钢结构控制讲解.docx
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钢结构控制讲解
四、钢结构工程
钢构件制作：
1、结构用材：
本工程钢结构制作所用的材料：
钢柱：
低合金高强度结构钢（GB/T1591-94）
连接板：
碳素结构钢（GB/T700-88）
2、件加工：
我司拟选择有较强钢结构加工能力，能胜任本工程钢结构的图纸深化及加工制作任务的单位施工，在进场前，我们将向业主及监理提供其相应资质，并在施工前提供钢结构深化图纸及制作加工的工艺与方案供业主、监理、设计师认可。
3、结构制作加工工艺：
1）材料：
本工程钢构件必须符合国标GB50205-2001标准。
焊接材料：
A、焊条
手工电弧焊用焊条与主体钢材相适应，应符合：
《碳素焊条》GB5117或《低合金焊条》GB5118，Q235钢用：
E4315、E4316系列，Q390钢用：
E5515、E5516焊条。
B、焊丝和焊剂
自动或半自动埋弧电弧焊用焊丝和焊剂、气体保护焊焊丝应与主体钢材强度相适应。
焊丝应符合：
《熔化焊用钢丝》（GB/T14957）或《气体保护焊用钢丝》（GB/T5293）。
Q235钢：
埋弧焊用HJ401-H08，HJ401-H08A，CO2气焊用H08Mn2Si。
Q390钢：
埋弧焊用HJ402-H08MnA，CO2气焊用H08Mn2Si。
C：
两种不同强度材料焊接时，焊接材料应和较低强度材相适应。
螺栓：
均采用10.9级扭剪型高强度螺栓，摩擦面作喷砂处理，抗滑系数≥0.45，应进行抗滑移试验确认。
栓钉：
应符合《园柱头焊钉》（GB/t10433-1989）标准。
柱脚锚栓采用Q345类似B级螺栓的圆钢制成。
2）材料加工：
⑴表面处理：
对于有除锈要求的构件，当钢板厚度t≤30mm时，应进行抛丸除锈并喷涂防锈底漆，当厚度t>30的钢板和型钢则在特涂工场进行喷丸除锈，除锈等级为Sa2.5级。
对于连接螺栓连接的啮合面，抛丸或喷丸除锈后不涂底漆，让其自然生锈，以提高其抗滑系数。
⑵防护措施：
本工程地下水对钢结构具有中等腐蚀性，宜采取下列方法防护：
①在钢结构的表面应用涂料层与腐蚀介质隔离的方法进行防护。
②采用以镁合金或铝合金为牺牲阳级的阴级保护法，或外加电流以石墨为辅助阳级的阴级保护法。
⑶钢板矫平：
为保证构件制作精度和外形尺寸公差，钢板要逐张矫平。
4、主要构件的制作：
1）构件制作的主要设备：
①门式自动切割机。
②数控自动切割机：
氧乙炔火焰切割任意形状的钢板零件。
③数控等离子自动切割机：
切割氧乙炔无法切割的任意形状的板材零件。
④光电跟踪自动切割机：
氧乙炔火焰切割形状复杂且数量较多的钢板零件。
⑤埋弧自动焊机：
适用于各种直线状态的对接焊缝和角接焊缝。
⑥二氧化碳气体保护自动点焊机：
各种型号直流弧焊机。
⑦端铣机：
对柱的端部进行精密机加工。
2）钢结构自动控制设备：
数控自动上下料滚道架合。
型钢在数控条件下进入流水线，在其它设备的介入下，制成柱后，在本设备的控制下送出流水线。
数控锯切钻孔一体化加工设备。
将计算机辅助设计的柱的一些必要数据输入到本设备的数控系统中，本设备就能将柱锯切成必要的长度，多维自动钻孔。
数控自动切口机。
3）组合型钢柱的制作：
①按要求检查、矫正钢材，并编号使用：
钢材到厂后，首先核对材料定货清单的规格和长度，以确定型材使用于某部件的杆件号，避免出错。
对于有旁弯的型钢应进行火攻矫正。
矫正时，钢材的温度在低于600度后才允许浇水冷却。
②送入自动化流水线下料时，长度方向应加放L/1000的焊接收缩余量和加放10mm的机加工余量。
