”使下料工作不致發(fā)生混亂,同時必須妥善保管樣板防止折疊和銹蝕,以便進(jìn)行校核。

為了保證產(chǎn)品質(zhì)量防止由于下料不當(dāng)造成廢品,樣板應(yīng)注意適當(dāng)增加余量。如鋼板下料切割,H型鋼組合,各部件和零件的組裝,構(gòu)件預(yù)拼件組裝都需有專業(yè)放樣工在加工面上和組裝大樣板上進(jìn)行精確放樣。放樣后須經(jīng)檢驗員檢驗,以確保零件、部件、構(gòu)件加工的幾何尺寸、形位公差、角度、安裝接觸面等的準(zhǔn)確無誤。

2.拼板。拼板時應(yīng)考慮下料切割焊縫的收縮量,適當(dāng)放出余量,自動切割縫為2mm,手工切割縫為3mm,焊縫收縮量視構(gòu)件長度一般應(yīng)放20～30mm。

拼板焊應(yīng)按圖紙對焊縫等級的質(zhì)量要求進(jìn)行,焊接前應(yīng)清除焊縫口銹蝕、油跡、毛刺等,按要求開好坡口單面坡口55±5,純邊高度1.5～2mm采用焊縫清根,焊劑烘潮,焊絲清潔等措施,以保焊縫質(zhì)量。

3.CNC切割。按下料圖要求制作角度樣板,經(jīng)檢查無誤后方可使用。

切割時應(yīng)考慮割切、焊接的收縮余量及組裝誤差,長度一般應(yīng)放20～30 mm,切割寬度誤差±1 mm。

編程后,切割機應(yīng)空機運行,記錄運行軌跡是否與下料尺寸相符,無誤后即可切割。

割切時,根據(jù)板厚隨時調(diào)節(jié)火焰大小、氧氣壓力、切割速度,確保切口光順平滑。

下料切割(含剖口):包括氣割、剪切和剖口,本公司下料切割的主要設(shè)備有多頭自動切割機,小車式火焰切割機、剖口機、剪板機等。切割前應(yīng)用矯正機對鋼板或型材進(jìn)行矯正。對接焊接鋼板或型材還必須進(jìn)行檢驗和探傷,確認(rèn)合格后才準(zhǔn)切割。切割的材料經(jīng)檢驗合格后進(jìn)行合理堆放,做上合格標(biāo)識和零件編號。

4.組立。組立主要是指H型鋼埋弧焊前的點焊定位固定及其他零部件的定位固定,組立是在組立機上或胎架上進(jìn)行,組立前應(yīng)對翼板、腹板及其他零部件去除毛刺、割渣,并應(yīng)進(jìn)行矯直,由放樣人員劃出中心線、定位線,待檢驗合格后才準(zhǔn)上組立機進(jìn)行組立點焊固定。

翼腹板有對接焊縫時,組立應(yīng)注意翼腹板焊縫錯開200mm以上。

組立時確保腹板對翼板的中心線垂直度偏差為b/100且≤2mm,中心線偏移≤1mm。翼腹板間隙應(yīng)≤0.8mm,以滿足埋弧焊的需要。

定位焊間距一般為300～400mm,焊縫高度不超過設(shè)計縫厚度的2/3,焊條型號應(yīng)與構(gòu)件材質(zhì)相匹配。

5.埋弧焊。埋弧焊主要是對鋼梁類的H型鋼的焊接,對本工程的鋼梁、柱均埋弧焊采用:自動門式埋弧焊機和半自動埋弧焊機電焊。埋弧焊時必須根據(jù)鋼板的厚度和品種按工藝文件采用相應(yīng)的焊絲、電流、電壓以及焊接速度,同時必須注意焊劑質(zhì)量,特別是焊劑干燥度,H型鋼焊接后應(yīng)進(jìn)行矯正。

