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引言
超高层建筑钢结构的施工在近些年的应用比较广泛,充分注重钢结构施工技术的科学掌握和实施,对建筑整体质量就有着保障作用。传统的建筑施工中,由于受到多方面因素的影响,还存在着诸多施工问题,这就需要加强施工技术的科学应用,在钢结构的施工质量上能有效保障。通过从理论上加强研究,就能保障超高层建筑钢结构的施工实施指导方法的正确性。
1.超高层建筑钢结构施工特征以及关键技术分析
1.1超高层建筑钢结构工施特征体现分析
对于超高层的建筑钢结构工程施工,和一般的建筑施工相比就有着不同,在超高层的建筑施工的要求上比较苛刻,在施工的工艺上也比较复杂化。钢结构的建筑施工中,也增加了施工的难度,对施工质量的控制要求比较突出,同时这也对建筑工程的管理上有着很大难度[1]。超高层建筑钢结构施工的周期相对比较长,很难做到一次付使用,所以在施工中也存在着使用和施工并存的情况出现。
1.2超高层建筑钢结构施工关键技术分析
超高层建筑钢结构施工中,会运用到关键技术,对这些关键技术得以科学合理化的应用就显得比较重要。其中在施工图纸的审查过程中,就要注重施工图纸的质量以及完整性保障。在施工测量技术的应用上,由于超高层钢结构的结构上比较复杂化,在技术水平的应用要求上比较高,这对测量的工作实施也增加了很大难度。这就需要在测量技术设备的完备性工作实施上加强,在对测量基准点以及基准网的制定上科学性呈现,对测量的方法正确选择,在测量的线路上能够最佳化明确,保障测量的准确性。超高层建筑钢结构施工中的焊接技术是比较重要的,钢结构的稳定性除了在结构上的设计科学性以外,还需要进行钢结构的接口焊接,从而将钢结构的整体性能得以形成。这就需要在实际的施工中对焊接技术的应用加强重视,在对钢结构的焊接顺序上能明确,结合钢结构子自身的特征以及施工环境等,在钢结构的几何准确度上能有效提高[2]。在焊接的熟练度要能加强,在焊接过程中对行业检测质量要严格化执行,在焊接技术科学实施上才能真正保障钢结构的整体质量。钢结构施工中的关键技术在实时监控技术的应用上也比较重要。超高层建筑的施工中,会发生变化,从而造成仿真计算结果的差异性。为能对钢结构施工质量水平的提高,就要对实时监控技术加以应用,在监测设备的运用下,就能对钢结构施工的关键部分在应力以及位移的跟踪方面及时性的观察,对钢结构的振动情况以及温度等方面的变化也能有效的了解[3]。这对钢结构施工的质量和效率的保障就有着积极意义。
2.超高层建筑钢结构施工的原则以及具体施工措施
2.1超高层建筑钢结构施工的原则分析
超高层建筑钢结构的施工过程中,对施工技术的应用要遵循相应的原则,只有如此才能保障施工的质量。对超高层的钢结构施工技术应用,在科学性的原则方面要充分重视。由于超高层钢结构在建设施工中有着很高的要求,在具体施工中就要注重从科学的角度来应用技术,对钢结构技术要求以及标准能明确化,对钢结构的构成形式等方面详细分析,保障施工技术的科学性利用。钢结构关键技术应用中,在科学理念的融入方面也要能加强,只有将施工理念和施工技术综合性重视,才能有助于超高层建筑钢结构施工的质量保障。超高层建筑钢结构施工技术的应用,要注重易操作的原则遵循。具体的施工中场所施工条件的限制,在操作上就要进行细致化的处理,在施工中的容错率要尽量增加,减少受到外部环境因素影响造成的施工质量问题发生[4]。在操作上能最简化的呈现,在施工的整体效率上以及质量上加以有效提高。
2.2超高层建筑钢结构施工措施探究
第一,准备工作的完善化。超高层建筑钢结构施工中,要注重在准备阶段能充分重视,对钢结构的组成以及荷载传递的途径加强理解。施工人员在钢结构施工中,在对钢结构的基本构成结构等基础信息了解下,然后对钢结构的荷载传递路径加强重视,对施工的顺序能明确化。具体的施工场地以及周围施工环境也要能熟悉,然后对施工设备科学选择,在施工组织方面能科学化实施。这些都会整个钢结构的施工质量有着很大程度影响。除此之外,也要能对施工资源配置以及技术能力等因素详细重视,在准备工作上能加以完善了解和准备。第二,加强超高层建筑钢结构的有效安装。在对钢结构的安装环节是施工中的重点,这就需要在安装中进行施工流水段的划分,然后按照流水段情况加以实施。在对钢结构的制作以及吊装的工作实施中,按照钢柱分段实施划分,在对各项的结构要求上要能遵循。对钢结构的吊装工作实施中,对钢结构框架的刚度要能保证,采取自动式塔式起重机加以应用,在起吊的高度要能达到实际的要求。在对标准节框架的施工方面要能加强,以及对特殊节框架的施工方面也要充分重视,按照标准以及特殊的要求加以实施。