时间:2022-10-21 09:37:43
开篇:写作不仅是一种记录,更是一种创造,它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感,将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇钢结构厂房施工总结,希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友,陪伴您不断探索和进步。
关键词:钢结构;厂房;设计
中图分类号:TU391 文献标识码:A 文章编号:
随着经济社会不断发展,人们对建筑建设的要求也在不断提高,如不仅要满足施工速度,还要求具有很好的环保性、灵活性和抗震性等。同时随着各种工艺技术也在不断进步。钢结构厂房在这方面就很好的凸显了其优越性,不断获得普遍的推广和使用。
一、钢结构厂房的优越性及其特点
(一)钢结构厂房具有施工速度快,安装极其方便的优点。
由于钢结构构件可以工厂化批量化生产,同时采用设备下料、焊接、开孔,并作表面处理,可极大的方便现场拼装施工,大大缩短了施工的周期。
(二)由于钢结构厂房体系使用的材料具有强度高、投资低等特点,所以钢结构厂房拆迁也方便,可多次回收利用,大大节约了材料消耗,环保性好,结构寿命使用长。而且节省了制模工序,属于环保型绿色建筑体系。
(三)钢结构相对于混凝土结构主要优势在重量上,这也可以大大减轻地基的负载,而且混凝土结构建筑工艺复杂,防震程度低,钢结构体系都可以有效弥补这些不足。
二、钢结构厂房设计的特点
钢结构厂房是指采用钢板和热扎、冷弯或焊接型材,通过连接件连接而成的能承受和传递荷载的国际流行的门式刚架轻钢结构体系形式。
门式刚架钢结构厂房在国内技术成熟,受到用户普遍接受和认可,成为目前国内发展速度最快的一种钢结构形式。门式刚架钢结构厂房可以做成大跨度,大空间,便于内部灵活布置和使用。(钢结构厂房采用门式刚架体系其单跨度甚至可达到80米。多跨可达到180米甚至跨度更大)钢结构厂房主要是用在不承受大载荷的承重建筑。采用轻型H型钢(焊接或轧制;变截面或等截面)做成门形刚架支承,C型、Z型冷弯薄壁型钢作檩条和墙梁,压型钢板或轻质夹芯板作屋面、墙面围护结构,采用高强螺栓、普通螺栓及自攻螺丝等连接件和密封材料组装起来的门式刚架钢结构体系。
钢结构厂房在全球范围内,特别是在发达国家和地区钢结构建筑工程领域中得到更合理、广泛的应用。钢结构厂房可广泛应用于工业厂房,净化车间,仓储库房,超市,会馆展厅。
钢结构厂房设计特点:钢结构厂房自重轻,强度大,跨度大,空间大。设计先进,采用最先进的设计方法,充分发挥钢材抗震性好、抗冲击性好、刚性好、变形能力强的特点。而且还可以重复再利用,可以节约大量钢材。结构新颖、简洁、轻巧,占用面积小,使用面积大,有效扩大了建筑物的内部空间,彩钢夹芯复合板,金属压型板等新型墙体屋面材料围护,更显示出建筑的时代感。安装快捷,构件标准,制作精良,施工安装简便、快捷、安全
三、钢结构厂房结构设计要点
多层厂房因为工艺布置的要求,一般都需要大空间,结构通常采用框架结构,在层数较多、工艺条件许可的情况下也可以采用框剪结构。结构布置的原则是:尽量使柱网对称均匀布置,使房屋的刚度中心与质量中心相近,以减小房屋的空间扭转作用,结构体系要求简捷、规则、传力明确。避免出现应力集中和变形突变的凹角和收缩以及竖向变化过多的外挑和内收,力求沿竖向的刚度不突变或少突变。
(一)地震区的厂房宜少设或不设防震缝
地震区房屋的伸缩缝是合一的,当房屋较长时,宜采取下列一些
构造措施和施工措施以少设伸缩缝及防震缝;施工中,每隔40m设置一道800mm~1400mm宽的后浇带,后浇带的位置设在结构受力影响最小的区段;在温度影响较大的顶层、底层、山墙和内纵墙端开间的墙体等部位,适当提高配筋率;加厚屋面隔热保温层或设置架空层形成通风屋面。
(二)合理布置电梯间的位置
多层厂房由于设备、货物很重,竖向运输的需要,均要设置电梯。钢筋棍凝土电梯井筒刚度很大,应充分考虑电梯井筒对建筑物的偏心影响,在结构布置上尽量避免电梯井筒布置在建筑物的角部和端
部。
(三)控制横向框架与纵向框架的周期
由于多层厂房跨度方向尺寸较大,柱子少;而柱距方向尺寸较小,柱子多。一般都是横向控制,使纵横向的抗震能力大致相同,不仅有利于抗震,也使设计更为经济合理。
四、钢结构厂房设计应注意的重要方面
(一)钢结构厂房图纸设计的重要性
无论在什么样的工程中,图纸是工程施工的依据。在钢结构厂房的设计期间,要组织施工单位专业技术人员对图纸进行会审,检查施工图纸中的“错、漏、碰、缺”,力争把问题解决在施工之前,减少因图纸问题对工程质量、进度的影响。
(二)对钢结构厂房支撑系统的设计原则
为了保证钢结构厂房的空间工作,提高其整体刚度,承受和传递纵向水平力,防止杆件产生过大的变形,避免压杆失稳,以及保证结构的整体稳定性,应根据厂房结构的形式,车间吊车的设置,振动设备以及厂房的跨度、高度,温度区段的长度等情况布置可靠的支撑系统。厂房每一温度区段应设置稳定的柱间支撑系统,并与屋盖横向水平支撑的布置相协调。
(三)钢结构厂房耐热能力设计的重要性
钢结构工业厂房防火能力很差,当钢材受热在100℃以上时,随着温度的升高,钢材的抗拉强度降低,塑性增大;温度在250℃左右时,钢材抗拉强度略有提高,而塑性却降低,出现蓝脆现象;当温度超过250℃时钢材出现徐变现象;当温度达500℃时,钢材强度降至很低,以致钢结构塌落。
(四)钢结构厂房抗震性设计的重点
在对钢结构厂房做抗震设计时应注意:首先,在厂房建设前要充分考虑加强其结构的抗震性,以应对复杂多变的地质变化,虽然钢材在重力刚性等条件上有抗震的优势,但是在总体布置方面也要力求安全最大化,要求厂房结构的质量和刚度均匀分布,使厂房受力均匀,使其受到外力作用时,可以将作用力均匀抵消,这样就不会加剧作用力在刚性弱的地方聚积,给安全造成威肋,同时还要多采用刚架和横向结构,利用钢结构的受力性来减少横向结构变形。
其次,在建设过程中要充分考虑杠杆失稳的问题,钢结构在强度上可以充分满足建设需要,所以要在支撑系统上多做文章,提高厂房结构整体稳定性,对钢结构厂房尤为重要。
最后,在地震作用下,存在着低周疲劳作用,设计时应注意其对
厂房的影响。对结构连接点的设计,应保证节点的破坏不先于结构构件的全截面屈服,应使结构构件能进入塑性工作,充分吸收地震能量发挥其抗震能力。
五、结束语
总而言之,在钢结构厂房设计的过程中,我们应严格按照和采用相关的设计标准,同时随着钢结构设计技术的日趋成熟,设计师也要紧跟时代步伐,坚持与时俱进。只有这样,才能设计出结构合理,经济环保的钢结构厂房,满足经济建设发展的要求。
参考文献
[1]刘荣来.钢结构厂房设计技术总结.内蒙古煤炭经济.2011-03-15
关键词:钢结构、厂房建设、施工工艺
中图分类号: TU391文献标识码:A 文章编号:
一、前言
现如今的厂房建设已经由先前的混凝土结构发展到今天的新型钢结构建筑,施工工艺的提升使得厂房建设也要全方位考虑到各个方面的因素影响,本文就厂房建设中钢结构施工中容易出现的问题进行了阐述。
二、安装轻型钢结构厂房的有关要求
安装轻型钢结构厂房的要求包括:
1、主次结构安装要求。在安装主次结构之前,要先复测脚螺栓标高。吊装之前,要完成一个完整的支撑,校正完成后再向前推进整体框架。在吊装时必须设置充足的临时支撑,要做好防风保护,从而形成可靠稳定的结构。还要及时逐个进行终拧高强螺栓。另外,屋面支撑、檀条等要确保和主框架能同步完成,及时完成支撑件焊接工作,不得对檀条等构件火焰扩孔。
2、轻型钢结构厂房的屋面结构安装要求。安装屋面板前要调整屋面,要做好屋面板接缝处的防水处理,铺设保温棉时要确保其平整度,尤其是要注意在重要地方铺设保温棉时,保温棉侧向连接时要尽量贴紧,纵向搭接要牢固。
三、轻型钢结构厂房的施工工艺
轻型钢结构厂房的施工工艺包括:
1、制作放样。轻型钢结构厂房施工的第一道工序就是放样。正确的放样尺寸能有效避免累积误差,确保工程质量。其注意环节是:放样前要熟悉图纸,确保准确无误,核对图纸的各部分尺寸是否和其他安装工程有不符合地方。然后根据图纸要求,按照固定的比例画出真实图形。制作样板后,要标注各类符号,防止混淆,还要对样板妥善保存,防止样板的损坏。另外,样板制作时要适当增加余量。
2、拼板时注意的问题。拼板时要充分考虑下料的时候切割焊缝用到的余量,一般切割缝是2-3mm。焊缝收缩量长度要放15-35mm。要按照图纸质量要求完成拼板焊接。焊接前要去除切割时留下的油渍、锈蚀等东西,要严格根据要求开好坡口,确保焊缝的质量。
3、切割时注意的问题。根据图纸要求,制作角度样板,完成制作后要仔细检查,确保无误后方可使用。切割时要考虑误差问题,一般长度放到15-35mm,允许的切割误差是1mm左右。要符合下料尺寸,确保无误后方可切割。另外,切割时要根据板厚对切割速度和火焰大小等随时调整,确保切口光滑。
4、组立时注意的问题。组立时要保证腹板中心线的垂直度偏差,符合埋弧焊要求。
5、埋弧焊时注意的问题。焊接时要保证构件和材质相匹配。焊接前要先清洁焊丝和焊缝,还要加引弧板和收弧板。其中引弧及引出焊缝长度要大于55mm,然后焊接后切割掉。在焊接时,要选择合理的焊接速度和焊接程序,保证焊接质量和工程质量。
6、轻型钢结构厂房施工时的制孔。安装钢结构厂房时,选用钢横七竖八地钻孔,通常是采用钻床进行钻孔,从而可以节省时间、提高工作效率,进而确保构件质量。
7、矫正。在钢材切割及焊接成型后,可能会出现变形问题,要结合实际的情况进行平直的矫正。加热钢结构的温度要低于910℃,另外加热校正后要自然冷却,不得用水冷却。
8、涂装。为防止以后使用时锈蚀,要在完成构件焊接后进行预处理,喷涂底漆。其中轻型钢结构厂房的主要结构是实腹梁柱形式,因此表面涂装底漆采用抛丸工艺,选择滚道式或悬挂式的送进方式。通常喷漆采用手工操作,不得用机械代替。由于轻型钢结构厂房中构件所处的环境,因此要根据实际的情况,选择合适的防锈底漆。
