钢结构柱节点加固方案.docx
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钢结构柱节点加固方案
瑞颐养老社区13#楼钢结构柱节点加固方案
1、施工概况
本工程为瑞颐养老社区13#楼钢结构工程
工程地址：
吴中大道西侧蓝缨学校北
建设单位：
苏州教育投资有限公司
设计单位：
苏州建设（集团）规划建筑设计院有限责任公司
施工单位：
苏州中元建设开发有限公司
分包单位：
苏州五建钢结构有限公司
建筑面积：
约800㎡
层数：
5层/钢柱分1.6m、8.55m、8.7m3段。
建筑高度：
15.85m
建筑跨度：
25m
结构类型：
型钢结构
柱梁构造：
焊接H型钢
本钢结构工程现已完成安装且玻璃幕墙也基本完成。
现对18轴交D2轴，19轴交D2轴，20轴交D2轴，标高在7.6m处的钢柱连接节点经行加固。
本工程主结构柱的钢材采用现行国家标准《低合金高强度结构钢》（GB/T1591－94）规定的Q345B钢。
2、钢结构节点加固原因
1，加固部位：
18轴交D2轴，19轴交D2轴，20轴交D2轴，标高在7.6m处的钢柱连接节点。
2，此部位，按照设计要求其型钢构件几何尺寸为H500*400，在型钢构件制作过程中标高7.6m以下型钢构件按照设计要求满足其设计截面几何尺寸为H500*400的要求，标高7.6m以上型钢构件在制作过程中造成几何尺寸偏差9mm~4mm之间。
在构件吊装过程中，未能及时发现并处理此偏差。
在偏差依然存在的情况下经行了安装直至完成。
详见（附图一）节点。
3，按照上述9mm~4mm的偏差数值，其中心线与定位轴线的偏移不符合《钢结构工程施工质量验收规范》（GB50205-2001）规定的墙架立柱中心线与定位轴线5mm准许偏差。
4，由此造成钢柱重心偏移，受力不均，在钢柱长期负重的情况下存在较大安全隐患。
（附图一）
3、钢结构节点加固方案
（附图二）
由于本工程屋面钢梁及附属工程已经安装完成，考虑对成品的保护，不影响其后工序的正常经行，本次加固必须采取先支后拆，先保护后加固的施工方案。
其加固方案见（附图二）节点。
1，具体流程
垂直支撑-----水平固定-----拆除连接板-----弥补偏差-----更换连接板-----解除支撑-----涂装
1.1，垂直支撑
本垂直支撑适宜采用刚性顶举件作为支撑物件，选择起重范围在5T--150T之间、起重高度在6mm-64mm之间的单动式千斤顶。
经现场实测弧形柱顶部下翼板距楼地面6.8m高，千斤顶无法直接刚性接触顶点不为，遂选择长度为6.75m的型钢构件作为间接支撑杆件，置于千斤顶与顶点位置之间。
顶升千斤顶完成支撑。
1.2，水平固定
垂直支撑完成后，弧形柱由于重心不在D2轴线上的原因，冒然拆除连接板易造成柱体失衡倾斜。
遂在拆除连接板之前需对弧形柱经行水平固定。
采用型钢构件将垂直支撑构件与弧形柱构件之间形成刚性连接，再加上弧形柱本身D2轴向之间就存在刚性连接，且本次加固只需拆除H型钢单翼连接板。
单翼连接板在拆除后柱构件之间依然存在单翼连接板和腹板连接板所形成的水平刚性固定，遂即使在弧形构件失衡的情况下也不至于移位倾斜。
避免了在加固过程中会对钢结构附属玻璃幕墙工程所造成的破坏以及由此应发的安全隐患。
1.3，拆除连接板
在垂直支撑与水平固定均确保完成无误的情况下，逐个拆除高强螺栓连接件。
在拆除的过程中注意主体动向，确保主体未发生移位倾斜的情况下完成全部高强螺栓的拆除。
1.4，弥补偏差
采用Q345B钢板焊接在标高7.6m以下的钢柱构件外侧，弥补与标高7.6m以上构件之间的偏差。
1.5，更换连接板
更换t=20，Q345B钢板，开孔作为连接板。
开孔位置尺寸与原有相同。
高强螺栓为原有高强螺栓，长度相应加长，连接工艺符合相关规范。