在对钢结构的安装前,就要对钢柱上连接件进行预检,保障质量安全。第三,对钢结构施工的安全操作系统以及监测系统的应用上要能科学化。超高层建筑钢结构的施工中,在监测系统的应用上要能加强重视,对各环节的施工通跟踪监控系统的应用,及时性反映施工情况,在监控的信息管理上加强,保障信息的完整性以及安全性。在安全操作系统的方面的应用也要能加强重视,避免在钢结构施工中出现安全隐患问题,通过安全操作的加强以及完善,对钢结构的施工整体安全质量得以保障[5]。除此之外,超高层钢结构施工会受到气候的因素影响,在施工中就要在气象保护措施上加以实施,可委托气象站在施工附近的气象监测进行加强,及时性提供气象信息等。第四,注重超高层建筑钢结构施工控制。在钢结构的具体施工中,要注重多方面施工方法的实施,如在对闭环控制方法的应用上就要加强,在分析预测以及实施和监测、反馈等方法的应用,对具体施工情况及时性反映。在施工的监测方面就要注重对钢结构变形监测以及施工中的应力监测的加强,对钢结构的关键点的监测工作要妥善实施,通过数据的分析对施工的安全质量得以保证。对钢结构的预变性技术的应用要注重,施工中在仿真分析方面加强,对连续性变化值能通过监测数据进行分析调整等,对钢结构的几何位置能加以明确,防止钢结构的变形。
3.结语
对超高层的建筑钢结构的技术实施,就要能从实际的施工情况紧密结合,在施工技术的应用上科学化呈现。钢结构作为当前建筑施工中的重要应用结构,在对未来的建筑结构发展走向也有着影响,所以在具体的钢结构施工技术应用方面,就要注重科学性以及质量的保障。通过从理论上对钢结构施工技术的研究分析,就能为实际施工发展起到一定启示作用。
参考文献
[1]全豫晋.大跨度钢结构施工过程的结构分析方法研究[J].江西建材.2014(13)
[2]沈锦添.大跨度钢结构屋架整体提升支架选型的研究与应用[J].建筑施工.2014(06)
[3]崔晓强,叶可明.大跨度钢结构施工过程的结构分析方法研究[J].工程力学.2014(05)
[4]吴欣之.广州国际会展中心大跨度复杂形体钢结构安装技术研究[J].建筑钢结构进展.2014(01)
关键词:高层建筑钢结构施工技术
中图分类号:TU97文献标识码: A
前言:高层建筑钢结构相对于以往的钢筋混凝土而言,具有很多的优势,对于建筑性能而言有很大的提升。随着我国城市经济建设的发展,对于高层建筑的需求量还很大,所以钢结构以其自身的优势,必将成为以后建筑业发展的主要趋势。在钢结构施工中,应该不断的提高施工技术水平,加强监督管理,保证高层建筑的施工质量,为我国建筑业的发展创造有利的环境。
1 钢结构优势和缺陷分析
1.1 优势分析
首先,在钢结构施工中,主要的材料为钢材,钢材的自身力学性能比较强,在抗拉伸、抗压以及延展性方面具有很强的功能,并且材质比较均匀。在高层建筑施工中,目前主要应该考虑到建筑的抗震性,因为高层建筑在垂直方向的距离较大,对于抗风性要有很大的强度,而钢材较好的弹性能够将地震所产生的能量消耗掉,所以在抗震性方面具有很强的性能。在以往的地震中,对于房屋建筑的破损程度进行研究,也证实了钢结构的性能特点。其次,由于钢结构生产以及安装施工的特点,在整体性方面为施工企业提高了经济效益。钢材主要是在工厂生产,可以采用集约化的批量生产,在工地进行安装施工,采用焊接的方式,可以进行各种形式结构设计,安装过程简便,精准度较高。经过相关的资料显示,钢结构施工要比钢筋混凝土施工的速度快百分百分之七十到八十,缩短了施工工期,降低了施工成本,对于施工企业来讲提高了经济效益。再次,在占地面积上,钢结构要比钢筋混凝土结构节省很大的面积,增加了开间面积。并且在施工的过程中,减少了灰尘以及噪音的污染。在建筑物拆除后,废弃的钢材还可以回收再利用,减少了浪费现象以及对环境的污染。所以说钢结构具有众多的优点,已经成为了现阶段建筑业发展的主要趋势。
1.2 缺陷分析
首先,因为钢材具有一定的耐火点,当温度达到六百度时,钢材就会丧失承载的性能,导致建筑物坍塌,耐火性能很差。所以说为了保证建筑物的抗火灾能力,在施工的过程中,应该对梁、柱以及压型钢板做好防火处理,提高耐火性。其次,在钢材焊接的过程中,由于受到残余应力的影响,会对整个建筑的结构造成很大的影响。再次,受到我国冶炼技术的影响,在钢材的生产方面还具有一定的局限性,对于一部分特殊的钢材型号还处于小规模的生产中,所以造成了钢材市场的供需失衡现象。
2.钢结构施工前的准备
2.1 吊装准备。
目前来看,高层建筑钢结构施工中所选用的吊装机械主机,主要还是自升式、塔式起重机。塔式起重机的性能一定要满足施工工程的需求,包括吊机的最大起重量、起重力矩以及半径值。尤其要注意的是,随着起重提升高度的增大,其可提器的重量也会减小。
