2022年钢结构安装 .pdf

钢架安装工序与工艺钢架安装工序与工艺钢结构具有强度高、抗震性能好、施工速度快等优点，因而广泛用于高层和超高层建筑。其缺点是用钢量大、造价高、防火要求高。用于高层建筑的钢结构体系有：框架体系、框架剪力墙体系、框筒体系、组合筒体系、交错钢桁架体系等。筒体体系抗侧力的性好，高度很大的钢结构高层建筑多采用框架筒体系和组合筒体系。如110 层、高 411m的美国纽约世界贸易中心即框筒体系，外部为钢柱框筒，内部为钢框架。109 层、高 405m的美国芝加哥的西尔斯大厦即组合筒体系，44 层（其中地下室一层）、高153.2lm 的上海新锦江饭店属于框架剪力墙体系，在中间部位以钢板和钢支撑组成抗侧力结构。14 层的上海金沙江大酒店即钢框架体系。此外，近年来在高层建筑中还发展了一种钢混凝土的组合结构。常用的有：组合框筒体系（外部为钢筋混凝土框筒，内部为钢框架）、混凝土核心筒支撑体系（核心为钢筋混凝土筒体，周围为钢框架）、组合钢框架体系（用混凝土包围钢柱和钢梁，并采用钢筋混凝土楼板）、墙板支撑的钢框架体系（用与钢框架有效连接的钢筋混凝土墙板等作为钢框架的支撑）等。混凝上核心筒支撑体系施工时，中间的钢筋混凝土筒体与周围的钢框架同时进行施工。钢筋混凝土筒体用滑动模板、爬模、大模板等进行浇筑。一般比周围的钢框架超前 35 层，在现浇的钢筋混凝土筒体上预埋钢板或预留孔洞，以便与钢框架连接。周围的钢框架吊装与一般的钢结构高层建筑相同。组合钢框架体系的施工，先吊装钢框架，然后在柱、梁周围组装模板、浇筑混凝土，钢框架的吊装业与一般的钢框架高层建筑相同。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 1 页，共 13 页 -9.1.1 钢结构安装前的准备工作9.1.1.1 钢结构构件的预检和配套钢结构构件在出厂前，制造厂应根据制造规范、规定和设计图纸的要求进行产品检验，填写质量报告和实际偏差值。在钢结构构件交付结构吊装单位后，结构吊装单位再在制造厂质量报告的基础上，根据构件种类分类，再进行复检或抽检。钢结构吊装单位对钢构件预检的项目，主要是与施工安装质量和工效直接有关的项目，如：外形几何尺寸、螺孔大小和间距、预埋件位置、焊缝剖口、节点摩擦面、构件数量规格等。构件的内在制作质量以制造厂质量报告为准。至于构件预检的数量，一般是关键构件全部检查，其他构件抽查 10%20%，预检时应记录一切预检的数据。9.1.1.2 钢柱基础检查第一节钢柱直接安装在钢筋混凝土柱基底板上。钢结构的安装质量和工效同柱基的定位轴线、基准标高直接有关。安装单位对柱基的预检重点是：定位轴线间距、柱基面标高和地脚螺栓预埋位置。其偏差要满足规范要求。1、检查定位轴线定位轴线从基础施工起就应重视，先要做好控制桩。待基础浇筑混凝土后再根据控制桩将定位轴线引渡到桩基钢筋混凝土底板面上，然后预检定位线是否同原定位线重合、封闭，每根定位轴线的总尺寸误差值是否超过控制数，纵横定位轴线是否垂直、平行。定位轴线预检是在弹过线的基础上进行，预检是由业主、土建、安装三方联合进行，对检查数据要统一认可鉴定证明。2、检查柱间距柱间距检查是在定位轴线认可的前提下进行，采用标准尺实测柱距（应是通过计算调整过的标准尺）。柱距偏差值应严格控制在3mm范围内。因为定位轴线的交叉点是柱基中名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 2 页，共 13 页 -心点，是钢柱安装的基淮点，钢柱竖向间距以此为准，框架钢梁的连接螺孔的孔洞直径一般比高强螺栓直径大1.5mm 2.0mm，如柱距过大或过小，直接影响整个竖向框架梁的安装连接和钢柱的垂直，安装中还会有安装误差。3、检查单独柱基中心线检查单独柱基的中心线同定位轴线之间的误差，调整柱基中心线使其同定位轴线重合，然后以柱基中心线为依据，检查地脚螺栓的预埋位置。4、检查柱基地脚螺栓柱基地脚螺栓检查内容为：1）检查螺栓长度。螺拴的螺纹长度应保证钢拄安装后螺母拧紧的需要；2）检查螺栓垂直度。如误差超过规定必须矫直，矫直方法可用冷校法或火焰热校法。检查螺纹是否损坏，检查合格后在螺纹部分涂上油，盖好帽套加以保护；3）检查螺栓间距。