四、钢结构厂房建设中施工质量控制容易出现问题的原因探析
随着钢结构在我国建筑工程中的应用推广,钢结构的生产质量管理也越来越完善。但仍旧存在一些钢结构企业,为了追求自身利益,在承建工程项目的时候,往往对项目施工计划缺乏管理经验,忽视自身企业整体技术,使得项目工程缺乏指导,进而导致工程存在质量问题,比如,变形、倾斜、刚度差、构件位移、倒塌、强度不足、材料撕裂、层面漏水、失稳等,出现这些问题的原因是多方面的,主要有:
1、缺乏专业的设计人才
21世纪的竞争是人才的竞争,企业赢得未来竞争的关键也在人才。钢结构建筑的建设在我国兴起的时间并不是很长,高等院校基本上来说都没有该类专业的设置,因此,目前钢结构设计专业人员相对较少,有很多的设计人才都是半路出家的,从其他行业的设计转向钢结构设计的,这些人基本上缺乏专业的建筑知识,设计的经验和水平不足,他们的设计主要依赖于计算机和其他工程数据的辅助,相对而言理论有余,准确度不足,缺乏实践的检验,这从一定程度上也给厂房建筑的质量埋下了隐患。俗话说,实践出真知,一份好的设计方案,必须要经过实地考察,科学的测量得出准确的数据,所设计出来的方案所是科学可信的。但是,当前我国很多的设计人员都没有实战经验,对工程的干预能力较差。笔者通过多年的从业经验总结归纳,我国钢结构厂房建设在设计阶段最容易出现的问题主要有:
(1)结构选型及方案设计的数据不准确;
(2)计算简图确定不当,结构计算错误;
(3)荷载取值与实际受力情况不符;
(4)材料选用不妥,不能满足工程需求;
(5)构造,尤其是节点构造不合理,造成致命事故隐患;
(6)对施工阶段的特点和使用阶段的特殊要求考虑不周。另外,加上一些承包商为了追求利益,总是想方设法减少用钢量,以压缩建设的成本,这又从另一方面加大了工程的质量风险。
2、施工阶段没有严格按照设计的图进行质量控制
钢结构工程的施工主要包括两个阶段:钢结构的制作阶段和安装阶段,我们从这两个方面进行分析。一些大型的钢结构加工厂在对钢结构的制作中朝着全自动化的方向发展,但目前仍存在一大部分加工厂处于半自动化的阶段,更有少数还处于手工阶段。对此,笔者总结了钢结构制作过程中易出现的问题:
(1)不能完全按照图纸的要求进行制作,存在擅自修改施工图的行为。
(2)制作过程中存在尺寸误差过大过小的问题。
(3)制作工艺不良,设备落后;
(4)缺乏高素质的管理团队的管理及相应的熟练的技工。
(5)不能严格遵守施工质量验收规范、操作规程的相关规定。
(6)未能遵照相关标准规范对钢结构的制作进行检查验收。
(7)部分技术员工存在偷工减料的行为。
装配化程度高是钢结构的一大特点,在施工阶段中出现事故的概率与钢结构的构件在现场的安装紧密相关。
五、钢结构在厂房建设中的应用
现代化厂房建设要考虑诸多因素,特别是大型厂房建设由混凝土结构发展到现代化的新型钢结构建筑,在厂房建筑过程中,既要考虑到节能环保,又要考虑到经久耐用等因素,还要考虑到工程造价成本的科学合理。钢结构建筑特性完全具备上述功能。钢结构建筑具备混凝土建筑无可比拟的大跨度、自重轻、安装加工便捷、造价低廉、缩短厂房建设工期、节约成本以及良好的节能环保、不易锈蚀等特性,因而它被广泛应用于大型公共建筑、车站码头、体育场馆和大型工业厂房建设。
六、结语
综上所述,质量是一个工程赖以生存的命脉,理应得到高度重视。文中主要对对钢结构厂房建设中容易出现的一些问题进行阐述,希望能够对加快好省的建设标准化大厂房具有促进意义。
参考文献:
[1] 宋昱:《浅谈钢结构工程的施工质量管理》,《山西建筑》,2009年11期
[2] 王菲菲:《钢结构厂房建设中的施工与质量控制问题探讨》,《中国新技术新产品》,2009年10期
关键词:钢结构厂房;结构设计;支撑系统;防震
中图分类号:TU391.04文献标识码:A
随着我国经济的飞速发展和技术的进步,在工业厂房的结构设计中,钢结构已经成为一种重要的厂房结构形式。其主要特点有:整体刚度和抗震性能好、施工速度快、自重轻、承载力高,在大跨度及超高层建筑中代替了钢筋混凝土结构。钢结构在我国得到了较为广泛的应用,尤其是近几年发展尤为迅速。但是,钢结构也存在着防火性能差、易腐蚀等缺点,因此在厂房设计中如何根据钢结构的自身特点扬长避短,更好的发挥其作用,已经成为现今钢结构工业厂房设计中的重中之重。下面就钢结构工业厂房在设计中的几个问题作简单阐述。
一、钢结构厂房的结构布置
以单层钢结构厂房为例,厂房结构一般是由屋盖结构、柱、吊车梁(或桁架)、各种支撑以及墙架等构件组成的空间体系,这些构件按要求可分为如下几类:横向框架;屋盖结构;支撑体系(其中包括屋盖部分支撑和柱间支撑,起到承接和连系的作用);吊车梁和制动梁;墙架。下面就针对钢结构厂房的结构设计中注意的问题逐一进行分析。
1、柱网和温度伸缩缝的布置
1.1柱网布置
柱网布置首先要满足厂房生产工艺的要求、厂房结构要求以及符合经济合理要求。还要符合柱距规定要求(按《厂房建筑统一化基本规则》和《建筑统一模数制》的规定;结构构件的统一化和标准化可降低制作和安装的工作量。经过多年经验总结,经济柱距一般为:重型厂房地基差时宜采用24m,中型厂房地基差时采用18m、15m,轻型厂房采用12m;地基较好时厂房一般宜采用12m、18m柱距。对厂房横向,当厂房跨度L≤18m时,其跨度宜采用3m倍数。当厂房跨度L>18m时,其跨度宜采用6m的倍数。只有在生产工艺有特殊要求时,跨度才采用21m、27m、33m等。对厂房纵向,以前基本柱距一般采用6m或12m;现在采用压型钢板作屋面和墙面材料的厂房日益广泛,常以18m甚至24m作为基本柱距。多跨厂房的中列柱,常因工艺要求需要“拔柱”,其柱距为基本柱距的倍数,最大可达48m)。
1.2温度伸缩缝布置
外界温度变化将引起钢结构厂房变形,使得钢结构产生温度应力,其大小与柱子的刚度、吊车轨顶标高和温度有关。当厂房的平面尺寸较大时,因温度变化使上部结构产生横向和纵向的变形,使的柱内产生较大的弯曲应力,该应力可能导致屋面和墙面的破裂。因此为了避免产生过大的温度变形和温度应力,需要在厂房的横向或者纵向设置温度伸缩缝,将平面尺寸很大的厂房分割成若干个温度区段。温度区段的长度可以按照钢结构的设计规范进行划分。温度伸缩缝最普遍的做法是设置双柱,也可采用设置单柱方法处理,对纵向温度伸缩缝可在屋架支座处设置滚动支座,对横向温度伸缩缝可在框架梁与檩条连接处采用椭圆孔滑动方式或槽钢夹板滑动方式。
2、厂房结构的框架形式
厂房的主要承重结构通常采用框架体系,因为框架体系的横向刚度较大,且能形成矩形的内部空间,便于桥式吊车运行,能满足使用上的要求。厂房横向框架的柱脚一般与基础刚接;柱顶可分为铰接和刚接两类,其中铰接对基础不均匀沉陷及温度影响敏感性小,节点构造容易处理,屋架端部不产生弯矩,下弦杆始终受拉。柱顶铰接时下柱的弯矩较大,厂房横向刚度差;刚接是厂房较高,吊车的起重量大,对厂房刚度要求较高时,钢结构的单跨厂房常采用柱顶刚接方案。
3、支撑体系
为了保证钢结构厂房的空间工作,提高其整体的刚度,承受和传递纵向水平力,防止杆件产生过大的变形,避免压杆失稳,以及保证结构的整体稳定性,应根据厂房结构的形式,车间吊车的设置,振动设备以及厂房的跨度、高度,温度区段的长度等情况布置可靠的支撑系统。钢结构厂房支撑分柱间支撑和屋盖支撑。
3.1柱间支撑
厂房每一温度区段应设置稳定的柱间支撑系统,并与屋盖横向水平支撑的布置相协调。下柱支撑的位置是决定厂房纵向结构变形方向的重要因素,并影响温度应力的大小,下柱支撑应尽可能设在温度区段的中部,使吊车梁等纵向构件能随着温度变化比较自由地向区段两端伸缩。当温度区段的长度不大时,一般在温度区段的中部设置一道下段柱支撑,但温度段的长度大于150m时,为了保证厂房的纵向刚度,应在温度区段内设置两道下段柱支撑,其位置应尽可能布置在温度区段中间1/3的范围内,为了避免过大的温度应力,两道支撑的中心距离不宜大于72m。上段柱支撑除在设有下段柱支撑的柱间布置外,为了满足结构的安装要求,提高钢结构厂房上部纵向刚度,传递山墙的风力及纵向地震作用,还应在温度区段的两端柱间布置上段柱支撑。
3.2屋盖支撑系统
该系统是由横向支撑、纵向支撑、垂直支撑及系杆所组成的。屋盖支撑的布置应根据厂房跨度、高度、柱网布置、屋盖结构形式、吊车设置及吨位大小、振动设备情况等条件来决定。一般情况下无论有檩或无檩体系的屋盖结构均应设置垂直支撑,在无檩体系中,大型屋面板有三点和屋架焊接,可起到上弦支撑作用,但考虑到施工条件限制和安装需要,无论有檩或无檩体系屋盖均应在屋架上弦和天窗架上弦设置上弦横向支撑。对于屋架间距不小于12m的厂房或厂房内设有特重级桥式吊车或厂房内有较大振动设备均应设置纵向水平支撑。
4、节点设计
节点构造设计在钢结构设计中很重要,钢结构的设计可以说是杆件设计(杆件内力分析)加上节点设计(节点构造分析)。在抗震理论中,要求强节点弱构件,所以说钢结构的安全性在很大程度上取决于节点的构造设计。节点设计的原则是构造简单、受力明确、传力可靠,易于实现。节点设计的要求是后于杆件破坏,我们认为设计应按杆件内力增加10%进行节点连接设计,对于内力较小的杆件其连接焊缝长度不小于120mm。这些对于工业厂房钢结构设计都是必要的。为了节点构造安全,施工时不能随意加大杆件截面。
节点设计时,合理布置焊缝,焊缝的布置尽可能对称于杆件形心,使其受力合理,减小焊接变形和焊接应力。现场焊缝的布置应便于构件安装,便于焊缝施焊,便于质量检查,避免焊缝在一处立体交叉和大量集中。
二、抗震设计
虽然钢结构具有良好的抗震性能,但是如果设计不合理,当厂房遭受较大地震作用时,也会造成严重破坏,所以必须按抗震设计规范规定采用必要抗震构造措施,确保钢结构厂房在地震发生时安全可靠。在对钢结构厂房进行抗震设计时应注意以下几点:
(1)在总体布置方面要求厂房结构的质量和刚度均匀分布,使厂房受力均匀,变形协调,尽量避免因结构刚度不均匀对抗震造成不利影响;厂房横向结构宜采用刚架或者使屋架与柱有一定固结的框架,以便充分利用钢结构的受力性能并减少横向结构变形。