连接板与柱构件之间再采用焊接工艺。
工艺满足相关规范。
完成更换。
1.6，解除支撑
解除支撑的过程中，先拆除水平固定方向上的刚性连接，再接触垂直支撑。
解除过程中也要做到先固定后解除的工序，先固定构件，再拆除连接点，安全放下支撑构件。
1.7，涂装
加固工序完成后，对电焊破环的地方需要经行重新涂装，其涂装工艺符合原有设计要求。
4、施工技术要求
1，高强螺栓孔径的选配
高强度螺栓的制孔按表4-1的要求选配，高强度螺栓连接构件制孔允许偏差见表4-2，高强度螺栓的孔距和边距值见表4-3，高强度螺栓连接构件的孔距允许偏差见表4-4。
高强度螺栓孔径选配表表4-1
螺栓公称直径（mm）
12
6
20
22
24
27
30
螺栓孔直径（mm）
13.5
17.5
22
24
26
30
33
注：
承压型连接（如柱或抗剪桁架的压杆连接）中的高强螺栓孔可按表中值减少0.5～1.0mm。
高强度螺栓连接构件制孔允许偏差表4-2
名称
直径及允许偏差（mm）
螺栓
直径
2
6
0
2
4
7
0
允许偏差
±0.43
±0.52
±0.84
螺栓孔
直径
3.5
7.5
2
（24）
6
（30）
3
允许偏差
+0.43
0
+0.52
0
+0.84
0
圆度（最大和最小直径差）
1.00
1.50
中心线倾斜度
应不大于板厚的3％且单层板不得大于2.0mm，多层板叠组合不得大于3.0mm。
高强度螺栓的孔距和边距值表4-3
名称
位置和方向
最大值（取两者的较小值）
最小值
中心间距
外排
8d0或12t
3d0
中间排
构件受压力
12d0或18t
构件受拉力
16d0或24t
中心至构件边缘的距离
顺内力方向
4d0或8t
2d0
垂直内
力方向
切割边
1.5d0
扎制边
1.5d0
注：
1.d0为高强度螺栓的孔径；t为外层较薄板件的厚度。
2.钢板边缘与刚性构件（如角钢、槽钢等）相连的高强度螺栓的最大间距，可按中间排数值采用。
3.设计有规定时按设计要求采用。
高强度螺栓连接构件的孔距允许偏差表4--4
注：
孔的分组规定：
项次
项目
螺栓孔距（mm）
＜500
500～1200
1200～3000
＞3000
1
同一组内任意两孔间
允许偏差
±1.0
±1.2
-
-
2
相邻两组的端孔间
±1.2
±1.5
+2.0
±3.0
1.在节点中连接板与一根杆件相连的孔划为一组。
2.接头处的孔：
通用接头——半个拼接板上的孔为一组；阶梯接头——两接头之间的孔为一组。
3.在两相邻节点或接头间的连接孔为一组，但不包括1、2所指的孔。
4.受弯构件翼缘上，每1m长度内的孔为一组。
2，高强螺栓长度的选用
高强度螺栓紧固后，以丝扣露出2～3扣为宜，一个工程的高强螺栓，首先按直径分类，统计出钢板束厚度，根据钢板束厚度，按下列公式选择所需长度：
L=L′+△L（
式中L′───连接板层总厚度（mm）；
△L───附加长度（mm），
△L=m+2s+ip（
其中m───高强度螺母公称厚度（mm）；
s───高强度垫圈公称厚度（mm）；
i───当L≤100mm时，i=2；当L＞100mm时，i=3；
p───螺纹的螺距（mm）。
表高强度螺栓附加长度△L（mm）
螺栓公称直径
高强度螺母公称厚度
高强度垫圈公称厚度
螺纹的螺距
大六角头高强度螺栓附加长度
M12
12.0
3.0
1.75
23.0
M16
16.0
4.0
2.0
30.0
M20
20.0
4.0
2.5
35.5
M22
22.0
5.0
2.5
39.5
M24
24.0
5.0
3.0
43.0
M27
27.0
5.0
3.0
46.0
M30
30.0
5.0
3.5
50.5