焊接所采用的焊絲、焊劑應(yīng)與構(gòu)件的材質(zhì)相匹配。

焊前應(yīng)對焊絲、焊縫進(jìn)行清潔,除去油漬、銹跡,焊劑等。

焊接時應(yīng)加引弧板和收弧板,引弧和引出的焊縫長度應(yīng)大于50mm,焊后應(yīng)切割。

選擇合適的焊接電流、電壓、焊接速度及合理的焊接程序,確保焊接質(zhì)量,減小焊接變形。

6.制孔。鋼結(jié)構(gòu)的零件鉆孔采用鉆孔機床進(jìn)行鉆孔,部件、構(gòu)件采用移動式鉆床和模板進(jìn)行鉆孔,為了確保鉆孔精度和質(zhì)量,采用模鉆的均須有放樣工放樣劃線劃出基準(zhǔn)軸線和孔中心,采用數(shù)控鉆的其首次加工品均應(yīng)為檢驗員首檢合格后才準(zhǔn)批量鉆孔,零件、部件、構(gòu)件鉆孔后均需經(jīng)檢驗員檢驗合格后做上合格標(biāo)識才準(zhǔn)轉(zhuǎn)序。

鋼結(jié)構(gòu)安裝時所留A、B級螺栓孔應(yīng)具有H12的精度,孔壁表面的粗糙度Ra不應(yīng)大于12.5um,螺栓孔的允許偏差超過上述標(biāo)準(zhǔn),不得用鋼塊填塞,可采用與母材料性質(zhì)匹配的焊條補焊,再重新制孔。

7.矯正。矯正工作貫穿鋼結(jié)構(gòu)制作的整個過程,從下料前到下料、埋弧焊、組裝手工焊等均應(yīng)矯正,確保構(gòu)件的尺寸、質(zhì)量、形狀滿足規(guī)范要求。對鋼構(gòu)矯正的方法主要有自動矯正、火焰矯正、拉模等。

鋼材切割或焊接成型后,均應(yīng)按實際情況進(jìn)行平直矯正:

好的零件在加熱矯正時, 加熱溫度應(yīng)根據(jù)Q345性能選定,不得超過900℃。

鋼結(jié)構(gòu)在加熱矯正后應(yīng)緩慢冷卻,不能用水冷卻。

矯正的鋼材表面,不應(yīng)有明顯的裂縫或損傷。

8.磨擦面處理。構(gòu)件的連接磨擦面端頭應(yīng)用銑床銑平,磨擦面應(yīng)經(jīng)矯正后經(jīng)拋丸處理并加以保護(hù),磨擦面應(yīng)按規(guī)定要求制作并應(yīng)達(dá)到規(guī)定要求,磨擦面加工同時應(yīng)用相同的材料和加工方法制作試件進(jìn)行磨擦系數(shù)試驗,以確保磨系數(shù)達(dá)到規(guī)定要求。

9.構(gòu)件表面處理。加工后的零件、部件、構(gòu)件均應(yīng)按規(guī)定進(jìn)行邊緣加工,去除毛刺、焊渣、焊接飛濺物、污垢等,并進(jìn)行表面檢查,待構(gòu)件成品并去凈表面后,按照設(shè)計要求進(jìn)行表面除銹處理。

10.檁條加工。本工程采用高強熱鍍鋅鋼板壓制檁條,檁條必須進(jìn)行端部磨平處理,鉆孔,表面除銹,油漆,檁條的外觀不允許存在肉眼可見的損傷。

11.驗收。構(gòu)件成品數(shù)量達(dá)到一跨試拼裝要求時,應(yīng)由在技術(shù)、質(zhì)量工程師的指導(dǎo)下在廠內(nèi)進(jìn)行一次試拼裝,以檢查構(gòu)件的整體質(zhì)量及安裝情況,確保能現(xiàn)場順利安裝,同時由專職檢驗員對構(gòu)件的檢驗、試驗結(jié)果進(jìn)行檢查,待以上檢查均合格后在構(gòu)件上貼上合格證,以供包裝和出廠。

二、現(xiàn)場施工方案及技術(shù)措施

1.安裝方案簡述。本工程鋼結(jié)構(gòu)內(nèi)容包括:鋼柱、鋼梁安裝、檁條和其他構(gòu)件安裝。由于該工程跨度大、面積大,經(jīng)多種方案比較,鋼柱用1臺60t汽車式起重機整體吊裝,兩支鋼梁在地面上拼裝后采用2臺50t汽車式起重機同時起吊,輔以2臺曲臂車進(jìn)行就位安裝。

2.設(shè)備選擇。綜合考慮工程特點、現(xiàn)場的實際情況、工期等因素,經(jīng)過反復(fù)比較各種方案,從吊裝設(shè)備、與土建交叉配合要求及本企業(yè)的施工實踐,鋼結(jié)構(gòu)吊裝選擇2臺50t汽車式起重機,作為鋼結(jié)構(gòu)安裝的主要設(shè)備。