实测独立柱地脚螺栓组间的偏差值，绘制平面图表明偏差数值和偏差方向。与地脚螺栓相对应的钢柱安装孔，根据螺栓的检查结果进行调整，如有问题，应事先扩孔，以保证钢柱的顺利安装；5、实测基准标高在柱基中心表面和钢柱底面之间，考虑到施工因素，规定有一定的间隙作为钢柱安装前的标高调整，该间隙我国的规范规定为50mm。基准标高点一般设置在柱基底板的适当位置，四周加以保护，作为整个高层钢结构工程施工阶段的标高的依据。以基准标高点为依据，对钢柱柱基表面进行标高实测，将测得的标高偏差用平面图表示之，作为临时支承际高块调整的依据。9.1.1.3 标高块设置及柱底灌浆为了精确控制钢结构上部结构的标高，在钢柱吊装之前，要根据钢柱预检（实际长度、牛腿间距离、钢柱底板平整度等）结果在柱子基础表面浇筑标高块。标高块用无收缩砂浆，立模浇筑，其强度不宜小于30N/mm2，标高块面须名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 3 页，共 13 页 -埋设厚度为 l6 20mm 的钢面板。浇筑标高块之前应凿毛基础表面，以增强粘结。待第一节钢柱吊装、校正、和锚固螺栓固定后，要进行底层钢柱的柱底灌浆，灌浆前应在钢柱底板四周立模板，用水清洗基础表面，排除多余积水后灌浆。灌浆用砂浆基本上保持自由流动，灌浆从一边进行，连续灌注，灌浆后用湿草包或麻袋等遮盖养护。9.1.1.4 钢构件现场堆放按照安装流水顺序由中转堆场配套运进现场的钢构件，利用现场的装卸机械尽量将其就位到安装机械的回转半径内。由运输造成的构件变形，在施工现场要加以矫正。现场用地虽然紧张，但作结构安装阶段必要的用地还是必须安排的，例如，构件运输道路、地面起重机行走路线，辅助材料堆放，工作棚，部分构件堆放等。一般情况下，结构安装用地面积宜为结构上地面积的1.5 倍，否则要顺利进行安装有困难。9.1.1.5 安装机械的选择高层钢结构安装皆用塔式起重机，要求塔式起重机的臂杆长度具有足够的覆盖面；要有足够的起重能力，以满足不同部位构件起吊的要求；钢丝绳容量要满足起吊高度要求；起吊速度要有足够档次，以满是安装需要；多机作业时，臂杆要有足够的高差，以保证各起重机安全运转。各塔式起重机之间应有足够的安全距离，确保臂杆不与塔身相碰。如用附着式塔式起重机，锚固点应选择钢结构便于加固、有利于形成框架整体结构和有利于玻璃幕墙安装的部位。对锚固点应进行计算。如用内爬式塔式起重机，爬升位置应满足塔身白由高度和每节柱单元安装高度的要求，塔式起重机所在位置的钢结构，在爬升前应焊接完毕，形成整体。塔式起重机的具体选择和使用可参考有关施工手册。9.1.1.1 安装流水段的划分名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 4 页，共 13 页 -高层钢结构安装需要按照建筑物平面形状、结构型式、安装机械数量和位置等划分流水段。平面流水段划分应考虑钢结构安装过程中的整体稳定性和对称性，安装顺序一般由中央向四周扩展，以减少焊接误差。立面流水段划分，以一节钢柱高度内所有构件作为一个流水段 9.1.2 钢结构构件安装与校正钢结构高层建筑的柱子，多为 34 层一节，节与节之间用坡口焊连接。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。钢柱吊装前，应预先在地面上把操作挂篮、爬梯等固定在施工需要的柱子部位上。钢柱的吊点在吊耳处（柱子在制作时于吊点部位焊有吊耳，吊装完毕再割去）。根据钢柱的重量和起重机的起重量，钢柱的吊装可用双机抬吊或单机吊装（图9-7）。单机吊装时需在柱子根部垫以垫木，以回转法起吊，严禁柱根拖地。双机抬吊时，钢柱吊离地面后在空中进行回直。钢柱就位后，先调整标高，再调整位移，最后调整垂直度。柱子要按规范规定的数值进行校正，标准柱子的垂直偏差应校正到零。当上柱与下杆发生扭转错位时，可在连接上下柱的耳板处加垫板进行调整。为了控制安装误差，对高层钢结构先确定际准柱，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位标准柱。