根据公式（，当L≤100mm时，可按螺栓长度以5mm为一个规格的规定，将其个位数按2舍3入、7舍8入的原则，计算出使用长度；当L＞100mm时，可按螺栓长度以10mm为一个规格的规定，将其个位数按4舍5入的原则，计算出使用长度。
螺栓长度小于l00mm取整为5mm的倍数，余数2舍3进，螺栓长度大于100mm可以取为l0mm的整倍数进行归类。
高强度螺栓的附加长度可参考表4.1-1。
高强度螺栓的附加长度表4.1-1
螺栓直径（mm）
12
16
20
22
24
27
30
大六角高强度螺栓（mm）
25
30
35
40
45
50
55
扭剪型高强度螺栓（mm）
25
30
35
40
按照公式：
L=L′+△L
=L′+m+2s+ip
=40+30+（9mm~4mm）+20+2*4+3*2.5
=114.5mm~109.5mm
根据规范螺栓长度取定为：
120mm
3、施工轴力与终拧力矩的换算
表4.1-2列出了一般国产高强度螺栓允许的施工轴力。
设计给出了轴力时按设计要求施工，如设计未给出高强度螺栓的轴力要求，可按该表选用，施工轴力比设计轴力一般要增加10%。
国产大六角头高强度螺栓施工轴力（单位：
kN）表4.1-2
性能等级
轴力
螺栓直径（mm）
8.8S
10.9S
设计轴力
施工轴力
设计轴力
施工轴力
M12
45
50
55
60
M16
70
75
100
110
M20
110
120
155
170
M22
135
150
190
210
M24
155
170
225
250
M27
205
225
290
320
M30
250
275
355
390
对于大六角高强度螺栓，施工时必须把施工轴力换算为施工扭矩作为施工控制参数。
大六角头高强度螺栓施工扭矩可由下式确定：
TC＝K·PC·d
式中TC–—施工扭距，N·m；
K–—高强度螺栓连接副的扭距系数的平均值，该值由复验验测得的合格的平均扭距系数代入。
（按照高强螺栓的复验报告K值为0.117.）
PC–—高强度螺栓施工预拉力，kN；
d–—高强度螺栓螺杆直径，㎜。
按照公式：
TC=K·PC·d
=0.117*170*20
=397.8（N2.m）
5、施工机具的准备
1，扭矩型高强度螺栓扳手（大六角螺栓适用）
电动扭矩扳手一般由机体、扭矩控制盒、套筒、反力承管器、漏甩保护器组成，常用的电动扭矩扳手性能参见表5-2。
2，其它千斤顶、电焊机等施工机具配备及参数参见表5-2。
施工机具配备表表5-2
品名
产地
型号
电流电压
（V）
消耗功率
（W）
空载转数（r/min）
（扭矩）范围
（N·m）
重量
（kg）
螺栓扳手
国产
PIBD-150
220
880
8
400～1500
12
PIBD-160
220
950
8
400～1600
10
开孔器
德国
KBN-38QU
220
1780
100-600
电焊机
松下
YM-500KR2
380
千斤顶
国产
QFD200/300
220
300mm
149
6、施工质量控制
本次加固主要质量控制在高强螺栓施工质量的检验，下面针对高强螺栓的质量控制做详细的计划。
1，高强螺栓安装的质量控制
高强度螺栓连接副终拧完成1h后、48h内应进行终拧扭矩检查，检查结果应符合表6.1的规定。
高强度螺栓连接副终拧扭矩合格质量标准表6.1
紧固方法
检验方法
合格质量标准
备注
扭矩法
扭矩法
±10%终拧扭矩值
转角法
转角法
±30o终拧转角值
扭剪型高强度螺栓连接副
扭剪型高强度螺栓连接副
尾部梅花头被拧掉
尾部梅花头未被拧掉者应按扭矩法或转角法检验。
1.1基本要求
高强度螺栓连接副终拧扭矩检验分扭矩法检验和转角法检验两种，原则上检验法与施拧紧固方法应相同。
检验所用的扭矩扳手其扭矩精度误差应不大于3%。
每一检验批按节点数抽查10%，且不少于10个;每个被抽查节点按螺栓数抽查10%，且不应少于2个。
1.2扭矩法检验
