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        高層建筑鋼結構工程質量控制分析
        RSS 打印 復制鏈接 發布時間:2020-07-20 08:20:49

         【摘要】通過工程實例,介紹高層建筑鋼結構設計、焊接用鋼材的相關標準,分析高層建筑鋼結構安裝階段的質量控制及其鋼結構連接的質量控制,以供參考。

        【關鍵詞】高層鋼結構建筑;吊裝安裝;連接;質量控制

        1工程概況

        本文以漯河經濟技術開發區立達雙創孵化園1#鋼結構辦公樓為案例進行研究,結構形式為框架鋼結構,地上23層,地下1層,建筑面積45736.25m2,建筑高度99.8m。

        2高層建筑鋼結構設計、焊接用鋼材的相關標準

        眾所周知,鋼結構設計要以選擇鋼材作為基點。國內鋼結構的抗震設計在擇取鋼材的過程中,要依附于美國鋼結構設計協會對抗震鋼結構用鋼材的主要標準,其中包括:屈強率不得超過85%,有顯著的屈服臺階,伸長比例要超過20%,具備優異的焊接性。一些發達國家在超高層建筑中擇取調質鋼的極厚鋼板與交叉形鋼,同時還會應用SA440高性能鋼,而對此類鋼材焊接的相關標準還需要進一步的研究。國內個別高層建筑與相關鋼結構工程是由國外設計師設計的,其鋼板選取最大厚度超過140mm、強度超過460MPa的鋼材。近年來,國內也開始著手研發了390MPa、420MPa、460MPa等級的鋼材,同時已被應用于建筑工程。超強特厚鋼材的科學應用已成為未來的發展趨勢,即為設計工作者未來研究的側重點。優異的焊接性要依附于飽和度,國內相關標準均明確指出,厚板需擇取Z向鋼,包括3個等級,其標準即為板厚方向拉伸過程中的斷面收縮比例,與飽和度具有較強的相關性。國內標準超過50mm狀態下板厚方向性能要超過Z15;而GB50011—2010《建筑抗震設計規范》(2016版)中明確指出,板厚超過40mm要擇取Z15,個別工程選擇Z25。國內現階段強度345MPa的低合金結構鋼產品,厚度若低于40mm在焊接過程中會發生層狀撕裂,這意味著此強度的鋼材具有焊接性不穩定的問題。要區別主結構與次結構,前者即為確保結構在一定負荷與地震振動下的承載性及穩定性,對結構的變形度及耗能能力具有一定的保證功能;后者并無法承受地震的振動。同時主結構構件之間的連接要匹配于抗震設計相關標準,次結構的連接無需達到抗震標準。主結構內的框架梁及框架柱的連接即為核心連接區域。同時在偏心支撐中,消能梁段和柱的連接焊縫即為主要焊縫。國內梁翼緣和柱的對接焊縫及柱拼接的對接焊縫是整個焊接過程的側重點;不過梁腹板、剪力板及柱的連接,由于梁腹板通常缺乏厚度,國內以往都會擇取雙面角焊縫。框架梁和柱的連接主要有下述幾類方法:(1)梁懸臂段要在加工區域和柱進行焊接,現場予以對接;(2)梁和柱在現場予以連接。上述方法在工程中都得到了大量的應用。梁的拼接要擇取螺栓予以連接,腹板也要通過螺栓連接,且翼緣需要對接焊縫,此類方法僅需用到很少的螺栓,因此,可以有效控制成本,不過抗震性能要弱于全螺栓拼接[1]。