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；多边形框架则取抓标注作为标准柱。一般取标准柱的柱基中心线作为基准点，用激光经纬仪以基准点为依据对基准柱的垂直度机进行观测。在激光仪测量时，为了纠正由于钢结构震动产生的误差和仪器安装误差，机械误差等，激光以每测一次转动90o，在目标上共测4 个激光点，以这4 个名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 5 页，共 13 页 -激光点的相互交点位准测量安装误差（图9-8）。为使激光束通过，在激光仪上方的金属或混凝土楼板上皆需固定或埋设一个小钢管。钢柱标高的调整，每安装一节的钢柱后，对柱顶进行一次标高实测，标高误差超过 6mm 时，需要进行调整，一般用低碳钢板垫到规定要求。如误差过大，不宜一次调整，可先调整一部分，待下一次在调整，否则一次调整过大会影响支撑的安装和钢梁表面的标高。中间框架柱的标高宜稍高些，因为框架安装工期长，结构自重不断增大，中间柱承受的荷载较大，基础沉降也大。钢柱轴线位移的校正，以下一节钢柱顶部的实际柱中心线为准，安装钢柱的底部对准下节钢柱的中心线即可。校正位移时应注意钢柱的扭钢梁在吊装前，应于柱子牛腿处检查标高和柱子间距，主梁吊装前，应在梁上装好扶手杆和扶手绳，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。一般在钢梁的上翼缘处开孔，作为吊点。吊点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它小梁，多利用多头吊索一次吊装数根。有时将梁、柱在地面组装成排架进行整体吊装，以减少高空作业，既能保证工程质量有能加快工程进度。安装框架主梁时，要根据焊缝收缩量预留焊缝变形量。安装主梁时对柱子垂直度的监测，除监测安装主梁的柱子的两端垂直度变化外，还要监测相邻与主梁连接的各根柱子的垂直度变化情况，保证柱子除预留焊缝收缩之外，各项偏差均符合规范要求。安装楼层压型钢板时，先在梁上画出压型钢板铺钢的位置线。铺放时要对正相邻俩排压型钢板的端头坡形槽口，以便使现浇层中的钢筋能顺利通过。在每一节柱子的全部构件安装、焊接、拴接完成并名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 6 页，共 13 页 -验收合格后，才能从地面引测上一节柱子的定位轴线。9.1.3 钢结构构件的连接施工钢构件的现场连接是钢结构施工中的重要问题，对连接的基本要求是：提供设计要求的约束条件，应有足够的强度和规定的延性，制作和施工简便。目前钢结构的现场连接，主要是用高强度螺栓和电焊连接。钢柱多为坡口电焊连接。梁与柱、梁与梁的连接视约束要求而定，有的用高强度螺栓，有的则坡口焊和高强度螺栓共用。9.1.4 安全施工措施钢结构高层和超高层建筑施工，安全问题十分突出，应该采用有力措施保证安全施工：1、在柱、梁安装后而未设置浇筑楼板用的压型钢板时，为便于柱子螺栓等施工的方便需在钢梁上铺设适当数最的走道板。2、钢结构吊装时，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。安全网分为平网和竖网（图9-11）。安全平网设置在粱面以上2m处，当楼层高腹小于4.5m，时，安全平网可隔层设置。安全平网要求在建筑平面内铺满。安全竖网铺设在建筑物外围，防止人和物飞出造成安全事故。竖网铺设的高度一般为俩节柱的高度。3、为便于接柱施工，在接柱处要设操作平台。平台固定在下节柱的顶部。4、钢结构施工需要许多设备，如电焊机、空压机、氧气瓶、乙炔瓶等，这些设备需随着结构安装而逐渐升高。为此，需在刚安装的钢梁上设置存放设备用的平台。设置平台的钢梁，不能只投入少量临时螺栓，而需将紧固螺栓全部投入并加以拧紧。5、为便于施工登高，吊装柱子前要先将登高钢梯固定在钢柱上。为便于进行柱梁节点紧固高强度螺栓和焊接，需在柱梁节点下方安装挂篮脚手。6、施工用的电动机械和设备均须接地，绝对不允许使用破损的电线和电名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 7 页，共 13 页 -缆，严防设备漏电。