检验方法：
在螺尾端头和螺母相对位置划线，将螺母退回60o左右，用扭矩扳手测定拧回至原来位置时的扭矩值。
高强度螺栓连接副终拧扭矩值按下式计算：
Tc=K·Pc·d
式中Tc——终拧扭矩值（Nm）；
Pc——施工预拉力值标准值（Kn）,见表6.2；
d——螺栓公称直径（mm）；
K——扭矩系数。
高强度螺栓连接副施工预拉力标准值（KN）表6.2
螺栓的性能等级
螺栓公称直径（mm）
M16
M20
M22
M24
M27
M30
8.8s
75
120
150
170
225
275
10.9s
110
170
210
250
320
390
1.3转角法检验
检验方法：
（1）检查初拧后在螺母与相对位置所划的终拧起始线和终止线所夹的角度是否达到规定值。
（2）在螺尾端头和螺母相对位置划线，然后全部卸松螺母，在按规定的初拧扭矩和终拧角度重新拧紧螺栓，测量终止线与原终止线划线的角度。
高强度螺栓连接副终拧转角值见表6-2
1.4扭剪型高强度螺栓终拧扭矩检验
检验方法：
（1）检查初拧后标记,确认已完成初拧；
（2）观察尾部梅花头拧掉情况；
（3）尾部梅花头未拧掉的螺栓,其终拧扭矩应按扭矩法检验或转角法检验。
1.5扭剪型高强度螺栓连接副终拧后，除因构造原因无法使用专用扳手终拧掉梅花头者外，未在终拧中拧掉梅花头的螺栓数不应大于该节点螺栓数的5%。
对所有梅花头未拧掉的扭剪型高强度螺栓连接副应采用扭矩法或转角法进行终拧并作标记，且按本规程第5.1条的规定进行终拧扭矩检查。
1.6对建筑结构安全等级为一级，跨度40m及以上的螺栓球节点钢网架结构，其连接高强度螺栓应进行表面硬度复验，复验结果应符合表6.3的要求。
螺栓表面硬度质量标准表6.3
螺栓性能等级
表面硬度
表面质量
检验方法
8.8级
ＨＲＣ２１～２９
不得有裂纹或损伤
硬度计、放大镜或磁粉探伤
9.8级
ＨＲＣ32～37
不得有裂纹或损伤
硬度计、放大镜或磁粉探伤
10.8级
ＨＲＣ３２～３６
不得有裂纹或损伤
硬度计、放大镜或磁粉探伤
1.7高强度螺栓拧紧固时，只准在螺母上施加扭矩。
紧固所使用的扭矩扳手，使用前必须校正，其误差不得大于±5%。
1.8高强度螺栓连接副终拧后，螺栓丝扣外露应为2至3扣
1.9螺栓球节点网架总拼完成后，高强度螺栓与球节点应紧固连接，高强度螺栓拧入螺栓球内的螺纹长度不应小于1.0d（d为螺栓直径），连接处不应出现有间隙、松动等未拧紧情况。
2，高强度螺栓施工时应注意以下事项
1）螺栓穿人方向以便利施工为准，每个节点整齐一致；
2）螺母、垫圈均有方向要求，螺栓、螺母均标有级别与生产厂家；
3）已安装高强度螺栓严禁用火焰或电焊切割梅花头；
4）因空间狭窄，高强度螺栓板手不宜操作部位，可采用加高套管或用手动扳手安装；
5）高强度螺栓超拧应更换并废弃换下来的螺栓，不得重复使用；
6）安装中的错孔、漏孔不允许用气割开孔，错孔应严格按《钢结构工程施工质量验收规范》（GB50205-2001）和《钢结构高强度螺栓连接的设计、施工及验收规范》（JGJ82-91）的要求进行处理；
7）当气温低于－10℃时停止作业；当摩擦面潮湿或暴露于雨雪中，停止作业；
8）高强度螺栓的包装、运输与使用中应尽量保持出厂状态；
9）施工前必须对扭矩扳手进行标定；终拧时，大六角螺栓应按施工扭矩施拧，扭剪型螺栓用专用电动扳手施拧，拧掉梅花头；
10）高空施工时严禁乱扔螺栓、螺母、垫圈及尾部梅花头，应严格回收，以免坠落伤人；
11）施拧后应及时涂防锈漆；
12）对于露天使用或接触腐蚀性气体的钢结构，在高强度螺栓拧紧检查验收合格后，连接处板缝应及时用防水或耐腐蚀的腻子封闭；
13）要求初拧、复拧、终拧在24h内完成；
14）母材生浮锈后在组装前必须用钢丝刷清除掉；
15）再次使用的连接板需再次处理；