        3高層建筑鋼結構安裝階段的質量控制

        3.1進行鋼柱的吊裝

        鋼柱吊裝的吊點需要在鋼柱頂部位置,運用臨時連接板,吊點要在鋼柱的上部位置并運用4個臨時連接耳板。在進行鋼柱吊裝之前需要清除干凈在鋼柱底面的浮銹,確保鋼柱能夠頂緊接觸接面。在安裝吊裝之前要先復測筏板頂再在基礎上進行放線。根據地腳螺栓標高調整好標高,然后鋼柱直接安裝就位,可以在鋼柱下設置墊板進行墊平,就是在鋼柱四角設置墊板,墊板不應該超過4塊。墊板需要緊貼基礎面以及柱底面,之后就可以安裝鋼柱了。若鋼柱吊到距離準確位置上方200mm時,應該停止機器并保持穩定,在準確對準十字線之后再進行緩慢的下落,而且要注意在鋼柱下落的過程中防止磕到鋼筋,鋼柱和地腳螺栓要趨近于接觸的時候要停止鋼柱的下落,仔細地檢查鋼柱的四邊中心線、支架十字軸線對準情況以及地腳螺栓鋼墊板的位置和地腳螺栓鋼墊板的數量,若不準確要及時進行調整,反復進行調整之后的鋼柱誤差處于3mm以內就可以下落鋼柱,落實鋼柱就可以進行收緊4個方向的纜風繩,擰緊柱腳和螺栓,如果因為環境條件原因出現不能拉緊纜風繩的情況,就可以運用硬支撐的方法來固定鋼柱以及校正鋼柱。

        3.2進行鋼梁的吊裝

        在鋼梁的吊裝完成就位時就可以運用普通螺栓完成臨時連接,并運用塔吊串吊鋼次梁。連接鋼梁的形式包括栓接連接以及栓焊連接。鋼梁的結構形式是雙加板模式,在進行安裝的過程中可以先把鋼梁另外一塊連接板和鋼梁就位一塊,而腹板的連接板就可以運用臨時螺栓進行固定,等待完成鋼柱調校之后就可以更換成高強螺栓,根據相關的設計和以及規范標準的要求就能更好地完成初擰高強螺栓和終擰高強螺栓以及鋼梁焊接和夾板焊接。鋼梁的正確安裝順序是先在平面上進行吊裝鋼構件,這與鋼柱的吊裝順序基本一致。然后是在立面上進行鋼構件的吊裝,可以運用由下到上的安裝順序進行安裝。整體是按照鋼柱的安裝順序進行安裝的,主要是先從中間開始再向四周進行吊裝,在完成安裝相臨的鋼柱之后要及時連接鋼梁構件,使之能更好地形成較為穩定的框架,每次校正完鋼柱之后一定要運用鋼梁進行連接,如果不能及時進行連接,要拉設纜風繩完成穩固工作。時刻遵循先進行主梁后進行次梁的順序,在進行局部穩定單元柱梁吊裝的過程中,為更好地確保整體結構的穩定、校正以及安裝,需要先固定頂層梁,之后固定下層梁,最終完成固定中間梁。

        4鋼結構連接的質量控制

        高強螺栓分2次擰緊,第1次初擰到標準予拉力的60%~80%,第2次終擰到標準予拉力的100%。高強度螺栓的緊固構件按設計要求組裝并測量校正、緊固合格后,開始緊固螺栓,高強度螺栓緊固分為初擰和終擰。高強度螺栓的初擰和終擰應在同一天完成。初擰可用電動扳手,風動扳手或手動扭矩扳手,終擰多用電動扳手,也可用手動扳手進行終擰。高強度螺栓在初擰、復擰和終擰時,連接處的螺栓應按一定順序施擰,一般應由螺栓群中央順序向外擰緊。(1)一般接頭的緊固順序:應從接頭中心順序,向兩端進行緊固。(2)工字梁接頭栓群的緊固順序:應從柱側上下翼緣→柱側腹板→梁側上下翼緣→梁側腹板的先后順序進行。(3)2個接頭栓群的緊固順序:應為先主要構件接頭,后次要構件接頭。認真做好技術準備工作,根據JGJ81—2002《建筑鋼結構焊接規程》的規定編制符合工程情況的焊前工藝評定計劃書,完成同有關部門及工程監理單位的報批程序,根據工程焊接工藝評定的結果編制作業指導書,完成人、機、料的計劃及組織。焊接順序:(1)鋼結構施工關鍵性焊縫:(2)箱型柱與箱型柱高空對接焊縫;(3)箱型柱與H型梁高空對接焊縫[1]。

        5結語

        綜上所述,目前國內高層建筑鋼結構的抗震設計,在擇取鋼材的過程中主要依據美國鋼結構設計協會對抗震鋼結構用鋼材的主要標準。總的來說,無論對于哪一類建筑鋼結構設計,都要遵循焊接的相關要求,這樣才能夠確保建筑鋼結構的穩定性和安全性。

        【參考文獻】

        【1】楊升.鋼筋混凝土施工質量現況與控制及有關標準、構造的探討[D].大連:大連理工大學,2012.

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