③钢板采用门式切割下料，对于下料后有旁弯的板条采用火工矫正，清除旁弯。
板条的长度加放焊接收缩和机加工余量。
④板条在胎架上组装成组合形端面，并进行施焊。
⑤装焊完工后应进行火工矫正，矫正时，当钢板温度在6000C以上时，不允许浇水冷却。
⑥按照细部设计图所标注的尺寸，划出柱上各层楼面的结构标高基准线，注明柱的上下方位和连接板的装配位置线并注明板的厚度方向。
划线时应注意组合型钢柱组合后所剩余的余量均为机加工余量，应按柱的二端分布，即各一半。
⑦柱的连接板应统计数量和归类，集中统一下料和钻孔，并用明显的标记进行分类和编号，以作选用。
⑧检测各楼层的结构标高基准线，藉此确是端面的机加工余量，进行端面加工，以端面为基准，进行孔群划线钻孔。
对于有柱底板、顶板和连接板的柱，柱端经机加工后应与底板、顶板和连接板顶紧密配合，然后进行装焊。
⑨柱的制作完工后，焊接区域的表面应进行打磨，清除飞溅和孔边的毛刺。
⑩组合柱进行拼装，并焊接。
焊接采用手工焊或CO2气体保护焊打底，埋弧自动焊盖面施工时，焊接金属不得高出型钢表面，对于超出的部分应磨平。
5、制造过程中的焊接工作：
1）焊接材料的保管和使用：
①本工程所使用的焊接材料均应具有产品合格证。
②焊接材料使用前应按相应的规范和标准的要求，进烘箱焙烘后存入保温箱内的备用。
③焊工需携焊条保温筒，随取随用，焊条放入保温筒4小时未用完应退回烘箱，按要求重新焙烘后才能使用。
2）焊接工艺评定：
为了保证焊接质量，对于结构中的主要接头形式应根据GB50205—2001的有关规定进行一系列的工艺评定，以确定最佳的焊接方法和焊接工艺规范参数来指导实际施工。
3）焊工资格：
参加制造本工程钢结构体所有焊工均需持有经有关标准、规范所规定的授权认证机关颁发的合格证书。
4）焊缝的预热：
①对于厚度t≥30mm的钢材，焊接前必须采用陶瓷远红外加热器进行预热。
预热温度：
30mm≤t≤60mmT=150℃
t>60mmT=170℃
②定位焊的预热温度较正常焊接温度高50℃。
③预热区域为焊接中心二侧各2倍厚的距离，并且不得小于100mm。
④对于不同板厚的构件之间的焊缝，预热温度应按较厚的工件的厚度决定。
5）其它要求：
①在每条焊缝的起迄处必须加同样坡口形成的引弧和熄弧板，其长度应大于150mm。
采用可焊性较好的低碳钢，焊接完成后应切除引熄弧板。
②焊接前应对焊接坡口进行清洁，去除灰尘、油污、氧化皮等影响焊缝质量的杂质，多层焊接时，应对前一层焊缝的表面进行清洁。
焊接工作完成后应清除焊渣、飞溅等。
③所有对接焊缝均应清根，并焊透。
6、机械加工：
1）机械加工表面的光洁度应满足施工图的要求。
2）除了采用数控钻孔外，钻孔时均应采用钻模，钻模上应标明一组孔的中心线和第一孔的横向中心线，以便钻模定位。
钻孔时，钻模与工件之间应可策固定。
3）钻成孔周边的毛刺应打磨干净。
4）柱的端面加工时，加工面与柱中心线之间的偏差值应小于1/500。
5）凡在图中注明“接触承压”或“磨光顶紧”的连接面场应进行机加工或自动化流水线锯切加工，然后再装焊密贴，应至少有75%的接触区是完全密贴的，且其余任何部分的缝隙不应超过0.25mm，除非邻近翼缘脚，但此处局部缝隙边不允许超过0.5mm。
7、冷加工与热加工：
1）火工矫正：
在制作过程中所产生的较大变形必须采用火工矫正的方式，但在矫正时，当温度大于6000C时不允许浇水冷却。
2）弯料工作可以在常温下进行，也可在加热的条件下进行，但加热弯料时不得在2000C～4000C范围内进行。
常温弯料时，弯曲半径应大于等于二倍板厚。
弯料完成后应检查零件弯曲处有无开裂。
８、质量检查：