(2)钢结构厂房的破坏一般情况不是由于杆件强度不足而常常因为杆件失稳而造成,所以合理布置支撑系统,保证厂房结构整体稳定性,对钢结构厂房尤为重要。
(3)在地震作用下,存在着低周疲劳作用,设计时应注意其对厂房的影响。对结构连接点的设计,应保证节点的破坏不先于结构构件的全截面屈服,应使结构构件能进入塑性工作,充分吸收地震能量,发挥其抗震能力。
三、钢结构的防锈防腐处理
钢结构的锈蚀不仅会使构件的横截面积减小,还会在构件的表面局部产生锈坑,当结构构件受力时会引起应力集中,使的结构过早被破坏,因此,在对钢结构厂房进行设计时,钢结构厂房防锈蚀问题应该引起足够的重视,并根据厂房侵蚀介质情况和环境条件在总图布置,车间内部工艺布置结构选型和材料选用等方面采取相应的对策和措施,以保证钢结构厂房的安全使用。
钢构件的防锈处理大部分在工厂制作时完成。北方地区或者比较干燥的环境,也可以增加底漆一道干膜厚度达到70~80μm,取消中间漆。
防锈处理流程如下:
关键词:漏水;防水;分析;措施;屋面板
一、前言
钢结构厂房从开始运用上至今只有十几年时间,但其规模和广泛运用是迅速的,随着施工工艺的不断更新和改进,设计和施工技术也日渐成熟。在已建成钢结构厂房的使用过程中,屋面漏水问题较为普遍,本人根据以往施工经验总结了钢结构厂房屋面漏水的主要部位和应采取的防水措施和节点处理方式。
二、钢结构厂房屋面漏水问题分析及应采取的防水措施
1.暴雨时屋面大面积漏水
分析:屋面的坡度长、面积大,屋面板的波高太小,下暴雨时屋面大量的水来不及排至天沟,造成屋面板的波谷内积满水,从板与板之间的缝隙漏水,在接近天沟的位置尤为明显,漏水示意详见图一。若屋面板是自攻钉暴露式固定的板型,满沟的雨水同样会从自攻钉和板的缝隙渗入。
措施:屋面板的施工首先应考虑屋面板的选型,根据屋面的面积、单坡坡长、当地的年最大降雨量等因素计算屋面每个波谷的存水量是否满足要求,计算时可将每个波谷假设是一条小天沟,然后利用曼宁公式计算:
Qg>Qr时满足排水要求
Qg:天沟排水量
Qg=W×Dw×[W×Dw/(W+2×Dw)]2/3×S1/2/N
W:屋面板波谷宽度(一张板若有多个波谷应相加总和)
Dw:屋面板设计的最大水深
S:屋面板泄水坡率
N:彩钢板摩擦系数=0.0125
Qr:屋面集水量
Qr=I×L×B
I:当地年最大降雨量
L:屋面长度
B:屋面板的有效宽度
屋面的选型最好选用螺钉隐蔽式的板型(安装示意如图二),在屋面上方和雨水接触面没有螺钉。若是螺钉暴露式的板型,时间长了,螺钉和屋面板孔均容易生锈,螺钉和屋面板间产生缝隙,容易导致漏水。
2.强风时屋面漏水
分析:首先屋面板的铺设方向错误,板与板的接缝在迎风面,强风时容易将雨水带入板的接缝内;其次,屋面板施工时板与板之间的咬合不紧密,存在缝隙,即使雨水不大,但强风时容易将波谷里的雨水带入板缝内,造成漏水。
措施:屋面板铺设时首先应该考虑铺设方向,每年雨水集中在夏季,应该了解当地夏季的主风向,当夏季的主风向是东南风时,屋面板的铺设方向应该是从西向东或从北向南(示意如图三),反之则容易漏水;板与板之间的接缝咬合应紧密、平整,若有起皱、咬死现象,应特别处理。
3.屋脊漏水
分析:a.屋脊收边的宽度太窄;b.屋脊收边长方向的搭接缝处理不密封;c.屋脊收边上的螺钉眼没有做防水处理;d.屋面板在屋脊处没有上翻止水措施;e.屋脊收边下面没有设置封口条。
措施:屋脊收边下料时不应太窄,应大于800mm宽;屋脊收边安装时同样应考虑主风向的影响,搭接缝应在背风面;屋脊收边搭接缝的密封处理应至少设置两道玻璃胶,一暗一明,玻璃胶质量应良好;屋面板在屋脊处的边应用工具往上翻,上翻的边能挡住被风吹进屋脊收边的雨水;屋脊收边下面应设置封口条,封口条能最先挡住被风吹进屋脊收边的雨水,屋脊收边的修剪应和板型相一直,有效的固定封口条。屋脊的防水设计应至少保证三道防水,屋脊收边安装示意如图四。
4.屋面女儿墙漏水
分析:女儿墙帽盖设计不合理,帽盖的接缝不密封,导致漏水。
措施:女儿墙帽盖的必须是一块整板,宽度方向不允许搭接,长度方向应尽量长,减少搭接;安装前帽盖下的骨架必须调直、水平;安装时帽盖的外边必须高于内边,让在帽盖上的雨水能流至天沟内,避免雨水顺外墙板流下,污染外墙板;帽盖接缝的密封处理应至少设置两道玻璃胶,一暗一明,再用铝拉铆钉固定连接,铝拉铆钉的间距不应超过50mm。安装示意如图五。
5.采光带与彩钢板连接处漏水
分析:采光板一般采用的是玻璃钢和FRP两种材料,由于采光板和彩钢板两者的材料存在差异性,波峰的位置连接无法紧密的贴在一起,且采光板的固定也比较困难,采光板材料较脆,没有柔韧性,无法象彩钢板可以弯曲、咬合;当用自攻钉穿过采光板固定时,自攻钉周边的采光板容易粉碎,缝隙大,一般都采用玻璃胶封堵缝隙,但时间长了,玻璃胶容易开裂,造成漏水。
措施:如果把能解决两种不同材质间的连接问题,那此防水问题就变得容易了。可以在采光板的两边加各加一条彩钢板条,彩钢板条和采光板通过胶泥和铝拉铆钉有效的连接在一起,铺设板连接时,就可以和屋面板一样咬合连接了,改装后的采光板如图六。
6.屋面板、采光板坡度方向搭接处漏水
分析:屋面板、采光板坡度方向搭接存在缝隙,雨量大时雨水倒流,特别是坡度较小时,容易漏水。
措施:首先板的搭接缝应该在顺坡的背面,顺坡流下的雨水不应能流入搭接缝;解决搭接缝的密实可以在屋面板、采光板坡度方向的搭接出增加一条小扁铁,把上下两板的缝隙压实,安装时应用玻璃胶充分封堵,避免雨水从自攻钉的缝隙渗入,安装示意如图七。
7.山墙漏水
分析:山墙收边设计不合理,收边在安装时的搭接缝处理不密实。
措施:山墙收边的搭接长度不应小于100mm,搭接缝的处理应至少设置两道玻璃胶,一暗一明,且应用铝拉铆钉连接,铝拉铆钉的间距不应大于70mm,山墙收边安装示意见图八。
8.天沟边屋面板漏水
分析:屋面板在伸入天沟的长度不够,屋面板与天沟没有完全固定,在天沟处屋面板下没有安装逢口条,这样屋面板和天沟之间在波峰的位置就存在较大的空隙,在大风、暴雨时,雨水就容易从屋面板和天沟的空隙中渗入,导致漏水。
措施:屋面板伸入天沟的长度不应小于200mm,屋面板和天沟间必须采用封口条才能有效的封闭此缝隙,雨水才能无法进入,屋面板在天沟处受风力的影响较为明显,振动也较大,长时间的振动容易导致封口条脱落,为了充分固定,可以在此处增加一小扁铁固定,安装示意如图九。
关键词: 多层钢结构; 工业厂房; 设计
Abstract: As everyone knows, the steel structure has a member section is small, high rate of architectural space, light weight, good seismic performance and low cost advantages of utilization, and damage to the environment is small, material recycling rate is high, belong to green energy-saving building, so it has wide application prospect. The design principle of multi-storey steel structure industrial plant firstly in this paper, and then analysis the general design process, finally to illustrate the presented examples.
Key words: multi-layer steel structure of industrial building; design;
中图分类号:TU391 文献标识码:文章编号:
1. 设计原则
多层钢结构工业厂房设计需要遵循以下几个原则:
第一,建筑与结构的整体化设计。多层钢结构工业厂房的设计与传统的钢结构建筑物设计不同,后者遵循先建筑后结构的原则,而前者则采用特殊的材料并结合先进的设计软件,以实现建筑与结构两方面的同步完成,即建筑结构一体化设计,其优胜之处是可以将建筑风格更完整的展现出来。比如,能体现建筑立面风格的围护系统可适当参与主体结构的空间性能计算,并与主体结构进行统一设计。
第二,优化截面设计。在确定截面时优先选择翼缘或腹板厚度较小的截面,因为在用钢量相同的条件下,厚度越小则截面的形状尺寸会越大,其整体刚度也越大。此时需注意满足相关规范中关于翼缘或腹板最小宽厚比、最小截面的问题。
采用螺栓连接时要注意螺栓最大直径的选择。
第三,为了备料方便,设计中选用的型钢品种、规格最好控制在五种以内,当两种规格的尺寸接近时,尽量代用统一规格。
2. 设计的一般流程
2.1选用结构体系
目前,多层钢结构厂房在设计上常用的结构体系有以下几种:第一,纯框架体系。即结构上无需设置柱间支撑,纵横两个方向均设计为刚接框架。第二,框架—支撑体系。将结构的横向设计为刚接框架,纵向则设计为柱—支撑体系,通过柱间支撑将纵向水平荷载传递至基础。第三,刚架与支撑的混合体系。该体系的结构横向仍然为刚接框架,纵向则为刚架与支撑混合的形式,二者共同作用以抵抗水平力。设计人员可根据实际情况,如建筑外形、荷载条件等选用结构体系。
2.2布置柱网与支撑体系
柱网的布置首先应符合生产工艺、建筑功能及正常使用这三项基本要求,在此基础上,力求使方案满足建筑、结构设计上的经济性与合理性。有经验的设计人员,还会综合考虑诸如建筑结构设计的一体化、采用先进的施工方法、适应工厂的生产发展与未来的技术革新等因素,使布置方案更具“人性化”。
支撑体系在钢结构设计中是必不可少的部分。按布置方式可分为竖向支撑、水平支撑和斜向支撑,柱间支撑属于竖向支撑。在柱间支撑中,中心支撑与偏心支撑是两种主要的形式。通常多层钢结构厂房较多采用中心支撑,如“X”型、“V”型或“∧”型,抗震设防时则不应采用“K”型中心支撑。当厂房处于强震区域时,采用偏心支撑能在支撑与柱之间或在支撑与支撑之间形成耗能梁段,这种支撑形式的延性与耗能能力相对更好。支撑体系是结构重要的抗侧力体系,设计上必需引起重视。