2.2 施工现场与技术的准备。
高层建筑钢结构施工前,施工现场准备工作非常重要,总结之,主要包括以下内容:钢构件及其配套零部件和连接件的验收、丈量器具以及测量仪器的准备、构件的运输、基础的复测、构件的堆放、设备工具材料的安排和施工力量的组织等。要编制钢结构施工组织设计方案,并将设计的思想理念贯穿到实际施工过程之中;要确定和完善钢结构施工和验收标准,对市场进行规范、对各方的行为进行规范;要做好工艺试验和评定,为后续的钢结构施工提供技术支持。
3.高层建筑钢结构施工技术的应用
高层建筑钢结构的构件种类较多,其主要的施工技术表现在构件与构件之间的连接,以及连接处强度和整体稳定性的保证。因此,如何解决构件间的连接问题是钢结构工程主要任务。
3.1地脚螺栓的预埋技术。
地脚螺栓的预埋位置和预埋强度是钢结构工程整体质量的基本内容保证。一般常采用 6~10cm 厚的钢板作为定位钢板,再进行地脚螺栓的定位。还应注意定位钢板的尺寸与钢柱底垫板的尺寸要相互吻合,并在钢板底部螺栓上设置止退调节螺栓,与其对应的上部骆爽要能够固定调节螺母,并在钢板上预留 150mm 直径的浇捣孔,以便其下部梁内钢筋的绑扎工作。为了使二者合为一体,可将地脚螺栓焊接在柱子的钢筋上,以确保整体刚度。在混凝土浇筑工程结束后,还应将地面的地脚螺栓用塑料布等包裹起来,以避免生锈。
3.2钢柱的安置技术。
柱子的设置要点是对于每一节柱的标高、垂直度与定位轴线的偏差如何形成。对于不同位置的柱节其控制关键点也有所区别。如首节柱要控制的主要是标高和定位轴线,次节柱则要加上垂直度的测试。另外,不同柱节的调节方式也不尽相同,首节柱是通过定位钢板与螺母的调节来实现,次节柱则是通过调节丝杠来实现。通过焊缝的宽度来确保楼层的标高是较高的技术水平要求,是指通过四个方位的调节丝杠来实现对钢柱垂直度的调整。钢柱对接完成后,要进行严密的验收工作,合格后,可将耳板彻底拆除。另外,为了确保钢梁的安装以及二者的连接强度,应在安装钢梁前,在钢柱预埋连接件以及混凝土核心筒壁上的预埋件。
3.3钢梁的安置技术。
钢梁安置的要点是要通过限位钢板临时固定与数次校正,来实现钢梁与钢柱的连接处的垂直度及轴线位置。在临时固定时,可通过安放吊装耳板于钢梁上,并在耳板的两端分别焊接一块安置限位钢板来完成钢梁临时固定。吊装耳板应在距钢梁两端 1/4 长度的位置安装,规格要与钢梁的重量相匹配,一般来说,吊装耳板的厚度在10~16mm 左右。限位钢板应在钢梁的上部设置,厚度同耳板,可将限位钢板设定在钢柱的牛腿上。限位钢板和吊装耳板可以提高钢梁的安装精度,并能加快施工速度,确保施工的安全进行。
3.4焊接和栓接的技术。
钢材的连接方式主要有两种,一是螺栓连接,二是焊接。一般来说,在临时固定时常采用螺栓连接的方式,这样不仅能够确保安装时的强度和安全性,也能够方便在工程结束后对于临时固定的拆除。对于焊接连接方式来说,最主要的问题是如何保证焊接质量。高层建筑钢结构焊接的主要问题是减少焊接应力和变形。在施工过程中,应从中心框架向四周扩展焊接,首先应选择收缩大的焊缝进行焊接,并应采取对称焊接的办法来减少应力和应变。另外,应先进行梁与柱的连接,再进行柱与柱间的连接。
3.5门窗工程的安装技术。
钢窗的安装质量主要由钢窗产品的质量和进场后外观的检查,以及钢窗与固定钢窗立柱间的间隙来控制。施工中,为了避免预留窗口与钢窗不匹配,一般常见的做法是将钢窗一边的立柱首先固定住,等钢窗完全安装后,再将另一边的立柱焊接。钢结构工程中不可避免的会有特殊钢结构,一般都是以组合的形式出现,体积较大且重量较大。由于特殊部位的钢构件在各个工程中各不相同,因此无法对其给予统一的标准,应根据工程的实际情况来进行设计。
此外,高层建筑的施工过程还有一定的安全保障措施,主要有水平通道和垂直运输设施的安全保障。水平通道一般为工具式的脚手通道、装配式的通道板、钢管脚手通道以及扶手绳等。竖向的通道多采用临时固定与钢柱两侧的爬梯来实现。为确保安全,多采用焊接紧固的方式来实现接柱操作平台与钢柱之间的连接。这些安全保障设施只有在工程完全结束后方可拆除
4.结语:
综上所述,相关人员要不断学习研究,根据结构的情况、施工现场的环境、施工企业的资源综合考虑,制定技术路线,确定关键技术和措施,做好高层建筑钢结构各方面的施工工作,以达到新时期社会发展和科技进步的要求。全行业都争取在我国高层建筑建设进入钢结构体系时代的同时,也带来建筑行业的新突破。
参考文献:
关键词:高层建筑;钢结构;吊装
一、高层建筑钢结构吊装准备工作
1.根据安装程序制定顺序图表
吊装前需根据安装程序针对柱、主梁、次梁编制安装顺序图表。安装顺序图表中应显示出各个构件相关的简单描述,如:平面位置、安装顺序号、构件名称、构件所在图纸号、构件重量、构件外形等。