1）钢结构构件制作完之后，应进行外形尺寸的检验，并符合GB50205-2001“钢结构工程施工及验收规范”和GB50211-2001“钢结构工程质量检验评定标准”的有关要求。
2）对于焊缝质量，应按设计要求，对对接焊缝和要求焊透的角焊缝进行超声波探伤，并符合GB50205及建筑钢结构焊接规程“JGJ81-91的有关规定，对于不合格的焊缝，除了返工外，还应扩大探伤范围，同一焊缝最多只能返工两次，对所有焊缝均应进行外观检查，并符合GB50205-95的有关规定。
3）对于GB50205-95规范中没有明确规定的部分内容，应参照相关规定进行检验。
９、包装与标记：
1）每根构件制成后应在施工图所示的右边或下口距端面1.0m处作出标记，标明该构件的杆件号、层数、图号，标记字样尺寸为高150mm，宽120mm，汉字字样为仿宋体，字样应事先采用1.0的白铁皮制成以备使用。
2）钢结构件均裸装运输。
１、制作质量控制：
钢结构的加工质量直接影响到整过工程的施工质量进度，为安全、优质、高速地完成本工程的钢结构施工任务，我司将对钢结构施工单位在制作，重点在质量与进度上进行控制，并派专业技术人员专门负责钢结构，同时要求钢结构施工单位指派具有丰富实践经验的钢结构施工技术人员专门进行构件质量监督与检验，避免不合格的构件运至现场，造成整过钢结构工程施工的被动局面，另我们将实行“三检制”即：
厂家自检——专业人员复检——现场最终验收，层层把关，使不合格构件绝不能使用到工程上，从根本上保证钢结构的施工进度与质量，钢结构检验标准如下表：
构件制作的允许偏差和检验方法
项次
项目
允许偏差（mm）
检验方法
1
构件长度
±3.0
钢尺检查
2
焊接H型钢截面高度
结合部位
±2.0
其他部位
±3.0
3
焊接H型钢截面宽度
±3.0
4
构件两端最外侧安装孔距
±3.0
5
构件两端安装孔距
±3.0
6
同组螺栓
相邻两孔距
±1.0
任意两孔距
±1.5
7
构件挠曲矢高
L/1000且不大于10
用拉线和钢尺检查
注:
L为构件长度
高层多节柱制作的允许偏差和检验方法
项次
项目
允许偏差（mm）
检验方法
1
一节柱长L
±3.0
用钢尺检查
2
柱身挠曲矢高
L/1000且不大于5.0
用拉线、直角尺和钢尺检查
3
柱截面几何尺寸
±3.0
4
翼缘板倾斜度
ｂ≤400mm
ｂ/100
用直尺和钢尺检查
ｂ>400mm
5.0
结合处
1.5
5
腹板中心线偏移
结合处
2.0
用钢尺检查
其它处
3.0
6
柱脚底板翘曲
5.0
用1米直尺、塞尺检查
7
柱脚螺栓孔中心对柱中心线的偏移
3.0
用钢尺检查
8
每节柱柱身扭曲
5.0
用拉线、吊线和钢尺检查
9
柱端连接处的倾斜
1.5/1000且不大于2.0
用钢尺及塞尺检查
注：
L为一节柱长度B为翼缘板宽度
钢结构的安装
１、概述：
本工程钢结构主要为塔楼-2层～9层框架柱。
钢结构部分采取分段安装，钢结构的安装施工与土建施工交叉进行，密切配合，而且钢结构超前于土建施工。
２、钢结构的吊装：
1）吊装设备的选择与布置：
⑴考虑因素：
根据本工程的特点，我们进行设备的选择和平面布置时，认真考虑以下几点：
①基本能满足本工程钢结构、土建及其它安装工程施工的需要。
②吊装覆盖面兼顾主楼和群楼，满足工程总量，施工进度的要求。
③在满足各轴线上最大起重物件的情况下，尽可能地考虑合理经济。
④在保证塔吊安装、工作及拆除时不与已安装好的钢结构及周围其它建筑物发生干涉的前提下，尽可能布置合理。
⑵吊装设备的选择与布置：
①本工程钢结构的吊装选择TZ6015A-10塔吊，再配一台40吨汽车吊。
②设备的布置
塔吊的具体位置见施工总平面布置图。
2）构件进场与堆放：