3.地腳螺栓埋設(shè)。地腳螺栓的精度關(guān)系到鋼結(jié)構(gòu)定位,地腳螺栓的埋設(shè)須嚴(yán)格保證其精度,地腳螺栓的埋設(shè)精度:軸線位移:±2.0 mm,標(biāo)高:±5.0 mm。在柱地腳螺栓安裝前,將平面控制網(wǎng)的每一條軸線投測到柱基礎(chǔ)面上,全部閉合,以保證螺栓的安裝精度,然后根據(jù)軸線放出柱子外邊線,待安裝鋼柱地腳螺栓的承臺架子搭設(shè)好以后,將所需標(biāo)高抄測到鋼管架子上。

4.鋼架安裝順序。按照現(xiàn)場實際情況,結(jié)合業(yè)主方的施工進(jìn)度要求,采用合理的安裝順序。安裝順序按內(nèi)容分為:鋼柱-鋼梁-吊車梁-連系梁-水平支撐-檁條-拉桿-隅撐。

5.鋼柱吊裝。鋼柱安裝前應(yīng)測出鋼柱牛腿面的標(biāo)高,以此標(biāo)高反算到柱腳及基礎(chǔ)支承面標(biāo)高,并予以調(diào)整支承面。

鋼柱安裝時,應(yīng)將柱吊于基礎(chǔ)上方輕輕落下,防止重落沖擊和碰撞地腳螺栓。到位后將地腳螺栓套入柱底板螺孔內(nèi),調(diào)整柱腳,使柱中心線對準(zhǔn)基礎(chǔ)十字線,并用儀器測量柱身的垂直度,校正后擰緊螺栓焊接固定。

柱校正應(yīng)先校正標(biāo)高,再校正柱腳中心線,最后校正垂直度。

鋼柱吊裝包括如下幾方面:鋼柱就位軸線調(diào)整:鋼柱就位采用專用角尺檢查,調(diào)整時需3人操作,一人移動鋼柱;一人協(xié)助穩(wěn)定;另一人進(jìn)行檢測。就位誤差應(yīng)控制在3mm以內(nèi)。

6.鋼梁安裝。由于本工程結(jié)構(gòu)廠房的跨度較大,鋼架梁吊裝采用“雙機抬吊法”吊裝鋼梁的主要方法如下:

鋼梁首先在地面胎架上拼接成整體,同時在鋼梁上架設(shè)好生命線,安裝檁條時可以在鋼梁上來回走動,吊裝就位后在鋼梁的兩側(cè)用纜風(fēng)繩將鋼梁固定,保證鋼梁的平面外的穩(wěn)定,然后吊裝下一跨間鋼梁,待下一跨間鋼梁安裝完成后,在此跨間安裝檁條,固定鋼梁,保證鋼梁不會傾斜扭曲。

安裝人員以曲臂車為安裝平臺,對高強螺栓進(jìn)行緊固。

本工程主體鋼結(jié)構(gòu)是采用的10.9級扭剪型高強螺栓,在安裝時需用特制機動板手對螺母進(jìn)行施擰,通過特制機動板手內(nèi)、外套的相對旋轉(zhuǎn),對螺母施加扭矩,最后將螺桿尾部的梅花卡頭被剪斷扭掉,這時高強螺栓即達(dá)到規(guī)定的預(yù)拉力值,螺栓已緊固。

7.檁條安裝。整平:安裝前對檁條支承進(jìn)行檢測和整平,對檁條逐根復(fù)查其平整度,安裝的檁條間高差控制在±5mm范圍內(nèi)。

彈線:檁條支承點應(yīng)按設(shè)計要求的支承點位置固定,為此支承點應(yīng)用線劃出,經(jīng)檁條安裝定位,按檁條布置圖驗收。

固定:按設(shè)計要求進(jìn)行焊接或螺栓固定,固定前再次調(diào)整位置,偏差≤±5mm。

驗收:檁條安裝后由項目技術(shù)責(zé)任人通知質(zhì)量員或監(jiān)理工程師驗收,確認(rèn)合格且轉(zhuǎn)入下道工序。

8.鋼結(jié)構(gòu)涂裝。除銹:除鍍鋅構(gòu)件外,制作前鋼構(gòu)件表面進(jìn)行噴吵(拋丸)除銹處理,不得手工除銹,除銹質(zhì)量等級應(yīng)達(dá)到國際規(guī)定。