2.3楼盖布置
楼盖的类型包括压型钢板现浇钢筋混凝土组合楼板、装配整体式预制钢筋混凝土楼板、装配式预制钢筋混凝土楼板以及普通的现浇混凝土楼板等。每种形式的楼板有其自身的特点,比如组合楼板或楼承板整体刚度好,但成本较高,而装配整体式预制钢筋混凝土楼板的施工效率高。对于多层钢结构工业厂房而言,压型钢板现浇钢筋混凝土组合楼板比较适用。
2.4设置变形缝
变形缝主要有伸缩缝、沉降缝以及防震缝三种。各种缝尽量综合起来,做到“一缝多用”。以伸缩缝为例,如果厂房的长宽尺寸过大,当外界环境温度发生变化时,结构体系会由于内外温差产生不可忽略的温度应力,该应力甚至能拉裂墙面板、屋面板和工艺管道。若合理地设置伸缩缝,可将厂房分为数个温度区段,一旦发生温度变化,上部结构将沿着相应方向自由变形,从而有效释放温度应力,避免对建筑或结构的正常使用产生不利影响。设置伸缩缝要从基础顶面做起,把上部结构彻底分开,预留相应宽度的缝隙,并用柔性防水材料封盖。
3. 结构内力电算分析要注意的问题
随着计算机软件技术的不断进步,目前已开发出许多实用、高效、精确的结构计算软件。利用软件进行结构内力分析时要注意以下几点。
第一,网格生成的平面简化。对于网格布置比较复杂的工业厂房而言,如果完全根据实际情况利用软件建模,则会产生大量的近节点,从而影响计算效率和结果分析的准确性,因此在与实际情况出入不大的前提下采取相应的简化手段来建立合适的模型。
第二,柱间支撑并不是简单的构造措施,在软件分析时其属于一种受力杆件,并且厂房纵向周期与水平位移均受支撑刚度的直接影响。如果结构中设有柱间支撑,但却采用纯框架模型分析,则无法保证地震力评估的准确性。另外,纯框架模型的侧移相对较大,由此算得的柱用钢量有可能会大于有支撑的结构计算模型所得结果。
第三,通常工业厂房都有较大的楼板开洞,楼板和钢梁间的约束相对较弱,建模时可设定为弹性楼板。
第四,钢梁的抗扭模量比较小,在软件分析过程中,钢梁平面外的弯扭失稳将成为整体稳定性验算的决定因素,采用铰接的方式设计主次梁节点,可避免出现钢梁整体失稳的现象。
4. 工程设计实例
某工程为多层钢结构厂房,总建筑面积约4000m2,首层高4.4m,二层标高 12m,局部两层为7m 与16m,局部一层为 10.5m,夹层层高4.5m,建筑总高度22.2m。为满足生产设备的承重要求,厂房四周设置4根箱形柱,柱距纵向5-11m,横向4-15m;为节约建设成本,箱形柱12m以上采用工字型截面柱,其余框架柱也为工字型柱。屋面采用薄壁C型钢檩条,墙面外挂夹芯板;为降低成本,楼面采用普通现浇混凝土楼板。
具体设计过程如下:首先进行荷载计算,该厂房所处环境的基本风压为0.3 kN/m2,地震烈度7度,地震加速度 0.1g,阻尼比 0.35,限于篇幅,此处略去计算过程。接下来确定荷载工况,该工程要将 X 方向的地震力作用与风力作用、Y 方向地震力作用与风力作用、以及恒载作用与活载作用下的标准内力考虑进来。利用STS空间建模,Satwe 软件完成框架杆件的强度和稳定、自振周期和节点强度等计算。
对计算结果进行分析可知,结构水平方向的主要振型没有明显的突变,说明结构沿高度方向的质量与刚度的分布是合理的。除了受主要设备集中力作用的8根柱子采用箱形截面外,其余框架柱、梁均采用焊接工字形截面,柱间支撑为双槽钢中心支撑。计算分析表明,各种梁、柱设计应力均控制在规范允许设计限值的 90%以内,构件的强度、刚度、稳定性以及各类节点验算均符合规范要求。
5. 结 语
近年,随着我国经济建设的迅速发展,多层钢结构厂房以其自重轻、用钢量少、抗震性能好、施工速度快等特点获得了广泛应用,具备相当的竞争力。本文总结了多层钢结构厂房的一些设计方法及结构特点,抛砖引玉,为今后类似工程的推广与应用提供有益的经验。
参 考 文 献:
[1] 钢结构设计手册(第三版),中国建筑工业出版社,2004
关键词:钢结构;吊装工艺;焊接
0前言 随着工业经济的快速发展,工业建设项目投资规模空前大,大跨度的工业厂房越来越多,极大的促进了建筑行业的繁荣和发展。钢结构以强度高,跨度大,安装简便,造价低,施工周期短逐渐在行业建设中得到广泛应用。与钢筋混凝土结构相比,更具有在“高、大、轻”三个方面发展的独特优势。随着炼钢技术和成型制造工艺的发展,给钢结构工程的应用带来新的活力:钢结构工程建设的日益发展,推动了钢结构设计和施工技术的不断完善。重型工业钢结构由于受自身特点,其施工过程中必须和其他各个行业的相互配合才能确保施工质量,才能保证钢结构厂房的结构安全和耐用。
1、钢结构施工前的准备工作??
只要设计施工,图纸是工程施工前的依据,强化施工图纸会审工作是后续钢结构工程施工顺行的保证。在钢结构工业厂房的设计期间,要组织施工单位专业技术人员对图纸进行会审, 必须熟悉图纸,检查施工图纸中设计不足之处,减少因图纸问题对工程质量、进度的影响,力争施工前把存在的图纸问题彻底解决。核对图纸各部尺寸有无不符之处,与土建和其他安装工程有无矛盾,核对无误后方可按施工图纸上的几何尺寸、技术要求,按照1:1的比例画出构件相互之间的尺寸及真实图形。认真审查钢结构安装施工组织设计,施工组织设计是施工单位全面指导工程实施的技术性文件,施工组织设计的完善程度直接影响工程的质量、进度。钢结构工程制作工艺包括施工阶段各工序、各分项的质量标准、技术要求,以及为保证产品质量而制订的各项具体措施。放样前样板制出后,必须在上面注上图号、零件名称、件数、位置、材料牌号、规格及加工符号等内容,使下料工作不致发生混乱,便于进行校核,为了保证产品质量,可利用XSTEEL钢结构细化软件,对钢结构进行整体深化设计,缩短了深化周期,提高了准确性,减少了材料损耗。钢结构安装工程施工组织设计审查的主要内容:①质量保证体系的建立;②特殊工种的培训;③新工艺新产品的应用;④钢结构工程质量、进度控制措施;⑥施工计划(工期)的安排。
2、钢结构安装阶段质量控制
根据工业厂房结构特点,编制实施性施工组织设计,确定钢结构构件安装的数量、安装工艺、吊装方案、起重机械选择、制定相应施工进度,件堆放场地;确定质量标准、安全措施和特殊施工技术等。为达到地脚螺栓位置准确,施工时可先用钢板或型钢框架做固定架将地脚螺栓固定,然后浇筑混凝土的控制方法。为保证地脚螺栓不受损伤,外露丝扣部分应涂黄油并用套子套住。起重机类型选择一般应根据工业厂房建设的大小而定,小型厂房结构采用自行式起重机安装,当厂房结构的高度和跨度较大时,可选用塔式起重机安装。在缺乏自行式起重机的地方,可采用桅杆式起重机等安装。大跨度的重型工业厂房,往往需要结合设备安装同时考虑结构构件的安装问题,选用的起重机既要安装厂房的承重结构又要能完成设备的安装,所以多选用大型自行式起重机、重型塔式起重机、大型牵缆式桅杆起重机等。对于重型构件,当一台起重机无法吊装时,也可用两台起重机抬吊。为达到基础顶面标高符合设计要求,基础施工时将混凝土浇筑到比设计标高约低40~60mm,待混凝土达到一定强度后,放置钢垫板并精确校准钢垫板的标高与平面位置,然后在垫板下浇筑比基础混凝土高一等级的细石混凝土,施工中要作好振捣和养护,确保细石混凝土与下层混凝土的紧密粘接。在吊装之前应根据《钢结构工程施工及验收规范》中的有关的规定,仔细检验钢构件的外形和几何尺寸,如有超出规定的偏差,在吊装之前应设法消除,以保证结构安装顺利进行。
3、钢结构构件的吊装工艺
工业厂房钢结构构件,包括柱、吊车梁、屋架、天窗架、檩条、支撑及墙架等,构件的形式、尺寸、重量、安装标高都不同,应采用不同的起重机械、吊装方法,以达到经济合理。工业厂房占地面积较大,通常用自行式起重机或塔式起重机吊装,其工艺流程图如图1所示。钢结构吊装时注意事项包括:(1)把柱脚的底板的十字线弹出,地脚螺栓的中心线弹出,柱脚剪力孔清理干净,待钢柱就位后,调整标高,把螺母紧固;(2)吊装完一个区域的钢柱后,吊装连系杆,这样保证钢柱整体稳定性,使吊装钢梁时钢柱不容易变形;(3)吊装钢梁,两对钢梁空中对接,并把高强螺栓初拧,第一根钢梁用四道缆风绳拉紧,防止钢梁向一边倾斜。
图1 钢结构吊装简单工艺流程图
4、钢结构焊接质量控制措施
焊接工艺应根据母材类别、焊接性能、厚度、焊接接头形式确定相应的焊接方案,并对焊接接头进行外观检查、射线照相检验、力学性能试验,以及金相组织、抗腐蚀、硬度等方面的检验、试验和评定。经评定合格的焊接工艺才可作为工程焊接施工的依据。焊接工艺评定必须符合GB50205《钢结构工程施工及验收规范》及其他有关焊接规范、标准的规定。焊接及拼接过程中应注意以下事项:(1)适当放出余量,这是由于下料切割时焊缝有一定的收缩量,自动切割缝为2mm,手工切割缝为3mm;(2)拼板焊接前应清除焊缝口锈蚀、油迹、毛刺等,按要求开好坡口,单面坡口50°~60°之间,纯边高度1.5mm~2mm,焊缝、焊剂、焊丝保证清洁确保焊接质量;(3)考虑割切、焊接的收缩余量及组装误差,长度一般应放20mm~30mm,切割宽度误差应不大于1mm;根据板厚随时调节火焰大小、氧气压力和切割速度,确保切口光顺平滑;(4)定位焊间距一般为300mm~400mm,焊缝高度不超过设计缝厚度的2/3,焊条型号应与构件材质相匹配。梁柱连接为弧形板加强全焊节点,节点区域受力大,质量要求高,采用等离子弧焊工艺和二氧化碳气体保护焊,减小焊接变形和残余应力,确保焊接质量。
5、结语
通过钢结构在工业厂房的广泛应用,应及时组织及总结已建成的钢结构施工工程经验,达到钢结构工业厂房在安装施工过程中各环节的质量均处于受控状态,必须应研究制定切实可行的技术工艺措施和质量保证措施,才能确保厂房建筑结构安全。
参考文献:
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[3]路克宽.钢结构工程便携手册[M].北京机械工业出版社,2003.