16）连接板叠的错位或间隙必须按照《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205-2001要求进行处理，确保结合面贴实。
7、施工安全要求
1，施工安全隐患分析
由于现场后续工程也基本完工，本次加固属于承重结构加固。
所以安全隐患较大主要存在以下几个方面：
1.1，支撑不到位易导致结构坍塌的做大隐患。
1.2，6.8m的施工高度需要注意坠落隐患。
1.3，现场已完成工程成品、玻璃等易碎品保护。
1.4，电焊、用电安全隐患的排除。
1.5,脚手架使用安全隐患。
2，施工安全要求
严格按照先支后拆，先保护后加固的施工方案落实实处。
检查每一工序，对设备试用检查，确保千斤顶的正常使用。
排查一切可能发生的隐患。
2.1，焊接设备安全施工措施
焊接操作及配合人员必须按规定穿戴劳动防护用品，并必须采取防止触电、高空坠落和火灾等事故的安全措施。
电焊机使用前，检查并确认初、次级线接线正确，输入电压符合电焊机的铭牌规定。
接通电源后，严禁接触初级线路的带电部分。
次级抽头接铜板压紧，接线柱有垫圈。
合闸前，详细检查接线螺帽、螺栓及其他部件并确认完好齐全、无松动或损坏。
多台电焊机集中使用时，分接在三相电源网络上，使三相负载平衡。
多台焊机的接地装置，分别由接地极处引线，不得串联。
移动电焊机切断电源，不得用拖拉电缆的方法移动焊机。
当焊接中突然停电时，立即切断电源。
2.2，施工用电安全措施
认真贯彻施行《施工现场临时用电安全技术规范》（JGJ46-88）和《建筑施工安全检查标准》（JGJ59-99），把施工用电的管理作为施工管理的一项重要工作常抓不懈。
施工现场临时用电采用TN-S系统，设置专用保护零线。
使用五芯电缆，且电线、电缆等不能有老化、破皮现象。
电缆
埋设符合要求。
施工现场实行三级配电（总配电箱、分配电箱、开关箱），两级保护（总配电箱、分配电箱或开关箱装漏电保护器）。
且前一级（总箱）额定漏电动作及电流额定动作时间是后一级（分箱或开关箱）漏电动作电流及动作时间的可靠后备保护，使之具有分级分段保护的能力。
开关箱内的漏电保护器的额定漏电动作电流不大于30mA，额定漏电动作时间小于0.1s。
由专人负责施工用电的全过程，操作人员持证上岗，定期参加安全教育、培训，进现场戴安全帽、穿绝缘鞋。
实行“一机、一闸、一漏、一箱”制，严禁用一个开关电器直接控制两台及以上用电设备。
2.3，脚手架工程安全措施
脚手架移动时必须距离临边一定距离，并派专人看护；
移动中禁止突然启动加速，必须平稳、缓慢前进；
定期检查脚手架，发现问题和隐患，在施工作业前及时维修加固，以达到坚固稳定，确保施工安全。
脚手架严禁钢竹、钢木混搭，禁止扣件、绳索、铁丝、竹篾、塑料篾混用
脚手架搭设人员必须正确使用安全帽、安全带、穿防滑鞋。
严禁脚手板存在探头板，铺设脚手板及作业时，应尽量使施工荷载内、外传递平衡。
保证脚手架体的整体性，不得与井架、升降机一并拉结，不得截断架体。
结构外脚手架每支搭一层，支搭完毕后，经项目部安全员验收合格后方可使用。
任何班组长和个人，未经同意不得任意拆除脚手架部件。
严格控制施工荷载，脚手板不得集中堆料施荷，且每边均匀堆放，施工荷载不得大于2kN/m2，确保较大安全储备。
作业层设置可靠的防护栅栏、挂立网、挡脚板，防止坠落物体伤人。
8、加固后的预期效果
从安全角度来讲，预期加固后重心力通过后置钢板传至基础钢混柱，提高钢柱的轴向、纵向受力。
避免了构件因长期负载荷的情况下可能会发生的轴心力偏移所导致的安全隐患事故。
从感观角度来讲，连接板加厚不影响视觉效果。
编制单位：
苏州五建钢结构有限公司
编制时间：
2014年11月13日
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