在建筑行业中,随着钢结构厂房的使用越来越普及,钢结构厂房的制作、运输、安装技术也越来越受到重视,也得到了迅速的发展和不断的提高。如何进一步提高钢结构厂房的制作安装精度,降低成本,是钢结构厂房行业面临的一个课题。现在国家相关规范和行业标准都对此做出了许多规定,对从下料部件到完工的每一个步骤都提出了要求。
本文从提高钢结构厂房安装精度的角度,对生产、运输、安装等主要环节中必须高度重视的一些问题及具体控制方法进行了分析总结,现将自己的经验与各位同仁分享。
1、钢结构厂房生产运输的控制
钢结构厂房制造尺寸的准确性是保证整体结构尺寸准确和钢结构厂房顺利安装的基础和前提,因此需要准确掌握钢柱的直线度、扭曲度、柱、梁连接孔距柱底板的距离、连接孔本身的加工精度、屋面梁的直线度及柱梁连接板的加工精度、梁、柱上的拉杆或支撑连接板相对于梁、柱本身的位置及尺寸、檩条支撑板的位置及尺寸等因素。
目前钢结构厂房中心柱采用采购H型钢加工或板材拼装的方式。若采用现成H型钢加工,柱的制造精度容易控制;若采用板材拼装,在拼装焊接后要注意对钢柱进行整形,保证钢柱的直线度,防止扭曲。屋面梁多为人字形结构,常由2根或4根梁拼装而成。屋面梁一般由生产厂家用板材拼装而成,梁的腹板常为不规则四边形。技术能力强的厂家能准确掌握腹板的排布和切割,技术能力弱的厂家在腹板的排布尺寸上往往会出现偏差。由于屋面梁的外形尺寸关系到梁与柱连接紧密程度,腹板的尺寸直接影响梁的外形尺寸,因此尤为重要。在一般钢结构厂房设计中,屋面梁往往有一定的拱度要求。 目的是整体安装后抵消自身及屋面荷载作用引起的梁体向下挠度,刚好达到安装尺寸。拱高由设计确定,为了保证拱高,屋面梁的外形尺寸要作一定调整。从这个角度来说,做梁的难度要比做柱的难度大很多。我们在现场检查时,重点检查了梁的外形尺寸以及梁端头连接板的尺寸,目的是保证安装后的整体效果以及梁柱之间的紧密性。
我们发现这样的情况,就是安装后梁柱之间出现了楔形缝隙,这时候大六角螺栓已经失去了当初设计时提出的最重要的作用钢结构构件安装检查记录,只承担了支撑作用,梁柱之间没有任何摩擦力。为了消除这个隐患,我们后来在每根柱子靠近梁连接板下边的地方加设了剪力键,以提高屋面系统的支撑能力,实践证明效果很好。在实际施工中,由于各种因素,梁柱之间经常会出现结合不紧密的情况,有的看似结合紧密,其实并不符合要求,导致结合面之间的摩擦力相对减弱。鉴于此,我们希望在钢结构厂房设计时,建议在柱面板靠近梁连接板下边的地方加设剪力键,以保证柱子对屋面的支撑能力,剪力键虽小,但作用却很大。
为了避免和减少运输过程中柱、梁、拉杆等连接件的变形,应要求运输公司在捆扎构件时,在整个长度范围内多增加支撑点,构件之间尽量使用木料,外侧部分捆扎牢固,尽量减少构件在运输过程中因振动或重压而变形;装卸时采用双点吊装,构件过长时,可使用扁担,并适当增加吊点;在安装现场堆放构件时,应尽量减少堆放层数,一般不超过3层,并适当增加支撑点,防止构件受压变形。切勿放松运输、卸货、堆放等环节的控制,否则,即使钢结构厂房构件制作得再准确,也会在运输等环节出现问题,导致钢结构厂房安装出现重大麻烦。
2.钢结构厂房安装过程的质量控制