根据本工程的地理位置，以及考虑到进货与卸车方便，选择场地北侧为主要的钢结构堆场。
根据钢结构施工进度的要求，制定出构件进场吊装的旬、日计划，构件进场按日计划精确到每件的编号及吊装位置，每天进场的构件卸于现场能满足日吊装计划，第二天全部吊完。
3）钢结构的进场与验收
①根据现场吊装的进度需要，旬计划提前一周通知制作厂，使制作厂随时掌握现场安装及届时所需的构件的进场时间，计划变更时，提前两天通知制作厂。
②制作厂应严格以现场吊装进度需要的构件进场计划，按时将所需构件及时运送至现场指定地点。
③构件进场前，其相应的质检报告及有关的证明资料必须提交给总包，由总包交于业主及监理方审查。
④构件到场后，按装箱单或货运单检查所到构件的数量及编号是否相符，如发现问题，及时在回单上注明，反馈到制作厂，以便更换或补充构件。
⑤按图纸要求和GB50205-2001规范，对构件的质量进行验收检查，并做好记录，杜绝不合格产品进入现场，确保工程质量。
⑥计量检测工具必须按规定定期检定。
4）地脚螺栓预埋及支承面处理：
①地脚螺栓预埋：
由于混凝土结构钢筋的影响，地脚螺栓安装困难，位置难于固定，为了保证埋设精度，首先要测设好位置的控制线及底平面的标高线，并采取相应的固定措施，防止在浇筑砼时移动变形。
地脚螺栓预埋时，保证地脚螺栓位置质量的关键是固定支架的牢固度，采用钢框固定的地脚螺栓预埋法，该框架具有很大的强度，能防止混凝土浇灌时的冲击和振捣等外力而不变形。
②地脚螺栓柱底支承面处理：
设计在第一节钢柱与柱面顶面间预留50mm空隙，利用调整该间隙的方法，调整第一节钢柱柱顶标高。
柱底灌浆：
当钢柱垂直偏差、标高经校核无误后，应用专用灌缝胶或C40无收缩细石砼浇灌钢柱底板，浇灌前先在钢柱底板四周立模板，浇灌时灌缝胶或无收缩细石砼应基本保持自由流动，从一边进行连续浇注，浇注完后用湿草包、麻袋等遮盖养护，也可用捻浆法，用钢钎捻入微膨胀无收缩细石混凝土。
5）钢结构的吊装：
A、钢柱的分段：
根据塔吊的性能参数和钢柱的平面分布，以及安装精度便于控制，对钢柱进行分段组拼和吊装，塔吊能吊动的情况下以两个楼层高度来分段，对楼层高、钢板厚度大的钢柱以一楼层高度分段。
B、吊装的准备：
钢柱在吊装前，先在柱身安装好爬梯、拴好缆风绳，对于斜撑的钢柱，还需要安装高空作业平台，或先焊好角铁。
柱接头相应的连接耳板也要设置在指定的位置，检查无误后，方可进入下一步的工作。
“十”字型钢柱的施工爬梯挂在钢柱的腹板上端，爬梯长度略大于整段钢柱的长度约1米。
C、钢柱吊点的设置：
钢柱吊点的设置需考虑吊装简便，稳定可靠，还要避免钢构件变形。
“十”字型钢柱吊装可利用连接板上的螺栓孔，为了便于吊装和防止起吊时连接板变形，应采用专用吊具，吊具用高强度螺栓与连接板连接，起吊时，为了保证吊装平衡，在吊钩下挂设四根足够强度的单绳进行吊运。
D、钢柱的起吊方式：
钢柱拟采用塔吊一次性由堆场吊装到位，起吊前钢柱应横放在垫木上，起吊时，不得使钢柱在地面上有拖拉现象，钢柱起吊时必须垂直，回转时必须具有一定的高度。
E、钢柱的就位和临时固定：
钢柱吊开到位后，首先将钢柱四侧的中心线与基础柱的四侧中心线对齐和吻合，然后用直尺将钢柱中心线延长到对齐，四面兼顾，中心线对准或已使偏差控制在规范许可的范围以内时，即为完成钢柱的就位工作。
安装连接板进行钢柱对接，拧紧连接螺栓。
钢柱的临时固定采用四面拉设缆风绳或设置刚性支撑的方法。
现场焊接
本工程钢结构部分，材质主要为Q345，构件焊接厚度达30mm，现场焊接环境较差，难度比较大，为了确保工程的焊接质量，提高工效，保证工期，确定采用以CO2气体半自动焊为主，手工电弧焊为辅的焊接方法。
１、焊接顺序及防变形措施：