2.吊装的前期准备工作
吊装前的准备工作有:1)施工图纸安排技术人员认真审阅,做好图纸设计交底工作,做好技术交底工作;2)准备相关标准图集及需要资料,编制施工图预算,制定分部工程材料计划、劳动力需求计划以及准备施工机具等;3)与施工人员进行施工组织设计和技术交底,并向其详细讲解整个工程的设计内容、施工计划及相关技术要求等,将施工计划落实下去,并落实技术责任制;4)对现场定位桩做好测设工作,完成定位放线工作等。
二、塔吊的选择、布置及装拆
塔吊是超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置、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。
在塔吊的选择上应优先考虑内爬式塔吊,因为钢结构建筑采用内爬式塔吊不需要对楼层进行加固,并且在起重机布设位置上有较大的自由度。另一方面,采用内爬式塔吊进行钢结构高层建筑吊装施工,对塔吊起重能力和幅度要求不像采用附着式塔吊那样苛刻。
另外,采用附着塔吊的造价要远高于同类型起重能力稍小的内爬式塔吊,比如工程设计高度为150m,采用附着式塔吊的塔身高度约180m(其中考虑钢结构3层柱12m,吊索4~6m,吊钩滑轮及小车全高4m,安全操作距离2m等),加上地下部分高度共200m,而采用内爬式塔吊的塔身约为40~50m。附着塔吊的租赁成本要大于内爬式塔吊。因此,从经济上考虑,为节约成本,优先选用内爬式塔吊进行钢结构超高层建筑的施工。
三、钢构件施工顺序
高层钢结构的吊装需划分吊装作业区域,钢结构吊装按划分的区域,平行顺序同时进行。当一片区吊装完毕后,即进行测量、校正、高强度螺栓初拧等工序,待几个片区安装完毕后,对整体在进行测量、校正、高强度螺栓终拧、焊接。焊后复测完,接着进行下一节钢柱的吊装。并根据现场实际情况进行本层压型钢板吊放和部分铺设工作等。
1.螺栓预埋
柱位置的准确性取决于预埋螺栓位置的准确性。地脚螺栓预埋位置的准确程度对钢结构工程整体的安装质量至关重要,为保证地脚螺栓的定位准确,采用6~10 mm 厚钢板制作加工成定位钢板,进行地脚螺栓的定位固定,定位钢板尺寸同钢柱底垫板尺寸(圆管柱直径D =120mm),在钢板底部螺栓上加止退调节螺母,在钢板上部螺栓上固定调节螺母,钢板上设直径150mm 浇捣孔,在钢板下部绑扎梁钢筋时将地脚螺栓焊接在柱筋上固定,控制好位置,同钢筋连成一体,并进行反复校核,无误后进行混凝土的浇注施工,地脚螺栓露出地面部分用塑料布进行包裹保护。
2.钢管柱的吊装
在柱脚之中安装两道三级钢,在混凝土和钢管柱之间设置两道一级钢,在进行浇灌的时候,应该向钢管柱的内侧灌注两道水泥浆。在进行基础节安装的过程中,在起吊之前,应该使用垫木使钢管柱的根部提高,同时配合吊装索具的使用,对揽风绳进行调整,在钢柱上固定溜绳。在对钢管柱进行起吊的过程之中,应该使用两点捆绑垂直起吊的方式,为了避免在起吊过程中发生变形的情况,因此应该在脚上的位置设置吊点。在进行起吊的过程中,起钩的位置应该设置在起重机的边缘,在对起重机进行回转的过程之中,调整柱子的垂直角度。
在对钢管柱进行吊装的过程中,应该对上口进行包封,减少异物进入到钢管内部的现象。在对钢管柱进行吊装的施工现场,应该对水平表和主轴线的高度进行标记。对钢柱进行垂直的矫正,在对钢管进行对接的过程之中,应该在对接处的位置设置调节的螺杆和限位板,调节螺杆的方向对钢柱的垂直程度进行调整,在x轴和y轴的两个方向分别设置一套经纬仪,对底柱的偏差进行测量,对螺杆的角度进行调节,使柱底的十字线和柱顶的标记能够重合。在对现场进行焊接的过程之中,应该选择水平焊的形式,以保证在对接处的焊接质量能够得到有效的提高,应该安装附加钢管在对接处的位置,将宽度和厚度设置为二比一的比例,并且使管内壁保持在零点五毫米左右的缝隙。在对钢管内部进行焊接的过程中,应该充入二氧化碳气体对钢柱进行保护性的焊接,使用分向分段顺序的方式进行焊接,使用分段焊接的方式保证现场焊接的对成型,减少因为焊接变形对安装精度产生的影响,在焊接缝隙的两端分别设置引出板和引入板,在实施焊接之后,使用气割的方式对引出板和引入板进行切割,并且对其进行平整的修磨。
3.钢梁的吊装
