多层钢结构工程施工工艺.doc

多层及高层钢结构安装工程多层及高层钢结构安装工程11、工程概况12、施工准备12.1技术准备12.2材料要求22.3主要机具22.4作业条件23、施工工艺23.1工艺流程23.2操作工艺34、质量验收要点55、成品保护66、环境、职业健康安全控制措施66.1环境控制措施66.2职业健康安全控制措施67、应注意的问题81、工程概况 2、施工准备2.1技术准备1.钢结构安装前，应具备钢结构设计图、建筑图、相关基础图、钢结构施工总图、各分部工程施工详图及其他有关图纸等技术文件。2.参加图纸会审，与业主、设计单位、监理充分沟通，确定图纸与其他专业工程设计文件无矛盾；与其他专业工程配合施工程序合理。3.编制施工组织设计，分项作业指导书。施工组织设计包括工程概况及特点说明、工程量清单、现场平面布置、能源、道路及临时建筑设施等的规划、主要施工机械和吊装方法、施工技术措施及降低成本计划、专项施工方案、劳动组织及用工计划、工程质量标准、安全及环境保护、主要资源表等。其中吊装主要机械选型及平面布置是吊装重点。分项作业指导书可以细化为作业卡，主要用于作业人员明确相应工序的操作步骤、质量标准、施工工具和检测内容、检测标准。4.依承接工程的具体情况，确定钢构件进场检验内容及适用标准，以及钢结构安装检验批划分、检验内容、检验标准、检测方法、检验工具，在遵循国家标准的基础上，参照部标或其他权威认可的标准，确定后在工程中使用。5.组织必要的工艺试验，如焊接工艺试验、压型钢板施工及栓钉焊接检测工艺试验。根据结构深化图纸，验算钢结构框架安装时构件受力情况，科学地预计其可能的变形情况，并采取相应合理的技术措施来保证钢结构安装的顺利进行。7.和工程所在地的相关部门，如治安、交通、绿化、环保、文保、电力进行协调等。并到当地的气象部门了解以往年份的气象资料，做好防台风、防雨、防寒、防高温等措施。2.2材料要求1.在多层与高层钢结构现场施工中，安装用的材料，如焊接材料、高强度螺栓、压型钢板、栓钉等应符合现行国家产品标准和设计要求。2.多层与高层建筑钢结构的钢材，主要采用Q235等级B、C、D、E的碳素结构钢和Q345等级B、C、D的低合金高强度结构钢。其质量标准应分别符合我国现行国家标准碳素结构钢GB700和低合金高强度结构钢GB/T1591的规定。当有可靠根据时，可采用其他牌号的钢材。当设计文件采用其他牌号的结构钢时，应符合相对应的现行国家标准。多层与高层钢结构连接材料主要采用E43、ES0系列焊条或H08系列焊丝，高强度螺栓主要采用45号钢、40B钢、20MnT钢，栓钉主要采用MLl5、DLl5钢。2.3主要机具在多层与高层钢结构施工中，常用主要机具有：塔式起重机、汽车式起重机、履带式起重机、交直流电焊机、C02气体保护焊机、空压机、碳弧气刨、砂轮机、超声波探伤仪、磁粉探伤、着色探伤、焊缝检查量规、大六角头和扭剪型高强度螺栓扳手、高强度螺栓初拧电动扳手、栓钉机、千斤顶、葫芦、卷扬机、滑车及滑车组、钢丝绳、索具、经纬仪、水准仪、全站仪等。2.4作业条件1.各类设计图会审完毕。2.根据结构深化图纸，验算钢结构框架安装时构件受力情况，科学地预计其可能的变形情况，并采取相应合理的技术措施来保证钢结构安装的顺利进行。3.各专项工种施工方案审核完成。4.钢筋混凝土基础完成，并经验收合格。5.施工临时用电用水铺设到位。劳动力进场。7.