为了保证整过结构的安装质量，焊接质量是关键，尤其是焊接引起的焊接变形和焊接应力，不仅会影响结构的精度，而且还会因焊接应力引发裂纹，给大厦造成隐患，因此要从焊接应力和变形这一矛盾的统一出发，合理安排焊接顺序，总的原则是在充分考虑减小焊接应力的前提下，从予留反变形和对称焊接两个方面来控制变形，采取的具体措施有：
1）各构件的焊接在平面上应从中间往两边扩展焊接，使建筑物外形尺寸控制得较好，焊缝的应力也较小。
2）钢柱在校正完毕后，必须保证钢柱的临时固定措施稳定可靠。
3）柱与柱对接坡口焊缝应采用二人同时对称焊接，以减少焊接变形和焊接残余应力。
4）控制好焊接顺序，通过焊接变形来抵消钢柱校正后的部分偏差。
２、装配质量的检查：
1）凡是制作及现场拼装构件坡口尺寸应符合设计要求，坡口断面及边缘应保证无裂纹，分层等缺陷，无妨碍焊接的污物，保证光洁度。
装配质量符合坡口质量要求。
2）安装用临时连接板、吊耳、临时支撑尽量避免在工地上焊接，需要时按正规焊接工艺进行补焊并加热1500C。
3）逐层把关，严格检查，上道工序不合格下道工序不能接受，临时焊接构件不允许敲掉，应用气焊割除并用砂轮打磨平整。
4）检查接头坡口质量是否符合要求，是否安装引弧板，严禁在要用材上随便引弧。
３、对CO2气体的要求及使用：
1）CO2气体的纯度应大于99.5%，H2O重量小于0.005气露头在40以下。
2）为了防止瓶中放出的CO2气体水分万一超差，可将气瓶倒置在自制的托架上，5小时后打开气阀，将沉积的水分随气排出。
3）当瓶中气压小于1Mpa压力时，不能再使用。
４、焊前检查：
1）检查操作台，防风罩是否固定。
2）检查焊机各部件、电缆线紧固位置是否可靠，导电及送气装置是否正常。
3）检查接头的形状、坡口、垫板、间隙等并做好记录，确认是否合格，除去坡口周围部位妨碍焊接的污物等。
５、质量检查：
焊接检验是确切判断焊接接头品质优劣的重要手段。
１）焊缝外观质量检查：
焊缝外观检查质量标准
项次
项目
质量标准
一级
二级
三级
1
气孔
不允许
不允许
d≤1.0mm的气孔，在1000mm长度范围内不超过5个
2
咬边
不要求修磨的焊缝
不允许
深度不超过0.5mm,累计总长度不得超过焊缝长度的10%
深度不超过0.5mm累计总长度不得超过焊缝长度的20%
要求修磨的焊缝
不允许
不允许
/
2）焊接完毕24小时后超声波自检。
3）焊后72小时，由第三方复检。
4）全熔透接头一次合格率100%，质量优良率100%。
钢骨柱节点区钢筋施工
根据设计的要求，本工程柱箍筋部分要穿过钢骨柱的腹板，如何保证节点区域箍筋钢筋位置的准确是本工程的难点之一，结合以往的施工经验，我们将从以下两个方面采取措施：
１、优化设计方面（须得到设计师的同意）
１）在满足设计要求和规范的情况下，在钢骨腹板钻孔，开孔直筋要准确无误。
2）穿孔箍筋采用搭接焊接。
２、施工方面
1）根据柱配筋画出钢骨柱各立面柱钢筋大样图，确定柱穿孔箍筋在钢骨立面的投影位置。
2）画出柱箍筋在柱钢柱截面中的位置，确定箍筋的走向。
3）结合钢结构安装、柱箍筋安装位置的误差进行调整。
4）综合考虑了以上各方面的问题后画出钢骨柱各立面的开孔位置进行开孔。
5）加强对钢筋制作工人的技术交底和培训工作，提高钢筋加工的水平。
6）对钢筋加工机械进行保养、维护，保证钢筋加工的精度。
7）严格控制工字形钢结构柱的制作、安装质量，防止钢骨柱在制作、安装过程中出现扭曲、挠曲现象，导致孔洞位置偏移。
8）采用箍筋“半装配式”柱箍筋安装方法，避免钢骨柱安装、焊接和柱箍筋安装交叉作业影响工程质量。
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