施工前,核心简周边的外架应将其提升到待施工楼层后才能进行钢梁吊装。对核心简预埋件的位置标高线进行测量并放线,梁的临时支承可用角钢设置。在地面操作时,先把节点板和高强螺栓的工具袋绑在距离梁端不到1米的梁两端,再按各层钢梁吊装程序进行安装。通常一次吊2根~3根钢梁能提高塔吊的垂直运输效率。钢梁吊装顺序:先下层主梁,再中层主梁,最后上层主梁。若要提高起吊速度可使用两副吊索。钢梁全部起吊就位后,各构件的准确位置使用撬棍和冲头来调整,检查全部的螺栓孔,对正后方能放入高强螺栓进行固定,所有主梁吊装完毕后便可拧紧高强螺栓。安装主梁时,应预留试验确定的焊缝收缩量约2mm~3mm,柱垂直度和倾斜度使用两台全站仪进行跟踪和检查,若出现较大偏差需重新校正。
四、垂直校正及焊接
钢柱及钢梁吊装完成后,需要对钢柱的垂直度进行校正。在纵、横两轴的引出线上安装两台全站仪,先读取柱底垂直于钢柱中线标杆的读数,然后读取柱顶垂直于钢柱中线标杆的读数,如读数不一,说明钢柱垂直度存在偏差。此时,可采用调节支撑并辅以敲击钢柱脚部等方法使钢柱垂直。钢柱、钢梁吊装及垂直度校正完毕后,便可对其进行焊接,焊接时要确保斜梁安装的精度。
关键词:高层建筑;钢结构 施工
前言 高层钢结构建筑在国外已有百年的历史,1883年最早一幢钢结构高层建筑在美国芝加哥拔地而起,到了二次世界大战后由于地价的上涨和人口的迅速增长,以及对高层及超高层建筑的结构体系的研究日趋完善、计算技术的发展和施工技术水平的不断提高,使高层和超高层建筑迅猛发展。钢筋混凝土结构在超高层建筑中由于自重大,柱子所占的建筑面积比率比较大,在超高层建筑中采用钢筋混凝土结构受到诸多限制;同时高强度钢材应运而生,在超高层建筑中采用部分钢结构或全钢结构的理论研究与设计建造可说是同步前进。
一概述
对于高层及超高层建筑的划分,建筑设计规范、建筑抗震设计规范、建筑防火设计规范没有一个统一规定,一般认为建筑总高度超过24m 为高层建筑,建筑总高度超过100m 为超高层建筑。对于结构设计来讲,按照建筑使用功能的要求、建筑高度的不同以及拟建场地的抗震设防烈度以经济、合理、安全、可靠的设计原则,选择相应的结构体系,一般分为六大类:框架结构体系、抗震墙结构体系、框架―抗震墙结构体系、框―筒结构体系、筒中筒结构体系、束筒结构体系。高层和超高层建筑在结构设计中除采用钢筋混凝土结构(代号RC)外,还采用型钢混凝土结构(代号SRC),钢管混凝土结构(代号CFS)和全钢结构(代号S 或SS)。
二、高层建筑钢结构的施工工艺
1.材料的选用
钢结构有很多优点,但其缺点是导热系数大,耐火性差。随着冶金技术的提高,耐火钢的研究成功并投入生产,为钢结构的进一步发展创造了条件。在选择中,首先钢筋的质量证明文件应齐全有效,且进场检验应符合规范和设计要求。连接套筒应有出厂合格证,材料一般为低合金钢、优质碳素结构钢,其设计抗拉承载力标准值应不小于被连接钢筋的受拉承载力标准值的1.2倍,套筒长为钢筋直径的二倍。
2.制作与安装
(一)统一测量仪器和钢尺量具
建造一幢超高层大楼,涉及到土建、钢结构、玻璃幕墙和各类设备的安装,使用的测量仪器和使用的钢尺必须由国家法定的同一计量部门由同一标准鉴定。
高层、超高层建筑施工周期较长,尚需定期对测量仪器和钢尺量具进行定期校验以保证建筑物各项指标符合规定的指标。一般以土建部门的测量仪器和钢尺量具为准。
(二)定位轴线、标高和地脚螺栓
钢柱的定位轴线可根据场地的宽窄,在建筑物外部或内部设置控制轴线。本工程高度在100m,设置二个控制桩,以供架设经纬仪或激光仪控制桩的位置,要求以能满足通视、可视为原则。
钢柱的长度以满足起重量的大小和运输的可能性,一般为2~3层为一节,对每一节柱子安装不得使用下一节柱子的定位轴线,应从地面控制轴线引到高空,以保证每节柱子安装正确无误,避免产生累积误差。
柱脚与钢筋混凝土基础的连接,一般采用埋入式刚性柱脚,地脚螺栓是在安装就位第一节钢柱时,控制平面尺寸和标高的临时固定措施。
(三)钢柱的制作与安装
钢柱是高层、超高层建筑决定层高和建筑总高度的主要竖向构件,在加工制造中必须满足现行规范的验收标准。100m高的超高层钢柱一般分为8~12节构件,钢柱在翻样下料制作过程中应考虑焊缝的收缩变形和竖向荷载作用下引起的压缩变形,所以钢柱的翻样下料长度不等于设计长度,即使只有几毫米也不能忽略不计。而且上下两节钢柱截面完全相等时也不允许互换,要求对每节钢柱应编号予以区别,正确安装就位。
矩形或方形钢柱内的加劲板的焊接应按现行规范要求采用熔嘴电渣焊,不允许采用其他如在箱板上开孔、槽塞焊等形式。
钢柱标高的控制一般有二种方式:
1. 按相对标高制作安装。钢柱的长度误差不得超过3mm,不考虑焊缝收缩变形和竖向荷载引起的压缩变形,建筑物的总高度只要达到各节柱子制作允许偏差总和及钢柱压缩变形总和就算合格,这种制作安装一般在12层以下,层高控制不十分严格的建筑物。
2. 按设计标高制作安装。一般在12层以上,精度要求较高的层高,应按土建的标高安装第一节钢柱底面标高,每节钢柱的累加尺寸总和应符合设计要求的总尺寸。每一节柱子的接头产生的收缩变形和竖向荷载作用下引起的压缩变形应加到每节钢柱加工长度中去。