施工机具安装调试验收合格。8.构件进厂验收检查合格。3、施工工艺3.1工艺流程构件、设备及人员准备放线及验线(轴线、标高) 预埋螺栓验收及基础面处理构件中心线及标高线安装柱、梁核心框架高强度螺栓初拧、终拧柱与柱节点焊接梁与柱、与梁节点焊接超声波探伤零星构件(隅撑)安装安装压型钢板焊接、螺栓连接塔式起重机爬升下一节流水段准备工作3.2操作工艺1.钢结构吊装顺序多层与高层钢结构吊装一般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，对整体再进行测量、校正、高强度螺栓终拧、焊接。焊后复测完后，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。2.螺栓预埋柱位置的准确性取决于预埋螺栓位置的准确性。预埋螺栓标高偏差控制在.+5mm以内，定位轴线的偏差控制在2mm以内。3.钢柱安装工艺第一节钢柱吊装(1)吊点设置吊点位置及吊点数根据钢柱形状、断面、长度、起重机性能等具体情况确定。一般钢柱弹性和刚性都很好，吊点采用一点正吊。吊点设置在柱顶处，柱身竖直，吊点通过柱重心位置，易于起吊、对线、校正。当多个构件在地面组装成扩大单元进行安装时，吊点应计算确定。(2)起吊方法1)多层与高层钢结构工程中，钢柱一般采用单机起吊，对于特殊或超重的构件，也可采取双机抬吊。2)起吊时钢柱必须垂直，尽量做到回转扶直，根部不拖。起吊回转过程中应注意避免同其他已吊好的构件相碰撞，吊索应有一定的有效高度。在吊装第一节钢柱时，应在预埋的地脚螺栓上加设保护套，以免钢柱就位时碰坏地脚螺栓的丝牙。3)第一节钢柱是安装在柱基上的，钢柱安装前应将登高爬梯和挂篮等挂设在钢柱预定位置并绑扎牢固，起吊就位后临时固定地脚螺栓，校正垂直度。钢柱两侧装有临时固定用的连接板，上节钢柱对准下节钢柱柱顶中心线后，即用螺栓固定连接板做临时固定。4)必须等地脚螺栓固定后才能松开吊索。(3)钢柱校正钢柱校正要做三件工作：柱基标高调整，柱基轴线调整，柱身垂直度校正。1)柱基标高调整放下钢柱后，利用柱底板下的螺母或标高调整块控制钢柱的标高(因为有些钢柱过重，螺栓和螺母无法承受其重量，故柱底板下需加设标高调整块钢板调整标高)，精度可控制在1mm以内，柱底板下预留的空隙，可以用高强度、微膨胀、无收缩砂浆以捻浆法填实。当使用螺母作为调整柱底板标高时，应对地脚螺栓的强度和刚度进行计算。2)第一节柱底轴线调整对线方法：在起重机不松钩的情况下，将柱底板上的四个点与钢柱的控制轴线对齐缓慢降落至设计标高位置3)第一节柱身垂直度校正采用缆风绳校正方法。用两台呈90的经纬仪找垂直。在校正过程中，不断微调柱底板下螺母，直到校正完毕，将柱底板上面的两个螺母拧上，缆风绳松开不受力，柱身呈自由状态，再用经纬仪复核，如有微小偏差，再重复上述过程，直至无误，将上螺母拧紧。地脚螺栓上螺母一般用双螺母，可在螺母拧紧后，将螺母与螺杆焊实。4)柱顶标高调整和其他框架钢柱标高控制柱顶标高调整和其他框架钢柱标高控制可以用两种方法：一是按相对标高安装，另一种是按设计标高安装。一般采用相对标高安装。钢柱吊装就位后，用大六角头高强度螺栓固定连接上下钢柱的连接耳板，但不能拧得太紧，通过起重机起吊，撬棍可微调柱间间隙。量取上下柱顶预先标定的标高值，符合要求后打人钢楔、点焊限制，钢柱下落，考虑到焊缝及压缩变形，标高偏差调整控制在4mm以内。