钢结构施工工艺-技术准备
1. 常用术语
2.施工准备事项
(1)根据专业工程复杂程度、工程量钢结构安装施工技术,于计划开工日前2-4个月从公司专业分包库中选定专业分包团队,留出充分的深入设计及加工运输时间。专业分包团队的选定按照《专业工程分包及供应商信息库》有关规定执行。
① 根据项目复杂程度预留1-2个月的深度设计和材料准备、处理时间;
②对于市场上没有的材料,材料型号数量少,采购成本可能会增加,特别是定制材料。尽量与设计院协调进行修改,以降低采购成本,缩短采购时间;
③核对详图中的工程量与原设计图的工程量;
④分析构件断面形式、节点方法、结构布置等是否不利于构件加工、运输、吊装和现场安装,及时与设计院沟通修改,降低施工成本。
(2)由于钢结构工程所需工人数量大,且电焊耗电量大,所以必须充分考虑临时施工及用电问题,避免影响后续主体施工阶段。
(3)现场施工计划应结合施工工期、方案、构件尺寸等,安排钢构件堆放、拼装场地、大型起重设备作业面和大型钢构件运输路线;
(4)编制工程计划,对工程中必须进行的各种材料复验、工艺试验,提前做好试验计划。对工程中涉及的特殊计划,特别是危险性大工程,要提前做好计划。
(5)编制进度计划时,应考虑钢结构与土建工程的交叉作业,尽量避免作业面冲突。
3.深化设计
钢结构深化设计即钢结构详细设计,是在钢结构施工图设计之后进行的。详细设计人员要根据施工图提供的构件布置、构件截面及内力、主要节点构造及各种相关数据和技术要求,对构件的结构进行完善。严格遵守钢结构相关设计规范及图纸的规定,对构件的结构进行完善。根据工厂制造条件、现场施工条件,并考虑运输要求、吊装能力及安装因素等,确定合理的构件单元。最后利用专业的钢结构图纸深化设计制图软件(Tekla Structures)将构件的整体形式、构件内各部件的尺寸及要求、部件间的连接方式等详细地展现在图面上,以便制造安装人员通过查看图纸就能清楚地了解结构要求和设计意图,完成构件在工厂的加工制作和现场的组装安装。根据《钢结构施工规范》GB 50755-2012的规定,钢结构施工详图应根据设计院出具的有效结构设计文件及相关技术文件编制,并经原设计单位确认。当需要进行节点设计时,节点设计文件还应经原设计单位确认。
钢结构施工详图应包括图纸目录、总体设计说明、构件布置图、构件详图、安装节点详图等,图面应清晰、完整,复杂的空间构件、节点的施工详图应配有三维图形,以方便施工和施工结算。
钢结构的深化设计一般分为几个部分,包括结构分段、临时措施设计、节点连接设计等。结构分段一般包括:钢柱分段、钢梁分段、屋面钢桁架分段及分块、屋面钢网架分块、钢板剪力墙分段、楼承板分段等。
临时措施一般是为了方便吊装,有利于安全的施工措施,在加工过程中需要将临时措施与主要构件连接起来,尽量减少现场焊接工作。
(1)钢柱分段:
对于轻钢厂房,其高度一般在20米以内,多为实腹构件,主要考虑运输能力,建议钢结构整体深化,不分段深化。对于重钢厂房:由于构件一般较长、较大、较宽,在深化过程中应根据现有运输、吊装能力分段深化,运到现场后再进行拼装吊装。对于钢框架、钢筋混凝土柱:此类构件一般以2~3个结构层分段深化,分段位置应在楼面钢梁顶面标高以上约1.2~1.3米处,分段点一般位于梁跨度的1/3处,同时分段后的尺寸、重量不得超过现有运输条件和现场吊装设备的最大吊装能力,建议结合工程综合效能配置吊装设备。
(2)钢梁分段:
对于钢结构厂房,由于国内钢结构厂房跨度一般在15~33之间,在设计过程中已经对钢梁进行了分段,因此在深化过程中钢结构安装施工技术,按照设计好的分段点进行深化即可。对于钢框架梁:常规的柱距为6~12米,对于此类框架梁,没有必要分段,按照整梁进行深化。如果梁构件过长,分段点应选择在截面受力较小,利于现场操作的地方,一般分段点位于梁跨度的1/3处。同时,分段后的尺寸和重量不得超过现有运输条件和现场起重设备的最大起吊能力。