无论采用何种安装方式,都应在翻样下料制作过程中充分表达出来,并应符合设计要求的总高度。
(四)框架梁的制作与安装
高层、超高层框架梁一般采用H型钢,框架梁与钢柱宜采用刚性连接,钢柱为贯通型,在框架梁的上下翼缘处在钢柱内设置横向加劲肋。
框架梁应按设计编号正确就位。
为保证框架梁与钢柱连接处的节点域有较好的延性以及连接可靠性和楼层层高的精确性,在工厂制造时,在框架梁所在位置设置悬臂梁(短牛腿),悬臂梁上下翼缘与钢柱的连接采用剖口熔透焊缝,腹板采用贴角焊缝。框架梁与钢柱的悬臂梁(短牛腿)连接,上下翼缘的连接采用衬板(兼引弧板)全熔透焊缝,腹板采用高强螺栓连接。
由于钢筋混凝土施工允许偏差远远大于钢结构的精度要求,当框架梁与钢筋混凝土剪力墙或钢筋混凝土筒壁连接时,腹板的连接板可开椭圆孔,椭圆孔的长向尺寸不得大于2d0(d0为螺栓孔径),并应保证孔边距的要求。
框架梁的翻样下料长度同样不等于设计长度,需考虑焊接收缩变形。焊接收缩变形可用经验公式计算再按实际加工之后校核,确定其翻样下料的精确长度。
框架梁上下翼缘的连接可采用高强螺栓连接或焊接连接,目前大部分采用带衬板的全熔透焊接连接。施工时先焊下翼缘再焊上翼缘,先一端点焊定位,再焊另一端。
腹板则采用高强度螺栓连接,要充分理解设计时采用摩擦型还是承压型高强螺栓。采用摩擦型高强螺栓的摩擦系数应选用合理。
采用高强螺栓群连接时,孔位的精度十分重要。目前制孔一般采用模板制孔和多轴数控钻孔,前者精度低,后者精度高,应优先考虑采用后者。当采用模板制孔时,应保证模板的精度,以确保高强螺栓的组装孔和工地安装孔的精度要求。如果孔位局部偏差,只允许使用铰刀扩孔。严禁使用气割扩孔,若用气割扩孔,则应按重大质量事故处理。
高强螺栓群应同一方向插入螺栓孔内,高强螺栓群的拧紧顺序应由中心按幅射方向逐层向外扩展,初拧和终拧都得按预先设定的鲜明色彩在螺帽头上加以表示。
三.施工安全措施
(1)钢梁上需铺设适当数量的走道板;
(2)吊装期间需布设安全网,分平网和竖网。
(3)在接柱处要设操作平台,固定在下节柱的顶部;
(4)在刚安装的钢梁上需设置存放施工设备用的平台;
(5)吊装前要先将登高钢梯固定在钢柱上,在柱梁节点下方安装挂篮脚手;
(6)施工用的电动机械和设备均须接地,电缆须集中,每层楼面须分别设置配电箱;
(7)高空施工当风速达10m/s时,有时吊装工作要停止,达15m/s时,一般应停止所有施工工作;
关键词:高层建筑;施工技术;措施
中图分类号:TU97文献标识码: A
我国是一个钢产量大国,所以在当前的城市发展过程中,大力发展钢结构建筑已成为当前的工程结构中优先考虑的结构类型。目前钢结构以其良好的抗风、抗震及占有面积少、施工快等诸多优点在建筑工程中得到广泛的认可,钢结构在城市建筑中越来越发挥出其卓越的功能性。
一、高层建筑钢结构施工的基本要求
在高层钢结构施工中,要熟悉施工现场的环境,清楚了解节点固化图的布置,并保证所制订的高层施工工艺的合理性。为了更好的加快施工的进度,则需要在施工中合理的对工程机械设备进行配置,从而使其各个工序之间能够进行良好的衔接。对于钢结构中的焊接工作,则需要选择适合的天气进行,在施工时要确保施工的质量,尽量减少现场处理的时间,避免累计太多的误差,做好质量控制的同时,还要做好安全保护措施,在施工现场要树立安全第一的思想。
二、钢结构施工前的准备
高层建筑的钢结构施工是不可逆的,钢结构施工由于高层建筑的重要级别,具有其特有的复杂性,所以,在进行施工前应做好每个环节的准备工作,其主要包括两方面的内容,即一是技术与施工现场的准备,二是吊装准备。
(一)为了保证钢结构工程的施工质量与施工进度的顺利进行,应将施工图纸的绘制、钢结构施工组织设计方案编制严密。在进行施工图的绘制过程中,应多次进行会审,最大可能的避免开工后因图纸问题引发的进度、工程质量与停工受影响等现象。对于设备与构件比较多的钢结构工程,影响工程质量的重要部分是施工组织设计的完善程度,技术管理体系与质量保证体系的权责应明确,如果是特殊工种,则应持上岗证与培训资格证,要积极采用新技术与新工艺,要进行合理的工期安排,要有相应的方法与控制措施来保证工程的进度与质量。施工现场准备,主要包括施工力量的组织、设备工具材料、构件的堆放、基础的复测、构件的运输、测量仪器的准备、张亮器具、连接件的验收、配套零部件、钢构件等。
(二)当今,高层建筑常采用的是塔式起重机,需要合理设计吊机的半径值起重力矩和起重量。并且也需综介考虑,现场条件、材料的布置等对塔吊的影响。
选择吊装的设备是吊装准备面临的主要问题,应依据施工现场的材料种类与最大起重量等进行选择。