5)第二节钢柱轴线调整为使上下柱不出现错口，尽量做到上下柱中心线重合。钢柱中心线偏差每次调整在3mm范围以内，如偏差过大应分23次调整。每一节钢柱的定位轴线绝对不允许使用下一节钢柱的定位轴线，应从地面控制线引至高空，以保证每节钢柱安装正确无误，避免产生过大的积累误差。6)第二节钢柱垂直度校正钢柱垂直度校正的重点是对钢柱有关尺寸预检。下层钢柱的柱顶垂直度偏差就是上节钢柱的底部轴线、位移量、焊接变形、日照影响、垂直度校正及弹性变形等的综合。可采取预留垂直度偏差值消除部分误差。预留值大于下节柱积累偏差值时，只预留累计偏差值，反之则预留可预留值，其方向与偏差方向相反。经验值测定：梁与柱一般焊缝收缩值小于2mm；柱与柱焊缝收缩值一般在3.5mm，厚钢板焊缝的横向收缩值可按下列公式计算：S=KA/T (6-1)式中：S焊缝的横向收缩值，mm；A焊缝横截面面积，mm；T焊缝厚度，包括熔深，mm；K常数，一般取0.1。日照温度影响：其偏差变化与柱的长细比、温度差成正比，与钢柱截面形式、钢板厚度都有直接关系。较明显观测差发生在上午910时和下午1415时，控制好观测时间，减少温度影响。7)钢柱标高的调整每安装一节钢柱后，对柱顶进行一次标高实测，标高误差超过6mm时，需进行调整，多用低碳钢板垫到规定要求。如误差过大(大于20mm)不宜一次调整，可先调整一部分，待下一次再调整，否则一次调整过大会影响支撑的安装和钢梁表面标高。中间框架柱的标高宜稍高些，因为钢框架安装工期长，结构自重不断增大，中间柱承受的结构荷载较大，基础沉降亦大。8)标准柱安装为确保钢结构整体安装质量精度，在每层都要选择一个标准框架结构体(或剪力筒)，依次向外发展安装。所谓标准柱即能控制框架平面轮廓的少数柱子，一般是选择平面转角柱为标准柱。正方形框架取4根转角柱；长方形框架当长边与短边之比大于2时取6根柱；多边形框架则取转角柱为标准柱。标准柱的垂直度校正：采用两台经纬仪对钢柱及钢梁安装跟踪观测。钢柱垂直度校正可分两步。a.采用无缆风绳校正。在钢柱偏斜方向的一侧打人钢楔或顶升千斤顶。注意：临时连接耳板的螺栓孔应比螺栓直径大4mm，利用螺栓孔扩大足够余量调节钢柱制作误差1+5mm。b.将标准框架体的梁安装上。先安装上层梁，再安装中下层梁。安装过程会对柱垂直度有影响，可采用钢丝绳缆索(只适宜跨内柱)、千斤顶、钢楔和手拉葫芦进行，其他框架依标准框架体向四周发展，其做法与上同。(4)框架梁安装工艺1)钢梁在吊装前，应于柱子牛腿处检查标高和柱子间距，并应在梁上装好扶手杆和扶手绳，以便待主梁吊装就位后，将扶手绳与钢柱系牢，以保证施工人员的安全。一般可在钢梁的翼缘处开孔作为吊点，其位置取决于钢梁的跨度。为加快吊装速度，对重量较小的次梁和其他小梁，多利用多头吊索一次吊装数根。为了减少高空作业，保证质量，并加快吊装进度，可以将梁、柱在地面组装成排架后进行整体吊装。当一节钢框架吊装完毕，即需对已吊装的柱、梁进行误差检查和校正。校正方法参见单层钢结构安装工程柱、梁的校正。梁校正完毕，用高强螺栓临时固定，再进行柱校正。对梁、柱校正完毕后即紧固连接高强螺栓，焊接柱节点和梁节点，并对焊缝进行超声波检验。2)一节柱一般有2层、3层或4层梁，原则上竖向构件由上向下逐件安装。由于梁上部和周边都处于自由状态，易于安装且保证质量，一般在钢结构安装实际操作中，同一列柱的钢梁从中间跨开始对称地向两端扩展安装；同一跨钢梁，先安装上层梁再安装中下层梁。