[4]冀书成,冯红.关于高层建筑钢结构安装几个问题的总结[J].包钢科技,2011(03)
【关键词】钢结构厂房;厂房大跨度;施工技术
0 引言
近年来,钢结构凭借抗振(震)性、抗冲击性好,可靠性较高,结构室内空间大、工业化程度较高等独特优势得到广泛的应用,其跨度和规模越来越大,新材料和新技术的应用越来越广泛,结构形式越来越丰富。我国大跨度空间钢结构原来的基础比较薄弱,但随着国家经济实力的增强和社会发展的需要,近10余年来也取得了迅猛的发展。特别是2008奥运场馆建设为我国大跨空间钢结构的发展提供了巨大的机遇,给中国建筑结构技术提供了一个展现机会,涌现出了大量结构新颖、技术先进的建筑,同时也给施工单位带来了巨大的机遇和挑战。由此,本文将就厂房大跨度钢结构的施工技术进行探讨,期望能为有关方面的建设需要提供有益的参考。
1 厂房大跨度钢结构工程概况
某厂房工程为单层大跨度钢结构厂房,长755.2m、宽206m,总建筑面积为124985.4m2,占地面积155728.1m2,钢结构总量为16500t。厂房跨度57m,工程结构形为钢筋混凝土框架结构,屋面为梯形屋架轻钢结构。钢柱由2根H650mm×300mm×20mm×20mm型钢组合成2100mm×650mm的钢格构柱,共有钢柱458根,见图1。
单位:mm
图1 钢结构梁、柱断面
屋面钢梁全部采用焊接H型钢,其中GJL39为重量最大的一榀屋架梁,其截面尺寸为H(900~1400)mm×450mm×14mm×30mm,单榀质量为11.8t。屋架梁安装高度共3种,分别为13.6、18.8、27.9m。采用Q345B钢材,钢构件表面均采用抛丸处理,除锈等级达到Sa2.5。
2 工序流程
钢结构面积大,工期要求紧,为此钢结构安装分为3个施工段,见图2。第一施工段B1~B4区,第二施工段C1~C3区,第三施工段D1~D3区。各施工段形成流水作业。承台施工完毕后,钢构件进场。根据构件编号,按施工先后顺序摆放在相应的承台侧边,方便吊装。
图2 钢结构安装分区
施工流程:钢构件进场钢柱安装杯斗灌浆柱间支撑、系杆安装屋架钢梁安装水平支撑安装校正及高强螺栓终拧屋面檩条安装墙梁安装钢结构验收。
3 钢结构的主要施工工艺技术
3.1 钢柱安装
3.1.1 钢柱安装方案的选择
57m 长钢屋架受到运输条件的限制,无法从场外专业的钢结构车间加工制作后运输,因而只能将构件运输到现场进行拼装。大跨度钢屋架一般可采用高空拼装法、分块吊装法、高空滑移组装法、单元或整体提升法等安装方法。
3.1.2 基础复测
结构吊装前必须进行基础杯斗位置复测,其杯口底面标高偏差允许-5mm,基础杯口深度
3.1.3 钢柱拼装
为保证构件组装的精度,防止构件在组装的过程中由于胎架的不均匀沉降而导致拼装的误差,组装场地要求平整压实。经现场测量平整压实后的场地,其均布荷载后的下沉量控制在5~10mm。
胎架采用铺设300mm×500mm×10mm×12mm的H型钢梁,钢柱水平放置于型钢梁上并找平,当高差较大时采用钢楔调整找平。为防止组装平台沉降引起胎架变形,胎架旁建立胎架沉降观察点实时监控,待沉降稳定后方可进行焊接。
3.1.4 钢柱吊装
(1)吊装机械的选择。根据钢柱重量,高跨部分(外立面高度29.8m)钢柱使用一台100t履带吊进行吊装,同时配合一台50t汽车吊进行抬吊。低跨部分(外立面高度15.7、20.7m)采用一台50t汽车吊进行吊装。
(2)钢柱吊点的选择。根据钢柱的形状、长度、重量、起吊方法及吊装机械的起重能力,吊点设置在上层牛腿处,在肩梁两侧各焊接两个挂钩耳板,板厚30mm,长度300mm,外挑120mm。
(3)钢柱吊装方法。高跨部分钢柱吊装时,100t吊车挂住钢柱上部起吊点,垂直上升,另一台50t吊车从下部1/3位置处溜尾兼抬吊,减少中间弯曲应力。
钢柱垂直吊起,当柱脚面高出杯顶200mm左右后,旋转吊臂到杯口顶,操作人员扶好柱子对准杯口,然后慢慢下落,当柱脚接近杯底时(约30~50mm)时刹住车,对准底部轴线,四个面插入8个钢楔,每个面两个,用大锤轻敲临时固定。先对小面中线,再对大面中线,使在钢柱上标注的四个面中心线与基础上划出的纵横十字线对准。将钢柱落到杯底并锤打牢固,用经纬仪在大小面调整垂直度,揽风绳配合调整垂直度,调整完毕后用锤逐步打牢。
钢柱吊装就位后,先进行初步的调整偏差,在刚度较小的方向上层吊车梁牛腿位置设置四根缆风绳,有竖向支撑跨的钢柱必须立即进行竖向支撑的安装。
(4)钢柱校正。根据钢柱的实际长度、柱底的平整度、钢牛腿顶部及柱顶距柱底部的距离,有吊车的钢柱重点是保证牛腿顶部标高值,来决定基础标高的调整数值。
在钢柱的纵横十字线的延长线上或稍偏的位置架设两台经纬仪,进行垂直度测量,经纬仪与纵横十字线的夹角应
3.2 杯型基础杯斗灌浆
钢柱平面位置和垂直度校正好后,当天内杯斗灌浆完成,否则在浇灌前须再次复核。浇灌前将缝中杂物清除干净并浇水湿润,杯斗灌浆材料为C40微膨胀细石混凝土。
3.3 屋架钢梁的安装
3.3.1 屋架钢梁拼装
屋架梁分段运输到现场进行拼装,拼装工作在现场进行,沿吊机行走路线摆放。屋面梁分段进场后,首先对屋架梁的外型几何尺寸、焊接质量、运输过程中的变形情况进行检查,合格后才能进行组装。
钢梁拼装时,根据出厂屋面梁的编号用木方将相邻的二段梁垫实,使连接端板对齐,然后用尖锥定位,穿入定位安装螺栓将分段的屋架梁拼装成整体,定位螺栓必须自由穿入。
3.3.2 吊装前准备及机械选择
由于屋架的侧向刚度较弱,在吊装前用木杆进行加固,以增加屋架的侧向刚度,同时准备好护身栏杆、上下梯子及缆风绳。
低跨屋架部位,梁安装高度为13.6、17.4m,吊装载荷135kN,吊臂高度35m,吊臂长度36m。吊车选择QUY50-2型履带起重机,该机在主臂长37m,作业半径8m时起吊质量为16.6t。高跨屋架部位,钢梁安装高度27.9m,吊装载荷180kN,吊臂高度47m。选择QUY100型履带起重机,该机在主臂长48m作业,作业半径10m时起吊质量为30t,完全可满足屋架梁吊装要求。
4 总结
随着大跨度空间钢结构的飞速发展,其施工难度越来越大,技术要求越来越高,为了更好的推动钢结构施工的发展,需要广大科技工作者投入大量的精力进行研究,严格施工控制工作,并通过不断的研习,积极采用更为科学的施工方法,确保钢结构施工的质量与安全。
参考文献
关键词:工业厂房;钢结构;设计;问题
在我国,钢结构还没有普遍的应用于工业厂房的建设中,因为使用的时间不长,所以有些内容还在探索之中。尽管采用这种结构的厂房优点很多,比如说它的重量比较轻、施工的速度很快、抗震性能极好,还具有环保的优点;但是它也存在很多的问题,比如说它比较容易腐蚀、防火性也比较差等。所以,在设计时一定要对这些因素进行全面的分析。在设计厂房时,要组织相关的工作人员对图纸进行仔细的检查,看看图纸是不是存在问题。尽量将图纸中存在的问题都解决了,降低这些因素对工程质量和工程质量的影响,防止出现工程质量问题。在进行钢结构工程的设计工作时,要在工程的制作阶段和安装阶段进行不同的设计。这样才能够使各个工序和各个部分的质量都得到保障。
一、钢结构厂房的优势
厂房一般有以下几种结构形式:砌体结构、钢筋混凝土结构、钢结构。而钢结构厂房相比有以下优点:
1.1钢结构与力学计算的假定比较符合,钢材内部组织比较均匀,接近于各向同性体,而且在一定的应力幅度内几乎是完全弹性的。因此,钢结构更能清楚的反应结构受力性质,传力更加清晰、明确,能准确反应设计意图。
1.2白重轻,抗震性能好。采用高效轻型薄壁型材,构件截面特性优良,相对承载力高,受力性能良好,整体刚度大,抗震性能好,减轻结构重量,降低基础费用。
1.3施工周期短,制作、安装机械化程度高。钢结构主要构件都是钢厂成品,加工简便、快捷,工程质量高,适宜于成批大量生产,从构件的工厂加工到现场吊装,工业化程度大大高于具有劳动密集性质的现浇钢筋混凝土结构。
1.4随着经济的迅速发展,工业厂房设计也向着大跨度、大柱距和大吨位吊车发展。钢结构在平面布局上具有更大的灵活性,更能满足工业生产上的要求。
二、关于厂房设计的要点
钢材对温度相当敏感,温度的升高与降低都会使其钢材的性能发生不同程度变化.钢材具有非常好的导热性能,它的导热系数达到50W/(m.℃),对于钢结构建筑来说,假若不采取保温隔热措施,势必会造成大量的能源消耗和浪费,从而很难满足工艺性和舒适性的要求。相比之下,更重要的是它的低温性能。
因此,当钢结构的表面温度处于150℃以上时侯,必须要做好隔热及防火设计。有两种做法可供选择:(1)在钢构件外包耐火砖,(2)混凝土或硬质防火板材温度变化将会引起钢结构厂房的变形,使其结构产生温度应力,它的大小和柱子的刚度、吊车轨顶标高和温差有一定的关系。当厂房的平面的尺度较大时。为了避免产生过大的温度应力,可以在厂房的横向处或者纵向处设置温度缝,使厂房被分成若干段温度区段(又称结构单元)。温度缝一般可以采用设置双柱的方法来进行处理,当然也可以采用设置单柱的方法来对其进行处理,对于纵向温度缝来说可以在屋架支座处设置滚动支座,对于横向温度缝建议在框架梁与檩条连接处采用椭圆孔的滑动方式或者槽钢夹板的滑动方式来处理。
三、钢结构工业厂房设计中应注意的问题
3.1关于保温隔热与防火设计钢材。由于钢材具有非常好的导热性能,所以,钢结构工业厂房对于温度就会非常的敏感,那么在设计的过程中,就要重视对钢结构工业厂房进行隔热处理工作,如果没有采取合理的隔热处理措施,就会造成大量的经济上和资源上的浪费。当温度超过了100摄氏度时,就必须对钢结构工业厂房采取隔热保护措施,同时还要注意防火的问题。一般情况下,我们主要采取两种应对高温的措施,一是可以在钢结构的表面涂上一层隔热防火材料,应在详细的分析实际情况后计算得出涂层的厚度;另一种则是在钢结构工业厂房的外面包裹一层具有良好耐火性的材料。
3.2立面设计工作。对于那些采用轻质钢结构的建筑工程项目来说,其主要具有规模、色彩、变化以及线条四大特点。虽然在采用了彩色的压型钢板后,能够凸显出轻钢结构建筑具有丰富的色彩,但是在设计钢结构工业厂房时,施工工艺一定会对厂房的体型产生限制作用,同时工程的施工成本也会有所增加。而为了避免此类问题的发生,设计师在设计钢结构工业厂房时,建议尽可能的选择冷色调,这样不但能够提升工业厂房的档次和气势,同时也使得钢结构工业厂房看起来更加的立体。
3.3钢结构工业厂房抗震性设计工作的重点。在对钢结构工业厂房进行抗震设计工作时,主要有以下三个设计的重点内容:第一,结构的刚度分布必须是足够均匀的,否则就会对抗震工作造成不利的影响;第二,在钢结构工业厂房的抗震设计工作中,科学的布置支撑结构是一项非常重要的内容;第三,要充分的考虑到地震对钢结构工业厂房影响的基础上,应始终保持结构构件是出于塑性的工作状态下的。