三、高层建筑钢结构施工技术优点
材料性质经常作为建筑的一种新型形式而推出,钢结构厂采用的材料是钢板、热亚型钢以及冷加工成型的一些薄壁型钢说生产而成的。相对于其它的材料结构而言,钢结构具备如下特性
(一)材料强度不高
由于材料的强度不高,塑性以及韧性又要比钢材与其它的建筑材料要好,比如和混凝土、砖石以及木材比,该材料的强度就要高很多。所以比较适合用在跨度或者荷载都比较大的构件以及其它结构中。钢材塑性以及韧性好主要体现在,这种结构在通常情况下都不因超载二出现突然断裂的现象;韧性好则表现在,结构本身适应动力荷载的能力特别强。钢结构具备的极好的吸收能力以及延伸性,能促使它本身的抗震性能非常好。另外因为钢材的高强度,它做成的构件不仅截面小而且壁较薄,在受到压力的时候还能达到稳定性所需,因而有时很难充分发挥出强度。
(二)钢结构自身较轻
一般钢材比重会大于混凝土等类建筑材料的比重,而钢结构要比钢筋混凝土的结构轻,原因在于钢材强度和比重要大混凝土很多。假如以同样跨度来承受相同的荷载,钢屋架重量通常会在钢筋混凝土屋架的1\3% 到1\4之间,而冷弯薄壁型的钢屋架有时还会接近1\10,这样便给吊装创造了有利的条件。一些结构需要远距离运输,这时重量较轻也是一个优势条件。
(三)钢结构的制造简单,施工周期比较短
钢结构采用的材料比较单纯,一般为成材,加工也比较简单,而且还可以采用机械进行操作,所以大量钢结构通常会选择在专业化比较强的金属结构厂制造成构件,精确度也非常高。如果施工人员在工地上拼装构件,就可以选择简便的普通螺栓或者高强度螺栓来安设,条件允许时还可以选择在地面上拼装并焊接为比较大的的单元进行吊装,从而将施工周期缩短。另外已经建好的钢结构极易改造和加固,对于采用螺栓连接的结构一般可根据实际所需对其拆迁。
四、高层建筑钢结构施工技术分析
(一)吊装技术
(1)钢柱吊装技术
在钢结构施工中,其主要竖向构件即是钢柱,钢柱与建筑层高和建筑总高度具有直接的关系,所以在施工中不仅要考虑到钢柱在竖向荷载作用下的压缩变形,同时还要考虑到焊缝时的收缩变形,因此在对钢柱进行下料时,其长度要与设计长度有所区别,充分的将这些收缩变形有压缩变形考虑在内,在施工时对于上下两节钢柱截面和长度都完成相等时,也不允许进行互换,要严格按照施工的标准和规范来进行,事前将每节钢柱进行编号记录,从而保证其在安装时的正确性。
(2)钢梁吊装技术
在进行钢梁吊装之前,要检查柱子之间的距离与柱子牛腿处标高,在进行主梁吊装前,要在梁上将扶手绳与扶手杆装好,等主梁吊装完成后,对钢柱与扶手绳进行捆绑、系好,将施工人员的安全充分保障。通常在钢梁上翼缘处开孔,当做吊点。吊点的位置取决于钢梁的跨度。为了使吊装的速度相对提高,对于其他的小梁与重量比较小的次梁,应尽可能利用多头吊索一次吊装数根。一般在地面组装将柱、梁成排架进行整体吊装,这样有利于确保工程的质量、减少高空作业,还有利于将吊装的速度相对提高。
(二)螺栓预埋技术
在螺栓预埋技术中,最重要的一点则是对预埋柱脚螺栓的位置的确定,必须保证此位置的准确性,否则进行钢柱安装时则会有较大的难度,同时安装的质量也很难保证。所以在预埋螺栓位置进行施工时,需要对基础轴线和标高基准点进行严格的控制,必要时需要进行两次复测,首先在埋设定位后进行测量,其次在混凝土浇筑变得坚固后进行复测,二次测量都必须保证位移不能超出范围,其标高偏差控制在正负5毫米以内为宜,而定位轴线的偏差则正负2毫米以内为宜。
(三)焊接施工技术
二氧化碳气体保护焊接施工技术操作中应注意的:电流的选择,焊接电弧电压,焊丝的选择,焊接参数的选择,应依据熔滴过渡形式、焊丝直径、施焊位置、工件的厚度来进行电流的选择,电弧电压的选择应和电流配合恰当;对于不同的位置应选择不同的焊接方式,薄板使用向下立焊,中厚板的细丝焊接则应使用向上立焊,立焊分为向下立焊与向上立焊,而横焊通常使用右向焊法,平焊时一般选择左向焊法,这样有利于熔池与焊缝可以更清楚的看到,还有利于控制焊缝的成型。
(四)电渣焊的操作工艺
电渣焊用户高强度结构钢在竖直位置上的对接焊接,也叫做自动焊。依据计算公式选择计算出的电流,在进行操作时应先选择焊接的电压与电流,熔缝和电压的熔宽成正比,起弧阶段电压可能会高一点,在焊透的情况下,电压尽可能低,焊接过程随时注意调整电压;其次要适当掌握好焊接的速度,送丝速度在200-300m\h的范围以内,造渣过程中最好选择200m\h;还有就是要随时检查焊件的炽热状态,适当调整焊接工艺参数,当翼缘板较薄时,相应的焊接部位要安装水冷却装置。
(五)自自动埋弧焊操作工艺