钢结构厂房安装前,必须做好各项前期工作。例如,吊装前,安装人员应对构件进行复试,构件不变形、安装尺寸正确后方可进行吊装。另外,在确认基础混凝土强度符合规范要求后,安装人员还应对钢柱基础的预埋螺栓或杯口进行检查。如发现基础位置、标高尺寸有偏差,应记录该部分,以便调整钢柱位置。
为提高整体钢结构厂房的安装精度,最好选择厂房有柱支撑、拉杆、屋面支撑的部位先进行安装。钢柱吊装后,应先对钢柱轴线、标高进行复测,纠正偏差后,用缆风绳将钢柱暂时稳定,再安装柱支撑、屋面梁、梁拉杆。这才是所谓的粗装。屋面梁安装前,应先在地面组装,测量合格后再进行吊装。梁就位后,用高强螺栓连接,其余构件用相应螺栓固定,但不得锁紧各种螺栓。构件固定后,再对钢柱轴线、标高进行复测、再次校正,即微调。应从两个方向复测钢柱轴线,复测合格后,依次拧紧各部位螺栓。 应先初拧高强度螺栓,拧紧过程中应动态跟踪钢柱轴线,如轴线变化超过允许值,应立即调整。整个拧紧过程应从梁柱节点处开始,到支撑、拉杆节点处进行,同一构件两端应同时进行,采用对称方式,以减少单侧累积误差。这是保证钢柱安装正确的唯一方法。如果在此过程中发现安装部分与被安装部分不匹配,则不能调整被安装部分,而应调整安装部分或采取其它补偿措施。例如:钢梁与钢柱不匹配,则不能调整钢柱,只能调整钢梁。在整个货架安装过程中,钢柱的正确安装是其它一切正确安装的必要条件。
钢结构厂房安装时,各独立架部分应尽快形成稳定的结构,通过上述方法依次安装其余部分,使整个厂房具有稳定的、有间隔的架结构。这样,整个厂房安装时产生的累积误差可以分散到各个部分,避免安装好的钢构件因自然条件而变形、脱落甚至倾覆。安装其他架之间的钢柱、钢梁时,也应单独测量、校正,不能以旁边的架为参照。整个主体结构安装时,局部架结构安装到位、校正后,必须对高强度螺栓进行最终紧固,最终紧固扭矩值必须符合规范要求,并由检验人员取样测量、记录。
所有需要现场焊接的构件的临时固定螺栓孔都应设计成长条形孔,这样便于安装调整,更有利于保证整体的安装精度。檩条等次要构件的单侧连接孔也应设计成长条形孔,当然相关垫片也应相应增加。需要注意的是,由于檩条的安装是在高空进行,而板壁又较薄,如果安装孔因偏差而在高空切割喷砂,确实会带来诸多不便,而且很危险,还会影响美观。因此,将檩条两端及钢梁、柱的连接孔设计成长条形,或至少设计成单侧长条形,可能更为合理。
安装屋顶钢框架系统时,屋顶支撑和屋顶檩条的安装有时会发生冲突。
如果先安装屋面支架,屋面檩条就无法吊装;如果先安装屋面檩条,屋面支架吊装不方便。我们通常的做法是将屋面檩条分批吊装到屋面梁上并固定。同一跨度内的檩条可分为4批或5批,必须堆放后固定。让吊车臂从每批檩条之间的缝隙中伸出屋面钢结构构件安装检查记录,吊装固定屋面支架,然后再铺展屋面檩条。这个施工顺序非常重要。
考虑到围护结构与主体结构的安装往往不是由同一施工单位完成,因此必须有一位经验丰富的管理人员负责统一指挥和协调。
这样做不仅可以避免施工单位之间的相互干扰,还可以提高高空作业的安全性。在上述安装过程中,需要提醒的是,如果厂房内有吊车梁系统,而吊车梁与屋面之间的距离不足以放下吊车臂,则应先安装吊车梁再安装屋面支撑;如果吊车梁距离屋面较远,可以稍后安装。一般情况下,最好是尽早吊装吊车梁,这样也有利于整个货架的稳定性。