3.4应合理的设置温度伸缩缝。由于钢材料自身的独特特性,钢结构工业厂房与其他类型的工业厂房相比,其对温度的变化情况会更加的敏感,只要温度稍有变化,钢结构都有可能出现变形的情况,并且材质和温差等因素也直接决定了结构的变形程度。如果钢结构工业厂房有很大的平面尺度,那么在其纵向位置或是横向位置处就应设置温度伸缩缝。通常情况下,应采用的处理方法为双柱的方法,如果是横向的温度伸缩缝,那么在檀条和框架梁的连接处建议采用槽钢夹板滑动或是椭圆孔滑动的方式,而如果是纵向的温度伸缩缝,则应在屋架的支座位置处设置一个滚动支座。
3.5重点关注屋盖支撑系统及屋面的设计工作。在布置钢结构工业厂房的屋盖支撑系统时,我们应综合的考虑柱网布置、厂房的高度和跨度、吊车吨位的大小、振动设备的情况以及屋盖的结构形式等因素,通常情况下,在屋盖的结构中都必须设置垂直支撑的结构,同时在天窗架上弦和屋架上弦还应设置相应的上弦支撑结构,如果在厂房内部有较大的振动设备或是屋架的间距超过了12m,那么还应设置相应的纵向水平支撑结构。在对屋面进行设计工作时,我们经常会用到以下两种方法:一是复合柔性钢屋面系统,其由保温层、隔汽层、防水层以及屋面彩钢板内板组成,受温度的影响较小,但是成本较高;二是双层彩色压型钢板内夹保温棉,这种做法应用较为广泛,但易受温度影响,并且存在着明显的热胀冷缩的问题。
四、总结
随着我国可持续发展战略的实施,耗能低、效率高的新型环保材料将逐步取代耗能高、效率低、危害环境的建筑材料,迅速占领建材市场,钢结构材料在工业厂房的应用中越来越广泛。但是在钢结构设计中仍存在很多问题,如何应根据实际需求,优化工业厂房钢结构的设计方案,更新工艺技术,提高厂房的安全性、稳定性,降低建设成本。抗震能力,成为设计人员在实践中不断探索追求的新课题。■
关键词:工业厂房;钢结构工程;施工监理;质量控制
前言
近年来,由于钢结构工程由于其造价低、结构性能好、施工速度快,被建筑行业广泛运用, 大量的钢结构工业厂房、住宅小区、高层建筑、桥梁相继出现,取代了传统的砖混结构、混凝土框架结构建筑。由于钢结构工程在建筑领域被广泛应用,尤其在工业建筑中,许多结构承受动力载荷,施工质量的好坏就直接影响工程结构的安全及使用寿命,因此,钢结构施工质量的控制就显得尤为重要。监理工程师必须加强对施工单位质量管理及施工质量过程的督促检查,严格做好各施工环节的检查验收工作,切实做好现场巡视和旁站,认真进行各工序平行检测工作,切实保证钢结构工程的施工质量,推动钢结构工程的进一步发展。
1.工程概况
该工程为单层钢结构排架厂房,建筑面积为2730m2,檐高7.0 m, 采用Q345B组合H 型钢柱、钢屋架,檩条采用Z、C型热镀锌檩条;屋面板、墙面板采用热镀铝锌合金钢板。
2.认真做好开工前审查工作,搞好事前控制和主动控制
1)承建单位的施工方资质在进场时已经通过资格审查,因此监理重点审查承建单位的现场质量管理体系以及各项施工管理制度,检查其相关专业技术管理证书和专业工种岗位证书。按照要求对其施工方法、工艺标准、焊接设备、检测仪器、质量验收标准进行检查落实,具有与承建本钢结构厂房工程相适应的技术能力和综合实力。
2)认真审查施工组织设计。要求施工方报送的施工组织设计必须经其内部正式审核、审批,并加盖其单位印章。监理工程师对本钢结构厂房工程的关键工序、重点部位的施工方法和质保措施的可靠性与可行性,以及新工艺的应用及技术等方面进行了认真的审查。
3)认真组织图纸会审工作,提前解决施工图纸中的“错、漏、碰、缺”问题,确保图纸的深化程度能够满足施工的需要,并对部分内容需由施工单位进行二次细化的,我们要求施工单位正式提供的细化图纸需事先经设计单位审查确认。
4).编制监理规划与监理实施细则,并事先对施工单位的相关人员进行监理工作交底,明确监理工作及质量控制的程序、控制手段与控制目标值。
3.加强原材料进场验收
原材料进场时,我们严格按照规定要求进行外观检查、质量证明文件核查, 并按规定要求进行见证取样、送样和复验。材料外观检查、质量证明文件检查及见证复试不合格均应判定为不合格, 不得用于施工。
1).外观检查。对进场钢材及构配件应按规定进行表观检查,并对其几何尺寸按规范要求进行量测,误差不得超过产品标准,抽查比例及检查结果应留下文字记录。
2).质量证明文件的核查。进场材料必须提品出厂合格证、检验报告及技术说明书,成品供应的钢构件及金属门窗等应提供生产单位出厂合格证。
4.重视材料进场复验
进场材料和构配件除按规范规定进行复验以外,当其质量证明文件不全或不符合要求时必须进行复验。材料进场复验时,抽样和送检必须在监理人员见证下进行,不能走过场,监理人员应认真跟踪并做好见证取样记录,发现不合格材料立即停止使用。审查材料复试报告应注意以下问题。
1)材料进场复验的频次必须符合规定要求。规范规定的试验批量为最大批量,试验频次为最低要求,并且是针对每一种材料、规格和品牌来讲的,不能简单合并和代替。
2)见证取样不合格的,应按规定进行加倍取样,已经使用的应进行现场截取。
3)所委托的检测机构应具有相应的试验检测资质,并提供计量和委托证书,检测报告应提供原件,并加盖见证试验专用章。
4)钢结构焊缝超声波探伤检验、高强度螺栓连接摩擦面抗滑移系数检验、高强度大六角头螺栓连接副扭矩系数检验是钢结构工程重要的检测项目。监理工程师必须坚持原则,严格要求承包单位进行落实,这是确保和判定施工质量合格的重要性和关键性依据,且属“主控项目”必须保证。
5.强化钢构件制作质量控制
钢结构工程属于装配式结构,由于受设备、场地、工艺等各方面制约,大部分钢构件均在加工厂制作。无论从造价比例、数量,还是从整体重要性来讲,钢结构构件制作在整个钢结构工程中都处于十分重要的位置,材料进场验收和构件加工制作都是重要的工程验收内容。如果仅靠构件进场验收来控制构件质量的话, 显然是不够的。现行钢结构工程质量验收规范在分项工程划分上也突出强化了对构件制作质量的验收规定,因此对于钢结构制作监理决不可无故放松或削弱。
6.认真进行基础交接验收
基础质量的好坏直接影响到上部钢结构的安装质量。因此应组织土建和钢结构安装单位,对基础工程进行中间交接验收,对基础轴线、标高、螺栓位置应逐一复测,并履行交接手续,确保满足安装需要。对于地脚螺栓的预埋,应同时控制单个螺栓和螺栓群的位置及螺栓外露长度、标高及其垂直度等。当螺栓数较多或控制螺栓位置比较困难时,为确保螺栓预埋质量,可提前制作定型模具专门固定螺栓,浇筑混凝土时通过控制模具来保证螺栓位置。
7.钢结构安装过程中质量控制要点
7.1 钢结构安装前应对基础进行验收
钢结构安装前基础强度应达到设计要求。首先应对建筑物的定位轴线、基础轴线以及标高、地脚螺栓的位置、中心和规格等进行复查,根据柱脚固定的形式, 检查基础是否满足安装要求
( 见表1~表3) 。
表 1 基础顶面直接作为柱的支承面的要求
项目 允许偏差
支承面 标高 ±3.0
水平度 L/1 000
地脚螺栓 地脚螺栓中心偏移 5.0
预留孔中心偏移 10.0
表 2 坐浆垫板的允许偏差
项目 允许偏差
顶面标高 0
-3.0
水平度 L/1 000
位置 20.0
钢结构安装阶段,主要应检查控制柱子垂直度、梁的侧向弯曲和拱度及节点安装质量。当钢结构安装形成空间刚度单元,并经复核合格后,要求施工单位将柱底板和基础顶面之间用微膨胀混凝土二次浇筑密实。
梁柱节点安装前必须进行抗滑移性能试验并达到设计要求,安装前应清除摩擦面表面浮锈,待紧固作业完成并检查确认完毕后,用防腐涂料封闭。
8.重点进行高强螺栓安装质量的控制
高强度螺栓连接是钢结构工程最重要的分项之一,为保证连接质量,监理工程师必须以高度的责任心,监督承包单位落实各项质量保证措施,积极采用旁站监督,认真进行平行检验,使高强度螺栓连接的施工质量处于严格的控制之下。高强螺栓不得作为临时安装螺栓使用,安装时应能够自由穿入,不得强行敲打, 严禁用气割或火焰切割扩孔。高强度螺栓连接处的施拧顺序及初拧、复拧、终拧扭矩或预拉力值应符合设计和规范规定。紧固顺序按照从接头刚度较大部位向约束较小方向顺序进行,一般接头从中心向两端进行,工字型构件对接螺栓应先翼缘后腹板,两个接头栓群应先主要构件,后次要构件。
9.焊接施工质量控制
钢结构制作和安装阶段均涉及大量的焊接作业,焊接质量的好坏对整个钢结构起着很大的影响。从事焊接施工的焊工,必须按照《建筑钢结构焊接技术规程》JGJ81的规定经考试合格并在规定范围内施焊,严禁无证或超过允许项目和范围施焊。
焊接材料必须符合设计要求和国家产品规定,焊接材料必须与母材性能相匹配,焊接材料使用前应按规定要求进行烘焙。
应加强对焊接质量的检查。焊缝质量等级分为一、二、三级,二级以上全熔透焊缝应进行无损检测,并提供无损检测报告原件,探伤的比例是每条焊缝长度的20%,即每条焊缝都要探伤。油漆后的焊缝返工时,应将涂层清除后,方可进行补焊。焊接质量问题大多出现在手工焊缝,因此应要求施工方加强焊工技术培训和焊接工艺试验,监理工程师在施焊过程中应加强巡视检查,监督落实各项技术措施,严格进行焊缝质量外观检查和焊缝尺寸检测。
10.钢结构除锈及涂装工程
钢构件的除锈和涂装质量直接影响到钢结构使用期间的维护费用、钢结构工程的使用寿命与结构安全。要求除锈后的金属表面与涂装底漆的间隔时间不应超过4 小时,涂层之间的间隔时间应以头遍涂层达到表干后为准,其间隔时间一般不超过6小时。涂刷遍数要符合设计要求,涂层干漆膜厚度须进行检测。与混凝土接触面或埋人混凝土中部分不需涂装,现场焊接部位,焊后应补刷防锈漆和涂料。钢结构防腐和防火涂料涂装的涂层总厚度应进行测试,必要时应对防火涂料的防火性能进行现场测试。
11.压型金属板工程
压型金属板主要用于屋面和墙体维护结构,安装质量直接影响工程的使用功能。现场监理人员应重点检查彩板之间搭接长度、固定方式和防水处理,确保压型板、泛水板和包角板等固定可靠、牢固,不渗漏。工程阴阳角部位须设置阴角板、阳角板,伸缩缝细部做法应按设计要求施工,屋面、外墙应保持贯通。监理人员现场检查验收监理人员现场检查验收是通过平行检验来实现的,因此,要求监理工程师必须加强平行检测工作,严把质量关,对各分项工程按规定比例认真进行抽样检查,对于重要工序必要时应进行全检。现场监理机构应配备常规检测工具以满足正常检验工作需要,监理人员检查验收必须在承包方自检合格的基础上进行,因此要求施工方必须具备与工程施工相适应的检查、检测手段,不能用监理人员的检验代替其常规质量检查。
12.工程收尾阶段的监理工作