3)在安装柱与柱之间的主梁时，会把柱与柱之间的开档撑开或缩小。因此必须跟踪校正，预留偏差值。4)柱与柱节点和梁与柱节点的焊接以互相协调为好。一般可以先焊一节柱的顶层梁，再从下向上焊接各层梁与柱的节点。5)次梁根据实际施工情况一层一层安装完成。(5)柱底灌浆在第一节框架安装、校正、螺栓紧固后，即应进行底层钢柱柱底灌浆，灌浆方法是先在柱脚四周立模板，将基础上表面清除干净，然后用高强度聚合砂浆从一侧自由灌入至密实，灌浆后用湿草袋或麻袋养护。(6)钢柱连接钢柱之间的连接常采用坡口电焊连接。主梁与钢柱间的连接，一般上、下翼缘用坡口电焊连接，而腹板用高强螺栓连接。次梁与主梁的连接基本上是在腹板处用高强螺栓连接，少量再在上、下翼缘处用坡口电焊连接，柱与梁的焊接顺序，先焊接顶部柱、梁节点，再焊接底部柱、梁节点，最后焊接中间部分的柱、梁节点。坡口电焊连接应先做好准备(包括焊条烘焙、坡口检查、设电弧引入、引出板和钢垫板，并点焊固定，清除焊接坡口、周边的防锈漆和杂物，焊接口预热)。柱与柱的对接焊接，采用二人同时对称焊接，柱与梁的焊接亦应在柱的两侧对称同时焊接，以减少焊接变形和残余应力。对于厚板的坡口焊，打底层焊多用直径4mm焊条焊接，中间层可用5mm或6mm焊条，盖面层多用直径5mm焊条。三层应连续施焊，每一层焊完后及时清渣。焊缝余高不超过对接焊体中较薄钢板厚的1/10，但也不应大于3.2mm。焊后当气温低于0时，用石棉布保温使焊缝缓慢冷却。焊缝质量检验均按二级检验。4、质量验收要点1.基础和支承面(1)建筑物的定位轴线、基础上柱的定位轴线和标高、地脚螺栓(锚栓)的规格和位置、地脚螺栓(锚栓)紧固应符合设计要求。(2)多层建筑以基础顶面直接作为柱的支承面，或以基础顶面预埋钢板或支座作为柱的支承面时，其支承面、地脚螺栓(锚栓)位置的允许偏差应符合表5-2的规定。(3)多层建筑采用坐浆垫板时，坐浆垫板的允许偏差应符合表5-3的规定。(4)当采用杯口基础时，杯口尺寸的允许偏差应符合表5-4的规定。(5)地脚螺栓(锚栓)尺寸的允许偏差应符合表5-5的规定。2.安装和校正(1)钢构件应符合设计要求、规范的规定。运输、堆放和吊装等造成的钢构件变形及涂层脱落，应进行矫正和修补。(2)设计要求顶紧的节点，接触面不应少于70紧贴，且边缘最大间隙不应大于0.8mm。(3)钢结构表面应干净，结构主要表面不应有疤痕、泥沙等污垢。(4)当钢构件安装在混凝土柱上时，其支座中心对定位轴线的偏差不应大于l0mm；当采用大型混凝土屋面板时，钢梁(或桁架)间距的偏差不应大于10mm。(5)多层与高层钢结构中钢平台、钢梯、栏杆安装应符合现行国家标准固定式钢直梯(GB4053.1)、固定式钢斜梯(GB4053.2)、固定式防护栏杆(GB4053.3)、固定式钢平台(GB4053.4)的规定。5、成品保护1.高强度螺栓、栓钉、焊条、焊丝等堆放在库房的货架上，堆放层数最多不超过四层。2.钢构件堆放要求场地平整、牢固、干净、干燥，堆放整齐，下垫枕木，并做到防变形、防锈蚀。3.不得对已完工构件任意焊割，空中堆物。对施工完毕并经检验合格的焊缝、节点板处应马上进行清理，并按要求进行封闭。4.吊装钢结构就位时，应缓慢下降，不得碰撞已安装好的钢结构。5.对制作好的钢柱等要认真管理，以防放置的垫基点不合理产生弯曲变形。6、环境、职业健康安全控制措施6.1环境控制措施1.