在施工操作中要注意的有:首先是焊丝的选择,可参照《钢结构高层建筑设计与施工规程》进行选择;其次是焊丝的数目,可选择双丝焊,可一次得到大量的熔敷金属,焊接变形小同时也能提高焊接速度;其次对于无法使用衬热的焊缝,可先用手工焊封底,再用埋弧焊,对于较厚钢板可采用多层焊,在塔接接头和T形接头中,可以采用斜角焊接和船型焊接的形式。
五、高层建筑钢结构施工工艺
(一)选择并布置好塔吊
塔吊属于高层钢结构建筑工程施工过程中最为核心的设备,在选择和布置上一定要结合建筑物的布置、施工现场的条件以及钢结构重量等多种因素进行综合了考虑,这样才能确保装拆的安全、便利和可靠。选择塔吊时必须将爬式塔,另作为优先考虑因素,这是由于钢结构建筑所采用的内爬式塔。另不用加固楼层,而且布设起重机时自由度比较人,另外采用这种内爬式塔比较节约施工成本。
(二)选择合适的钢结构
钢结构种类比较多,不足之处便是导热系数较人,耐火性也不好,近几年随着冶金技术水平的不断提高,一些生产厂家成功研究出来了耐火钢,并将其投入生产中,使得钢结构有了进一步的发展。选择钢结构时,必须确保钢筋质量证明方面的文件齐全可靠,而且进场检验时必须保证满足施工规范与施工设计要求,连接套筒必须具备相关生产厂家的合格证,材料最好选用低合金钢与优质碳素结构钢,它的设计抗拉承载力的标准值不得小于被连接钢筋受拉承载力标准值1.2倍,另外套筒的民度应为钢筋直径2倍。
(三)安装螺检
钢结构工程里而螺栓连接常会选择高强螺栓以及普通螺栓,在连接普通螺栓时,每个螺栓的一端最多只能垫上2个垫片,螺栓孔不能采用气割扩孔,把螺栓拧紧之后外露螺栓至少需保持2个螺距,使用高强螺栓之前需将其合格证以及复试单认真检查一遍,安装期间要确保板叠的接触而平整,一般接触而不得小于75 %,边缘细缝需控制在0.8毫米以内,这样高强螺栓便可以自由穿入,不允许敲孔或者扩孔,另外不得将高强螺栓当作安装螺栓,在把它拧紧时需要沿着一个方向施拧,当天安装必须当天担好,终拧结束后要逐个进行检查,对一些欠拧或者超拧的要补拧或者更换。
六、高层建筑钢结构施工注意事项
(1)施工人员一定要熟悉掌握深化图,这样便可以制定出合理的施工工艺。
(2)结合高层建筑工程特点选择合适的施工机械,特别是在选用塔式起重机时一定要慎重,并且还要将其装拆是否便利纳入考虑范围内。
(3)按照高层建筑的不同结构特点、其焊接的方式与气候条件来选择合适的焊接工艺与参数,严禁一概而论与盲日照搬。
(4)结构构件加工顺序以及进场的数量必须充分考虑清楚,另外有关现场堆放条件和。另装设备其。另运能力也要考虑清楚。
(5)工厂制作工艺必须严格控制,以免加人施工现场的处理数量。
(6)施工人员要分区段并分层次和分阶段进行测量控制,且要及时闭合与矫正,这样才能避免误差产生。安全防护必须及时跟进,采取的措施要严密,检测也需到位。
七、高层建筑施工技木要点分析
(一)深基础施工技术
我国具有地质差异大,地区辽阔的特点,高层建筑的基础应采取多种途径,要因地制宜。例如,地下室埋置深度并不大,持力层较深,且地基土质比较复杂的,则必须采用桩基础。而我国的钢相对来说比较少,应主要发展预制的与现浇的钢筋混凝土桩,不应使用钢桩。近年来,预制桩对高地下水位地区来说更为合适,使用的预应力空心管桩有较大的承载力。
(二)预制模板技术
首先,它们的结构整体性奸,机械化程度高,其次,它们对组织管理都提出了较高的要求,同时,在结构物立造型方面具有一定的限制,最后,它们对施工工期与施工成木的控制都有着极为迫切的需求。在施工过程中,我们可以采用预制模板技术,将滑模法与爬模法付诸实践,以实现缩短施工工期与降低施工成木的目的。
(三)钢结构施工技术
钢结构施工技术在进行高层建筑施工时应用比较广泛,这是因为钢结构施工具有工业化强度高和施工速度快的特性。高层建筑钢结构包括了许多施工类型,例如混凝土与钢组合结构、大跨度空间钢结构、高层重型钢结构等等。因为金属材料钢的热传递非常强,所以高层建筑钢结构的热传导性也非常强。在火灾发生时,此种结构特点会给整个高层建筑带来巨大的破坏。所以,在进行钢结构施工技术应用时,对防火设施的施工和设计应加强。
结束语
总而言之,随着钢结构在建筑工程中的应用范围的不断扩大,其施工技术的难度也逐渐增大,人们对它的安装精度也有了更高的要求,而质量问题也备受关注。整个施工期间,要结合工程的实际情况,严格按照吊装顺序进行安装,等到吊装结束后还要进行初校和复校,这样才能确保吊装的精度,另外还要不断摸索焊接的变形规律,使得焊接顺序得以优化,焊接质量得以控制,进而使得工程得到有效管理。只有全面控制好工程的施工质量,才能确保高层建筑工程项目顺利完工。
参考文献:
[1]燕如生。试析高层建筑钢结构施工技术措施[J]。中国建筑金属结构,2013,20:27。