结尾阶段主要工作是参与工程初验、核收、终验、定级。监理在这之前应完成监理总结和质量评估,合理总结整个监理过程的主要技术环节、主要技术质量、指标;对如何处理监理结果、监理过程中发生的质量问题、管理过程与结果实是求事的总结评述;总结还应包含各项主要质量指标测量结果;以及将监理单独复测结果进行表述。最后对工程质量作出评估;并参与以质量监督站为主的质量等级评定。
13.监理效果
目前该钢结构工程已竣工并投入使用,工程质量合格,达到设计及规范要求,进度也实现了工期要求的目标,受到了业主的高度赞扬,确保了业主所要求的产品质量和使用价值。
参考文献:
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关键词:工业建筑;钢结构;腐蚀;涂料
中图分类号:TU391文献标识码:A
一、前言
钢结构凭借其具有重量轻,强度高,塑性韧性好,施工周期短等优点在工业建筑中得到广泛应用。大跨度,大空间工业建筑采用钢结构尤其理想,同时钢结构建筑也属于对城市的环境影响最小的结构之一。钢结构容易锈蚀,不少化工厂房,冶金厂房由于长期温度高,湿度大,有害的气体浓度过高,这种条件使得此类厂房锈蚀速度远大与其他工业厂房。随着科技的发展,钢结构的除锈防锈措施越来越多,施工工艺与手法也越来越完善,针对不同形式的钢结构及其所处环境的不同,对于钢结构的除锈应采取不同的措施。
二、钢结构锈蚀
钢结构锈蚀的原因主要分为内在因素和外在因素两种。内在因素主要指钢结构材质质量上等,外在因素主要指钢结构建筑的环境因素等。
(一)外在因素
外在因素主要指的是工业建筑所处的环境。工业建筑使用条件较为复杂,所处环境较民用建筑恶劣,工业生产所产生的废气,废水,废渣等污染物是工业建筑长期所处的环境。废气如CO2,SO2,Cl2,H2S等;废水如各种酸、碱、盐溶液等;废渣如难溶性盐,气溶胶,尤其杂海洋大气中的大量的盐及冬季使用的含有Cl-的融雪剂等均是引起钢结构锈蚀破坏的重要因素。例如在高温下钢结构就会与干燥的O2,SO2,Cl2,H2S等气体及非电解质液体发生反应在钢结构的表面生成钝化能力很弱的氧化保护膜FeO,FeS等,虽然这些介质的含量很小,但是对钢结构锈蚀的影响确是很大的。
(二)内在因素
内在因素主要指的是钢结构本身质量。随着钢结构的使用,大量的钢结构在役试件过长或已超过其使用寿命,这些钢结构厂房在各种因素的影响下,破损比较严重,钢结构表明已经失去了保护能力,产生了锈蚀,保护层未发生剥落的但已在表明产生了裂缝,使得水和氧气渗入其中,二者形成了钢结构锈蚀的必要条件。其锈蚀主要是钢结构与周围介质产生氧化还原反应,属于电化学锈蚀。在潮湿环境中,钢结构表明由于表明组织不同,受力不均及表明平整度差异等原因,这使得钢结构表明相邻的质点间容易产生电极差,形成各种“微电池”。电池的阳极的铁失去电子形成亚铁离子进入电解质溶液中,阴极得到电子与水膜重点氧作用形成氢氧根离子,二者最后形成Fe(OH)2,Fe(OH)2在空气中被氧化形成Fe(OH)3(铁锈)。因此在潮湿的环境及有充足的空气情况下,钢结构就会产生严重的锈蚀。
三、钢结构除锈、防锈措施
避免在役钢结构锈蚀,须对钢结构进行处理,其处理步骤主要分为除锈及防锈两步。除锈是指在钢结构涂刷防锈剂之前,将钢结构的表明进行除锈,清除干净其表面的铁锈、油污等附着物,避免油漆膜下的钢结构的表面继续生锈破坏涂层。防锈是指根据钢结构所处的环境,使用功能,耐久性等因素采用合适的防锈涂料对钢结构表面进行处理。
(一)除锈措施
在工业建筑中钢结构除锈方法主要分为人工除锈喷砂、喷丸等。在这基础上,国家及相关行业也制定了相关行业标准来对钢结构除锈质量进行控制。例如GB-50205-1995《钢结构工程施工及验收规范》对喷砂或手工、动力工具等相应划分了其等级。
手工除锈主要应用于对钢结构表面处理要求不高的情况下,其除锈费用较低,仅仅为喷砂除锈的1/6-1/9,但是在对除锈质量要求较高的情况下,就必须采用喷砂除锈。使用同一种油漆,同样的条件下,喷射除锈较手工除锈可以延长漆膜的使用寿命3-5倍。喷砂除锈不仅除锈彻底,而且工作效率高,操作简单,当前在工业建筑中已经得到广泛的应用。此外还有酸洗除锈及酸洗磷化除锈等,虽然除锈彻底,但是由于酸洗对洗槽的限制,目前也只适用于形状复杂及小型的薄壁钢结构中,大型工业厂房中应该还不多。
(二)防锈措施
对于工业厂房的防锈处理一般遵循以下原则。第一,考虑侵蚀性物质的分布,综合考虑钢结构的整体布局,隔离侵蚀性介质,采用自然通风的工业厂房布置,降低侵蚀性物质对厂房的污染。第二,对于钢结构材料的选择应选择耐大气腐蚀的低合金钢材及其相配套的涂料。第三,应选择合理的不易锈蚀方案,例如采用合理的钢结构的截面形式,避免钢结构的表明产生积灰,积水等现象,节点构造简单,钢结构焊接加工过程中要保证其焊接质量,避免在刷漆后进行焊接,破坏漆膜的完整性,同时在施工过程中对破坏的油漆膜应该进行及时的修补。第四,对钢结构建筑采用科学合理的方法及合理的防腐措施。
(三)防锈涂料
在对钢结构表明进行了除锈处理后,还应选择合理的防锈性能好的涂料。选用的防锈涂料应根据结构所处的环境特点,结构的使用功能等方面进行合理的选择。
红丹防锈漆在一般性的钢结构工程中应用比较广泛,由于其防锈能力强,坚韧性较好,防水及附着力也很好。然而生产红丹漆需要大量的有色金属铅,因此为了保护工人的健康,科研单位正在研究可以取代红丹防锈漆的材料。另外两种比较有效的防锈漆涂料即环氧富锌和无机富锌漆。环氧富锌漆主要由锌粉、环氧树脂及固化剂配制而成,主要用于钢结构的重防腐底漆也可用于镀锌件的防锈漆,涂抹时应避免雨雪雾天施工。无机富锌漆主要是以水玻璃作为基料,在这基础上加入锌粉、固化剂等配制而成。这种漆具有同镀锌层相同的阴极保护作用。可耐450度的高温,但耐酸碱能力较差。在高温和低温情况下,该涂料不能施工。该漆在我国所设计的美国余热锅炉壳体钢结构中得到了广泛的应用。
四、总结
工业建筑钢结构的防腐要求高,操作较为复杂,因此在恶劣的环境中,应该提高施工质量,延长钢结构的使用寿命,节省维护的费用。对于钢结构建筑的除锈和防锈的对策综合了力学、化学、物理学、环境学等众多学科,需要设计、施工、生产与维护人员的配合及努力,方可取得良好的效果。
参考文献:
[1] GB 50205- 1995 钢结构工程施工及验收规范[ S] .
关键词:轻钢结构,门式刚架,质量控制,钢构件
中图分类号:TU391 文献标识码:A文章编号:
随着我国钢铁工业的迅猛发展,建筑钢结构工程由于其重量轻、强度高,能建跨度大,抗震性能好,适用范围广、工厂化程度高、安装快捷、施工速度快,建筑材料节能环保且可循环使用等诸多优点,目前在厂房、小型展厅、办公楼中被广泛应用。然而,一方面钢结构由于所用的材料强度高,相对于混凝土构件而言钢结构构件截面较小,构件及其组成板件常表现薄、细、长、柔等特点;另一方面,为节约钢材用量,钢结构在设计中往往对截面强度利用比较充分,构件的“应力比”控制较高,连接构造传递应力大,结构对局部应力、几何偏差、振动、腐蚀等敏感性较强。以上所述诸种因素对钢结构的强度、稳定、疲劳和连接等都有着不可忽视的影响。因此加强对钢结构工程的施工质量控制,确保拟建工程实现其预期的目标具有十分重要的实际意义。文中以门式刚架轻钢结构厂房为例,浅谈钢结构工程施工过程中的质量控制问题。
1 整体控制
1.1施工技术人员要熟悉施工图纸、图籍、标准、规范。核实设计深度能否满足施工要求,分析工程结构特点及节点做法,仔细对照土建基础与上部钢结构是否存在矛盾,核实钢架节点标注是否齐全,查看所用钢板材质、尺寸,螺栓孔位置、大小,螺栓的规格、种类,焊缝的种类、高度是否明确,设计说明与图中标注是否矛盾,是否存在错、漏、碰、缺现象。确保施工过程的可行性。如有图纸表述不清或实际施工过程根本不能实现图纸内容时要及时与设计单位进行沟通。
1.2根据施工设计图纸,结合施工现场实际情况,合理编制施工组织设计。3)施工之前一定要做好技术交底工作。
2.细部控制
2.1 钢构件加工制作的质量控制
钢结构工程有别于混凝土结构的特点之一在于钢结构构件的预制或需现场制作。众所周知,钢结构工程对构件的几何尺寸要求较为严格(常精确到1 mm)。微小的几何偏差都很有可能导致构件现场安装错位或使结构在施工过程中产生较大的初始残余应力。焊接构件的焊接板件若厚度相差较小,误用较厚板件浪费钢材,错用较薄板件又使结构及构件的安全性没有保证,尤其是对钢管构件,外径相同壁厚不同的杆件错用时有发生。因此钢结构构件的制作加工必须严格遵循施工图纸给定的板件规格及材料型号,并做到钢构件表面平整,腹板、顶板、底板外肜尺寸,坡口切割质量满足相应规范标准,避免剪切钢板和刨削后产生的弯曲变形,避免制作尺寸偏差过大;严格按图纸制作,不得任意修改图纸。控制好构件加工制作的精度.才能控制好钢结构安装的精度,才能保证安装的顺利进行。正确选取钢材型号,才能使构件达到预期的承载能力。因此钢构件的加工制作要求具有相关专业知识的技工和一定资质的钢构件专业生产厂家。
2.2 构件运输、吊装施工质量控制
钢构件加工制作完成之后,要经过起吊、运输等工艺运到施工现场。在此过程中要防止吊装、运输和堆放过程中使构件产生变形。运输中因振动、重压、构件支撑点不合理和不小心等因素会使构件变形,对较长的钢构件若吊点位置不当、吊点少、吊装方法不正确等也会引起变形,特别是易引起钢构件平面外弯曲变形。构件在现场堆放时因场地不平,堆放层数过多,支撑点位置不正确等原因会引起堆放过程中的变形。在构件的运输和吊装过程中要尽量避免上述变形及附加应力的产生,对于影响构件承载能力和安装的变形要及时校正。
2.3 钢构件的连接施工质量控制
不论是在钢结构还是在混凝土结构及砌体结构的设计中,强节点弱构件都是结构设计的基本思想,结构设计人员在图纸的设计过程中体现的增强节点的设计理念要通过具体的施工过程来实现。焊接连接和螺栓是钢结构节点连接的主要形式。焊接连接分为对接焊缝连接和角焊缝连接,螺栓连接又分为高强度螺栓连接和普通螺栓连接。无论是哪种连接形式,做好钢构件节点的连接,保证连接的施工质量,对于保证结构能够安全可靠的工作意义重大。
2.3.1焊缝连接。在T件施焊时,要保证焊件及坡口表面清洁,焊接材料使用正确,焊接母材 焊条匹配得当,按照规范相关规定对构件进行烘焙,焊接上艺、施焊顺序满足国家规范标准,避免焊接过程中局部加热和不均匀冷却使焊件产生过大的变形,此外,对于施焊工人要求持证上岗。
2.3.2螺栓连接。在进行螺栓连接时,要特别注意保证每个螺栓受力均匀具有足够的预拉力,丝扣外露长度和螺帽数量要严格执行国家标准,尤其是高强度螺栓连接,往往用在结构的重要连接节点处,螺栓及其附件的质量、螺栓的施工质量以及高强度螺栓连接摩擦面的质量,直接影响着钢结构的承载力和安全,施工过程必须加强这些方面的质量控制。实际工程中由于接触面打磨处理不当,接触面积不足,螺栓预拉力不足以及超拧漏拧等原因引起的工程事故时有发生。施工技术人员在施工过程中要特别注意。