焊接时用钢管搭设防护栏杆，在栏杆周围用彩条布围住，防止电弧光和焊接产生的烟尘外露。2.对于工程施工过程中和完工后产生的废弃物，应进行回收处理。6.2职业健康安全控制措施1.高空作业的安全技术措施及其所需机具，必须列入工程的施工组织设计。2.单位工程施工应建立相应的责任制。施工前，逐级进行安全技术教育及交底，落实所有安全技术措施，未经落实的不得进行施工。3.高空作业中的设施、设备，必须在施工前进行检查，确认其完好后，方能投入使用。4.攀登和悬空作业人员，必须持证上岗，定期进行专业知识考核和体格检查。上岗时必须戴安全帽，系好安全带，穿防滑鞋，带工具袋。5.高空作业区应有明显标志，并设专人警戒，与吊装无关人员严禁入内。起重机工作时，起重臂杆旋转半径范围内，严禁站人。运输吊装构件时，严禁在构件上站人指挥和放置材料、工具。7.登高用梯子、吊篮、临时操作台应绑扎牢靠，梯子与地面夹角以60o70 o为宜，操作台跳板应铺平扎牢，严禁出现挑头板。8.构件绑扎必须牢固，起吊点应通过构件的重心位置，吊升时应平稳，避免振动或摆动。9.高空作业时，为防止人员、物料和工具坠落或飞出造成安全事故，需铺设安全网。10.施工作业场所有可能坠落的物件，应一律先进行撤除或加以固定。高空作业中所用的物料，应堆放平稳，不得妨碍通行和装卸。11.在钢屋梁上下弦登高操作时，对于三角形屋架应在屋脊处、梯形屋架应在两端设置攀登时上下的梯架。钢屋架吊装前，应在上弦设置防护栏杆；并应预先在下弦挂设安全网。12.雨天和雪天进行高空作业时，必须采取可靠的防滑、防寒和防冻措施。对于水、冰、霜、雪均应及时清除。对高耸建筑物施工，应事先设置避雷设施，遇有6级以上强风、浓雾等恶劣天气，不得进行露天攀登和悬空高处作业。施工前到当地的气象部门了解情况，做好防台风、防雨、防冻、防寒、防高温等措施。暴风雪及台风暴雨前后，应对高空作业安全设施逐一加以检查，发现问题，立即加以完善。13.多层与高层及超高层钢结构楼梯，必须安装临时护栏。顶层楼梯口应随工程进度安装正式防护栏杆。14.结构安装过程中，各工种进行上下立体交叉作业时，不得在同一垂直方向上操作。下层作业的位置，必须处于依上层高度确定的可能坠落范围半径之外；不符合以上条件时，应设置安全防护层。15.结构施工自二层起，凡人员进出的通道口(包括井架、施工用电梯的进出通道口等)，均应搭设安全防护棚。超出24m的层次上的交叉作业应设双层防护。1起重机的行驶道路，必须坚实可靠，停放地点必须平坦。不允许起重机两侧履带一高一低，或土质一硬一软。17.严禁超载吊装。起重机应尽量避免满负荷吊装，在满负荷或接近满负荷时，严禁同时进行提升与回转(起升与水平移动或起升与行走)两种动作，以免因道路不平或惯性力等原因，引起起重机超负荷而酿成翻车事故。如必须吊构件作短距离行驶时，应将构件转至起重机正前方，构件吊离地面高度不超过50cm，拉好溜绳，防止摆动，而且要慢速行驶。18.起吊构件时，吊索要保持垂直，不得超出起重机回转半径斜向拖拉，以免超负荷导致钢丝绳滑脱或拉断绳索，使起重机失稳。起吊重型构件，应设牵拉绳。19.双机抬吊要根据起重机的起重能力进行合理的负荷分配(每台起重机的负荷不应超过其安全负荷的80)，在操作时要统一指挥。在整个抬吊过程中两台起重机的吊钩滑车组均应保持铅垂状态。两台起重机的驾驶人员要相互密切配合，防止一台起重机失重而使另一台起重机超载。