施工用电器和机械的电缆，须集中在一起，并随楼层的施工而逐节升高，每层楼面须分别设置配电箱，供每层楼面施工用电需要。7、高空施工，当风速为10m/秒时，如未采取措施吊装工作应该停止，当风速达到15m/秒时，所有工作均须停止。8、由于现场焊接为明火作业，因此，施工时还应该注意防火，提供必要的灭火设备和消防人员。钢网架根据其结构型式和施工条件的不同，可选用高空拼装法，整体安装法或高空滑移法进行安装。9.2.1 高空拼装法钢网架用高空拼装法进行安装，是先在设计位置处搭设拼装支架，然后用起重机把网架构件分件（或分块）上吊至空中的设计位置，在支架上进行拼装。此法有时不需大型起重设备，但拼装支架用量大，高空作业多。因此，对高强度螺栓连接的、用型钢制作的钢网架或螺栓球节点的钢管网架较适宜，目前仍有一些钢网架用此法施工。9.2.2 整体安装法整体安装法就是先将网架在地面上拼装成整体，然后用起重设备将其整体提升到设计位置上加以固定。这种施工方法不需高大的拼装支架，高空作业少，易保证焊接质量，但需要的起重量大的起重设备，技术较复杂。因此，此法对球节点的钢网架（尤其是三向网架等杆件较多的网架）较适宜。根据所用设备的不同，整体安装法又分为多机抬吊法、拔杆提升法、千斤顶提升法及千斤顶顶升法等。1、多机抬吊法此法是用于高度和重量都不大的中、小型网架结构。安装前先在地面上对网架进行错位拼装作业（即拼装位置与安装轴线错开一定距离，以避开柱子的位置）。然后用多台起重机（多为履带式起重机或汽车式起重机）将拼装好的网架整体提升到柱顶以上，在空中移位后落下就位固定。（1）名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 8 页，共 13 页 -网架拼装为防止网架整体提升时与柱子相碰，错开的距离取决于网架提升过程中网架与柱子或柱子牛腿之间的净距，一般不得小于10l5cm，同时要考虑网架拼装的方便和空中移位时起重机工作的方便。需要时可与设计单位协商，将网架的部分边缘杆件留待网架提升后再焊接，或变更部分影响网架提升的柱子牛腿。钢网架在金属结构厂加工之后，将单件拼成小单元的平面桁架或立体桁架运到工地，工地拼装即在拼装位置将小单元桁架拼成整个网架。网架拼装的关键，是控制好网架框架轴线支座的尺寸（要预放焊接收缩量）和起拱要求。网架焊接主要是球体与钢管的焊接。一般采用等强度对接焊，为安全起见，在对焊处增焊 68mm 的贴角焊缝。管壁厚度大于4mm 的焊件，接口宜作成坡口。为使对接焊缝均匀和钢管长度稍可调整，可加用套管。拼装时先装上、下弦杆，后装斜腹杆，待两榀桁架间的钢管全部放入并矫正后，再逐根焊接钢管。（2）网架吊装这类中、小型网架多用四台履带式起垂机（或汽车式、轮胎式起重机）抬吊，亦有用俩台履带式起重机或一根拨杆吊装的。如网架重量较小，或四台起重机的起重量都满足要求时，宜将四台起重机布置在网架俩侧，这样只要四台起重机同时回转即完成网架空中移位的要求，多机抬吊的关键是各台起重机的起吊速度一致，否则有的起重机会超负荷，网架受扭，焊缝开裂。为此，起吊前要测最各台起重机的起吊速度，以便起吊时掌握。当网架抬吊到比柱顶标高高出30cm左右时，进行空中移位，将网架移至柱顶以上。网架落位时，为使网架制作中线准确地与柱顶中线吻合，事先在网架四角各拴一根钢丝绳，利用倒链进行对线就位。2、拔杆提升法球节点名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 9 页，共 13 页 -的大型钢管网架的安装，我国目前多用拔杆提升法。用此法施工时，网架先在地面上错位拼装，然后用多根独脚拔杆将网架整体提升到柱顶以上，空中移位，落位安装。（1）空中移位原理空中移位是此法的关键。空中移位是利用每根拔杆两侧起重滑轮组中的水平力不等而使网架水平移动。网架在空中移位时，要求至少有两根以上的拔杆吊住网架，且其同一侧的起重滑轮组不动，因此，在网架空中移位时只平移而不倾斜。由于同一侧滑轮组不动，所以网架除平移外，还产生可以控制圆周运动，而使网架产生少许的下降。网架空中移位的方向，与拔杆的布置有关。