涂裝:廠房主構(gòu)件制作完畢進(jìn)行表面拋丸除銹處理,除銹等級為Sa2 1/2級,表面涂裝紅丹除銹底漆兩度,干膜厚度不少于60μm,醇酸調(diào)和面漆,干膜厚度不少于60μm,涂防火涂料的構(gòu)件不用涂裝醇酸調(diào)合面漆。次構(gòu)件,采用手工除銹,除銹等級Sa2 1/2級,表面涂裝紅丹除銹底漆兩度,醇酸調(diào)和面漆兩度,漆膜總厚度不少于120μm。本工程防火等級為丙類一級,柱耐火極限為3h,梁耐火極限為2h。高強螺栓連接處摩擦面不行涂漆。

三、施工測量

1.軸線方格網(wǎng)測設(shè)。全面復(fù)核土建施工測量控制網(wǎng)、軸線、標(biāo)高。根據(jù)前期施工單位提供的控制點及主軸線,在±0.00處分別測設(shè)多個控制點組成矩形,在這些點上架設(shè)儀器觀測邊長和水平角,經(jīng)平差計算和改正,得到4個控制點的精確坐標(biāo)。根據(jù)測量規(guī)范要求,量邊精度為1/30 000,測角中的誤差為±3.5"。距離采用往返觀測,角度觀察3測回,在矩形方格網(wǎng)的四邊,按鋼柱間距設(shè)置距離指標(biāo)樁加密方格網(wǎng),便于鋼柱軸線的測設(shè)。

2.水準(zhǔn)基點組建立。根據(jù)土建用水準(zhǔn)點,選3～4個水準(zhǔn)點均勻地布置在施工現(xiàn)場四周,建立水準(zhǔn)基點組。水準(zhǔn)點采用(&16mm,L=1m)的鋼筋打入地下作為標(biāo)志,其頂部周圍用水泥砂漿圍護(hù)。將水準(zhǔn)點和水準(zhǔn)基點組成附合或閉合路線, 兩已知點間的高程必須往返觀測,往返觀測高差較差,附合或閉合路線的閉合差應(yīng)滿足規(guī)范要求。

3.軸線控制。做好豎向與平面測量控制是保證鋼結(jié)構(gòu)吊裝順利進(jìn)行的首要環(huán)節(jié),也是確保鋼結(jié)構(gòu)工程質(zhì)量的重要工序。平面軸線位置控制采用內(nèi)控法。

4.測量精度控制保證措施。測量精度控制保證措施如下:根據(jù)本工程施工質(zhì)量要求高的特點,特制定高于規(guī)范要求的內(nèi)部質(zhì)量控制目標(biāo),允許偏差的減少對測量精度提出了更高的要求,因此預(yù)配置整體流動式三維測量系統(tǒng)TOPCON-221D全站儀,該儀器測角精度為±2,測距精度為±(2 mm 2*10)用于鋼結(jié)構(gòu)安裝過程的監(jiān)控。

標(biāo)高和軸線基準(zhǔn)點的向上投測,一定要從起始基準(zhǔn)點開始量測并組成幾何圖形,多點間相互閉合,滿足精度要求并將誤差調(diào)正。

參考文獻(xiàn)

[1] 鮑廣鑑.鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)及實例[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2005.

[2] 顧紀(jì)清.實用鋼結(jié)構(gòu)施工手冊[M].上海:上?？茖W(xué)技術(shù)出版社,2005.

[3] 路克寬.鋼結(jié)構(gòu)工程便攜手冊[M].北京:機械工業(yè)出版社,2003.

[4] 張伯熙.鋼結(jié)構(gòu)工程施工技術(shù)措施 [M].經(jīng)濟科學(xué)出版社,2005

[5] 北京土木建筑學(xué)會.鋼結(jié)構(gòu)工程施工技術(shù)、質(zhì)量控制、實例手冊[M].中國電力出版社,2008.

作者簡介:閆成標(biāo)(1964-),男,供職于江蘇鹽城二建集團有限公司,研究方向:工業(yè)與民用建筑。