2.4 柱脚施工的质量控制
与混凝土柱和基础的连接方式不同,钢柱与基础采用不同的材料,柱与基础的连接通过预埋于基础顶面的钢板和柱脚螺栓与钢柱牢固连接。由于钢柱底部二次浇灌的混凝土密实度不够,柱脚螺栓松动,锚栓位置偏差超限,预埋锚栓未与钢筋混凝土结构主筋焊牢,各工种交叉作业,导致预埋件锚板被踩踏或被材料、工具挤压而跑位,抗剪部位混凝土浇筑不密实,螺栓孔用气割扩孔,垫板与底板漏焊,角焊缝焊角尺寸不足,地脚螺栓少用螺母等不良现象,导致成型后的柱基与设计的计算简图相差较大,危及上部结构安全。故在结构的施工过程中应对上述的各种可能因素进行有效控制或避免,从施工质量上保证成型的柱基与设计相吻合,确保建筑物的安全性。
2.5 构件涂装的质量控制
涂装对钢结构的防腐防火相当重要,只有除锈达到规定的等级,才能保证涂料与钢材表面有良好的附着力,才能起到防止腐蚀的作用,同样,只有防火达到相应的等级,钢构件才能达到预期的防火目的。但在实际工作中不少施工人员甚至监理人员对除锈防火涂装工作认识不足,重视不够,易忽视,从而为实际结构的应用留下了安全隐患。施工过程中构件的涂装质量控制不容忽视。
2.6 围护结构的施工质量
相对于承重的框架梁柱而言,围护结构本身对于确保结构的承载能力,保证结构使用的安全性贡献有所减弱,但是,围护结构的施工质量对于确保拟建建筑的正常使用作用重大。墙面系统,屋面系统,采光带,包边及泛水,天沟和保温棉等围护系统是轻钢结构最主要的组成部分之一,决定建筑外观的观赏度,建筑的防水与保温效果。任何一道工序的质量问题都将影响整个建筑的正常使用。在施工过程中,对于围护结构亦应把好质量关。
3 结语
轻钢结构在国内的推广应用尚处于起步阶段, 有关工程施工质量控制的诸多问题仍在探讨之中, 许多新的问题不断涌现,解决问题又刻不容缓。文中结合实际工程经验,对于轻钢结构在实际施工过程中经常遇见的质量问题进行了初步的探讨和总结, 期望能为从事钢结构施工及设计的同行提供参考和借鉴,但结构施工遗程中的实际问题又具有复杂性、可变性、多发性,文中论述仍旧有诸多的不足。实践证明,严格遵照现有工艺标准、施工规范,提高施工人员的技术素质,对施工过程中每一环节进行严格的质量控制, 精心组织,认真施工,轻钢结构施工质量问题是可以避免和克服的, 工程质量也是完全可以得到保证的。
参考文献
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关键字:低碳钢;焊接特点;工艺分析
一、国标Q345(欧标S355)钢的焊接要点
国标Q345(欧标S355)钢最常用的焊接工艺有药芯焊丝CO2气体保护焊和焊条电弧焊两种,CO2气体保护焊是指利用CO2作为保护气体的熔化极电弧焊接方法,属于气体保护,而焊条电弧焊是手工操作焊条进行焊接的电弧焊接方法,利用焊条与焊件之间建立起的燃烧的电弧,熔化焊条和焊件从而获得结构牢固的焊接接头,属于气渣联合保护。根据不同的焊接方法在选择焊接材料时,必须要同时考虑到熔合比和冷却速度的影响,因为焊缝的化学成分不仅取决于焊接材料而且还与母材料的熔入量以及熔合比有很重要的关系,当焊接材料的化学成分与母材料的成分相同时,虽然能够最大限度的提高焊缝金属的性能,但同时也降低了材料本身的塑性以及韧性,这样一来就影响到了焊接接头的抗裂性能以及使用性能降低了焊接质量,所以为了达到焊缝与母材料的机械性能相一致,在选择焊接材料时,应该从母材料的机械性能方面考虑选择符合要求的焊接材料,如果采用质量不符合要求的焊接材料还会促使焊缝金属中的碳、硫含量过高很容易导致裂纹的产生。因此在进行药芯焊丝CO2气体保护焊接时一般选用E501T-1型焊丝,而进行焊条电弧焊时一般选用E5018-1型焊条。对于国标Q345(欧标S355)钢进行焊接时,除了受材料本身性质的影响外,还受到工艺条件以及结构条件和使用等各方面条件的影响,例如在焊接时,热影响区容易出现淬火组织,使近缝区的硬度提高塑性降低导致焊后容易产生裂纹,以下就对国标Q345(欧标S355)钢的焊接工艺中的要点进行具体分析。
通过对国标Q345(欧标S355)钢的焊接性能进行研究分析,焊接过程中为了能够有效避免焊缝组织过于粗大,导致冲击韧性下降,因此必须采用小规范焊接。药芯焊丝CO2气体保护焊接时焊接材料的直径一般选择为Ф1.2,用焊条电弧焊接时焊接材料直径一般选择为Ф3.2 和Ф4.0。然后选择窄焊道、薄焊层、多层多道的焊接工艺,焊道的宽度不得大于焊条直径的3倍,焊层厚度不应该超过5,用焊条电弧焊接时要进行多层多道焊接而且不同层次的焊接要选用相配套的焊接材料,即打底焊道一般采用直径为3.2的电焊条,进行填充和盖面时一般采用直径为4.0的电焊条。当厚度达到一定数值后,钢板拘束度较大,焊前必须进行预热,并在焊后进行后热。在整个焊接过程结束后为了降低焊接残余应力,减小焊缝中的含氢量,改善焊缝的金属组织和性能,必要时需对焊缝进行消应力热处理。在将所有的焊接工序完成后还必须要按照全面质量控制理论进行焊接检测,焊接产品在焊前和焊接的过程中要经过一系列严格而且系统的质量检测,只有检测通过后才能保证焊接质量合格,常用的焊接成品质量检测方法包括外观检查、液体渗透检验、超声检验和射线检验等。
二、P265GH钢的焊接要点
欧标P265GH钢板主要用于核电站反应堆厂房钢衬里,常用的焊接工艺主要包括:药芯焊丝CO2气体保护焊、焊条电弧焊和埋弧焊。药芯焊丝CO2气体保护焊选用E501T-1型焊丝,焊条电弧焊选用E5018-1型焊条,埋弧焊选用H08MnHR型焊丝与SJ14HR焊剂组合。所谓的埋弧焊就是电弧在焊剂层下燃烧,利用焊丝和焊件之间燃烧的电弧所产生的热量将焊丝、焊剂以及母材料熔化从而形成焊缝,属于渣保护,另外使用埋弧焊可以有效地提高焊接效率、并且提高焊缝的质量降低焊接成本。进行埋弧焊时要求施焊的接头应该便于存放焊剂,由于埋弧焊是以埋弧焊丝作为电极并且电弧是在颗粒状可熔化的焊剂下进行燃烧焊接的方法,因此其自动化水平比较高并且能够很好的保护熔池以及劳动条件好、熔敷效率高、焊缝合金系统调整容易、可采用较大焊接规范、对焊接位置有特殊要求等特点,埋弧焊焊接方法一般用于有一定长度位置的焊接例如压力容器、重型机械、大口径油气水管、运输机械以及船舶等的纵环缝、长直缝、大厚度坡口等的焊接。由于埋弧焊接是由埋弧焊丝和埋弧焊剂组合进行的,焊剂的不同同样决定着焊接接头性能的差异。对于一些对焊接接头强韧性要求不高的碳钢选用碳钢或低强度低合金钢埋弧焊丝、熔炼焊剂组合比较合适,但埋弧焊并不适宜进行大厚度、深坡口、窄间隙、大电流密度的焊接;对低合金高强钢、耐热钢以及低温钢等进行焊接时,应该选用相应的低合金埋弧焊丝以及烧结焊剂组合,这样才能最大限度的提升焊接接头的性能。以下主要针对埋弧焊焊接的技术要点进行分析。
P265GH钢埋弧焊在进行焊接要严格控制材料的大小,然后根据材料选择焊丝,一般材料尺寸为6时焊丝的直径选择2.4,此外焊丝外表面还应该镀钢,不得有油污、锈渍存在。在准备进行埋弧焊时首先应该校对焊丝和焊缝对中并保持为一条直线,起、熄弧应该在引、熄弧板上进行,并且保证起、熄弧焊缝长度不少于60,此外还应该控制焊接线能量,如果焊接线能量过大会使热影响区粗晶区的晶粒过于粗大,甚至会产生淬火组织,从而使该区的冲击韧性和弯曲性能降低,导致冲击韧性和弯曲性能不合格。故在使用埋弧焊焊接时尤其是焊接厚板时,应严格按经焊接工艺评定合格的焊接线能量施焊。施焊过程中必须确保施焊剂完全覆盖焊缝保护,一旦存在覆盖不完全就会出现各种焊接缺陷从而影响焊接质量。在现场低温条件下焊接、焊接厚度或刚性较大的焊缝时,由于焊接接头冷却速度较快,冷裂纹的倾向增大。为避免焊接裂纹,应采取焊前预热等措施,进行多层焊接时每一层焊接工序完成后要及时将表面焊渣清除干净,并且认真检查焊接缝,如果发生了焊接质量问题应该及时处理,只有在确认无误的情况下才能继续进行下一层的焊接工序。另外在焊接过程中要时刻注意焊接电流以及电压的变化及时进行调整以确保焊接时电流以及电压的稳定。在焊接结束后按要求进行检测,检测项目主要包括:外观检查、液体渗透检验、真空盒密封检验和射线检验等。
三、Q235钢的焊接要点
Q235钢属于低碳钢中的热轧钢,含碳量适中并且综合性能比较稳定,在强度、塑性以及焊接等性能都能够得到较好配合,因此Q235钢用途最广为泛。常用的焊接工艺有药芯焊丝CO2气体保护焊和焊条电弧焊,其中药芯焊丝CO2气体保护焊选用E501T-1型焊丝,焊条电弧焊选用E5018-1型焊条。Q235钢在焊接过程中由于材料性能的变化容易导致钢体脆化,引起各种裂纹问题。例如采用酸性焊条焊接Q235钢时,就会因为焊条药皮中锰铁的含碳量过高,会引起焊缝产生热裂纹。
Q235钢进行焊接时,当厚度大于40mm同样要进行焊前预热,在布置焊缝时应该确保有足够的操作空间以便满足焊接时的需要,进行焊条电弧焊时焊条必须能够延伸到待焊部位,在进行点焊与缝焊时,要确保电极也能够延伸到待焊部位,在设计焊接结构时应该尽量选用尺寸规格较大的板材、型材和管材,形状复杂的可采用冲压件和铸钢件,以减少焊缝的数量,简化焊接工艺并且提高结构的强度和刚度。同时确保焊缝布置尽可能的对称,以减小形变。焊缝交叉或者过分集中会造成接头部位过热,增大热影响区,使淬火组织恶化从而导致钢结构性能下降,因此必须确保两条焊缝的间距要大于钢板的厚度。
进行多层施焊时也应该先将钢材表面的焊渣处理干净并且在具体的操作过程中应该时刻注意调整弧长以及熔渣的流动方向。由于在焊接时会引起工件变形,对于位置精度要求较高的焊接结构,一般应该在焊后进行深加工,对于位置精度要求不高的焊接结构,可以先进行机械加工,但焊缝位置要与加工面保持一定的距离。另外焊接接头是焊接结构的薄弱环节,因此焊缝布置应该尽量避开焊接结构上应力最大的部位。另外在集中载荷作用的焊缝处应该有刚性支撑。当所有焊接工序完成后按照全面质量控制理论进行焊接成品检测。
四、结束语
低碳钢含碳量低,锰、硅含量少在通常情况下不会因焊接而引起严重组织硬化或出现淬火组织。这种钢的塑性和冲击韧性优良,其焊接接头的塑性、韧性也极其良好。焊接时一般不需采取特殊的工艺措施,即可获得质量满意的焊接接头,故低碳钢钢具有优良的焊接性能,是所有钢材中焊接性能最好的钢种。本文通过对几种常见低碳钢的焊接方法、焊接工艺、焊接要求以及焊接质量检测进行细致分析,比较全面的总结了这些焊接方法的技术要点,对于日后制定合理的焊接工艺方案提供了有力的技术支持。
参考文献:
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