(3)超高层钢桁架分割:
超高层钢桁架分段一般有两种形式:一是整架分段,钢桁架分段不超过运输条件,且满足现场吊装设备性能要求;二是高空散拼。若钢桁架分段仍超过运输条件或超过现场吊装设备性能要求,应将上下弦杆、腹杆作为小拼装单元或散件运至现场进行现场高空散拼。
(4)屋面钢桁架:
屋面钢桁架一般为平面桁架或三角管桁架。钢桁架结构的分段应考虑材料采购、加工、运输、现场安装的特点。分段点的断开点应设置在结构受力较小的位置。分段的重量不能超过设备的起重能力,分段的外形尺寸必须满足运输的要求。同时,还应考虑钢桁架分段之间的相互影响。对于三角桁架,一般建议按弦杆、腹杆分开发运。
(5)桁架楼承板:
钢桁架楼承板的分段应结合运输条件及现场吊装能力,并应在主、次梁所在位置分段,即钢桁架的接头必须位于钢梁上,不得有悬臂拼接,最大长度应在12米以内,宽度根据楼承板的具体型号及结构平面尺寸确定,按板的有效宽度确定起接线并铺设楼承板。
4 常用起重设备的选择
(1)选择起重机的原则:
1)单层轻型门式刚架厂房工程:一般宜选用汽车起重机。
2)对于重型钢厂项目:一般建议选择汽车起重机或履带起重机。
3)对于大型场馆、机场、火车站等:结构构件跨度大、重量重、施工周期长,一般可采用履带起重机与汽车起重机联合使用,部分轻构件可采用塔吊。对于起重机进出现场不方便、设备资源不足、施工环境较差的场所,可采用整体施工工艺进行施工。
4)对于多层建筑:一般采用塔吊或塔吊与汽车起重机组合施工。结构较重、较大的边缘构件采用汽车起重机施工,其他构件采用塔吊施工。
5)对于高层、超高层建筑:一般采用塔吊施工,当构件分段吊装时,必须满足设备的起重能力。
6)选用上述起重机时,要本着经济、适用的原则,结合施工现场的实际情况和构件的大小,在保证安全的前提下,选择最合适施工的设备。
(2)起重机选型依据:
1)构件最大重量表。通过对设计图进行两次深化,计算出构件的最终重量。这是选择起重机最重要的参数值。
2)构件安装高度。准确计算安装高度可以更好地计算起重机主臂的长度;
3)现场地理环境:由于起重机重量较大,对地面承载力要求较高,因此起重机站位必须选择在合适的位置;
4)设计图纸:通过分析设计图纸,考虑吊车站位,为起重机选型提供第一手技术资料;
5)市场起重机租赁价格报告。俗话说“货比三家”,综合考虑后选择最合适的起重机;
6)起重机性能说明书,这是起重机本身所固有的,起重机的新颖度以及各项性能指标在以后的吊装过程中所必需的
(3)起重机选型计算:
在选择起重设备时,首先要确定起重量、起升高度、起升高度三个因素。确定了这三个因素之后,我们再根据项目类型和现场情况,确定使用塔吊、汽车吊还是履带吊。然后,再根据以上三个因素,确定起重设备的性能。
选择起重机站位(塔吊布置位置),确定构件吊装剖面(如右图),进而确定起重机起升高度:H=h1+h2+h3+h4
h1:构件安装高度,h2:安装净空,一般为0.3~0.5米。h3:绑扎点至构件底部高度;h4:索具高度。
确定起重设备的起重半径R=根据起重机站位和被安装构件的实际安装位置,确定构件重心与起重机轴心之间的距离。
根据起重半径和起升高度计算所需的起重机臂长。
查找预选设备的参数表,根据起重半径R和所需臂长确定条件下的最大起重量Q。若Q大于部件加索具重量之和,则说明预选设备满足要求。若Q小于部件加索具重量之和,则说明预选设备不满足要求,需要加大尺寸,直至满足要求。
汽车起重机、塔式起重机、履带起重机的选择方法相同