20.绑扎构件的吊索须经过计算，所有起重工具应定期进行检查，对损坏的作出鉴定。绑扎方法应正确、牢靠，以防吊装中吊索破断或构件滑脱，使起重机失重而倾覆。21.群塔作业，两台起重机之间的最小距离，应保证在最不利位置时，任一台的起重臂不会与另一台的塔身、塔顶相碰，并至少有2m的安全距离，同时应避免两台起重臂在垂直位置相交。22.使用塔式起重机或长吊杆的其他类型起重机时，应有避雷防触电设施。轨道式起重机当轨道较长时，每隔20m应加装一组接地装置。23.各种起重机严禁在架空输电线路下面工作，在通过架空输电线路时，应将起重臂落下，并确保与架空输电线的垂直距离符合表6-1的规定。表6-l起重机吊杆最高点与电线之间应保持的垂直距离线路电压(kv)距离不小于(m)线路电压(kV)距离不小于(m)1以下1.020以上2.520以下1.524.构件运输时，距高压线路净距不得小于2m，距低压线路不得小于1m，如超过规定应采取停电或其他措施。7、应注意的问题1.进行预拼装的钢构件，其质量应符合设计要求和质量标准的规定。柱、梁、支撑等构件的长度尺寸应包括焊接收缩余量等变形值。2.安装偏差的检测应在结构形成空间刚度单元并连接固定后进行。3.安装时，必须控制屋面、楼面、平台等的施工荷载，施工荷载和冰雪荷载等严禁超过梁、桁架、楼面板、层面板、平台铺板等的承载能力。4.在形成空间刚度单元后，应及时对柱底板和基础顶面的空隙进行细石混凝土、灌浆料等二次灌浆。5.吊车梁或直接承受动力荷载的梁其受拉翼缘、吊车桁架或直接承受动力荷载的桁架的受拉弦杆上，不得焊接悬挂物和卡具等。在每一节柱子的全部构件安装、焊接、栓接完成并经验收合格后，才能从地面引测上一节柱子的定位轴线。7.为了使垫铁组平稳地传力给基础，应使垫铁面与基础面紧密贴合。因此，在垫放垫铁前，对不平的基础上表面，需用工具凿平。，8.垫铁垫放的主要要求是在不影响灌浆的前提下，相邻两垫铁组之间的距离应愈近愈好，这样能使底座板、垫铁和基础起到共同均匀受力的作用，避免局部偏压、集中受力或底板在地脚螺栓紧固受力时发生变形等现象发生。9.垫放垫铁时，应将厚垫铁垫在下面，薄垫铁放在最上面，最薄的垫铁宜垫放在中间；但尽量少用或不用薄垫铁，因为使用薄垫铁可能影响受力时的稳定性和焊接(点焊)质量。在确定平垫铁的厚度时，还应同时锻造加工一些斜垫铁，其斜度一般为。斜垫铁应成对使用，垫放时应防止产生偏心悬空。l0.垫铁在垫放前，应将其表面的铁锈、油污和加工面的毛刺清理干净，以备灌浆时能与混凝土牢固的结合。垫铁组露出底座板缘外侧的长度约为10mm20mm，并在层间两侧用电焊点焊牢固。11.垫铁垫放高度应合理，过高会影响受力的稳定；过低则影响灌浆的填充饱满，甚至使灌浆无法进行。灌浆前，应认真检查垫铁组与底座板接触的牢固性，用0.25千克重的小锤轻击，接触牢固的声音是实音；接触不牢固的声音是碎哑音。12.钢柱就位校正时，应注意风力和日照、温差的影响使柱身发生弯曲变形。其预防措施如下：(1)风力对柱面产生压力，使柱身发生侧向弯曲。因此，在校正柱子时，当风力超过5级时不能进行。对已校正完的柱子应进行侧向梁的安装或采取加固措施，以增加整体连接的刚性，防止风力作用产生变形。(2)校正柱子应注意防止日照温差的影响，钢柱受阳光照射的正面与侧面产生温差，使其发生弯曲变形。校正柱子工作应避开阳光照射的炎热时间，宜在早晨或阳光照射强度较低的时间及环境内进行。