2、拔杆提升法球节点的大型钢管网架的安装，我国目前多用拔杆提升法。用此法施工时，网架先在地面上错位拼装，然后用多根独脚拔杆将网架整体提升到柱顶以上，空中移位，落位安装。（1）空中移位原理空中移位是此法的关键。空中移位是利用每根拔杆两侧起重滑轮组中的水平力不等而使网架水平移动。网架在空中移位时，要求至少有两根以上的拔杆吊住网架，且其同一侧的起重滑轮组不动，因此，在网架空中移位时只平移而不倾斜。由于同一侧滑轮组不动，所以网架除平移外，还产生可以控制圆周运动，而使网架产生少许的下降。网架空中移位的方向，与拔杆的布置有关。2）起重设备的选择与布置起重设备的选择与布置是网架拨杆提升施工中的一个重要问题。内容包括：拔杆选择与吊点布置、缆风绳与地锚布置、起重滑轮组与吊点索具的穿法、卷扬机布置等。拔杆的选择取决于其所承受的荷载和吊点布置。网架安装时的计算荷载为：Q=（K1 Q1+Q2+Q3）?K（kN）式中 Q1网架自重（kN）；K1荷载系数名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 10 页，共 13 页 -1.1（如网架重量经过精确计算可取为1.0）；Q2 附加设备（包括桁条、通风管、脚手架等）的自重（kN）；Q3 吊具自重（kN）；K由提升差异引起的受力不均匀系数，如网架重量基本均匀，各点提升差异控制在10cm以下时，此系数取值1.30。网架吊点的布置不仅与吊装方案有关，还与提升时网架的受力性能有关。在网架提升过程中，不但某些杆件的内力可能会超过设计时的计算内力，而且对某些杆件还可能引起内力符号改变而使杆件失稳。因此，应经过网架吊装验算来确定吊点的数量和位置。不过，在起重能力、吊装应力和网架刚度满足的前提下，应尽最减少拔杆和吊点的数量。缆风绳的布置，应使多根拔杆相互连成整体，以增加整体稳定性。每根拔杆至少要有6 根缆风绳，缆风绳要根据风荷载、吊重、拔杆偏斜、缆风绳初应力等荷载，按最不利情况组合后计算选择。地锚亦需计算确定。起重滑轮组的受力计算可按照实际受力情况进行，根据计算结果选择滑轮的规格。卷扬机的规格，要根据起重钢丝绳的内力大小确定。为减少捉升差异，尽最采用相同规格的卷扬机。（3）轴线控制网架拼装支柱的位置，应根据已安装好的柱子的轴线精确量出，以消除柱子按装时轴线误差的积累。（4）拔杆拆除网架吊装后，拔杆被围在网架中，宜用倒拆法拆除。此法即在网架上弦节点处挂两副起重滑轮组吊住拔杆，然后由最下一节开始一节一节拆除拨杆 3、电动螺杆提升法电动螺杆提升法与升板法相似，它是利用升板工程施工使用的电动螺杆提升机，将在地面上拼装好的钢网架整体提升至设计标高。此法的优点是不需大型吊装设备，施工简便。用电动螺杆提升机提升钢网架，只能垂直提升不名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 11 页，共 13 页 -能水平移动。为此，设计时要考虑在两柱之间设托梁，网架的支点落在托梁上。由于网架提升时不进行水平移动，所以网架拼装不需错位，可在原位进行拼装。9.2.3 高空滑移法网架屋盖近年来采用高空平行滑移法施工的逐渐增多，它尤其适用于影剧院、礼堂等工程。这种施工方法，网架多在建筑物前厅顶板上设拼装平台进行拼装（亦可在观众厅看台上搭设拼装平台进行拼装），待第一个拼装单元（或第一段）拼装完毕，即将其下落至滑移轨道上，用牵引设备向前滑移一定距离。接下来在拼装平台上拼装第二个单元（或第二段），拼好后连同第一个拼装单元（或第一段）一同向前滑移，如此逐段拼装不断问前滑移，直至整个网架拼装完毕并滑移至就位位置。拼装好网架的滑移，可在网架支座下设滚轮，使滚轮在滑动轨道上滑动；亦可在网架支座下设支座底板，使支座底板沿预埋在钢筋混凝土框架梁上的预埋钢板滑动。网架滑移可用卷扬机或手扳葫芦牵引。根据牵引力大小及网架支座之间的杆件承载力，可采用一点或多点牵引。网架滑移时，两端不同步值不应大于 50mm。采用滑移法施工网架时，在滑移和拼装过程中，应对网架进行下列验算：1）当跨度中间无支点时，杆件内力和跨中挠度值；2）当跨度中间有支座时，杆件内力、支点反力和挠度值。当网架滑移单元由于增设中间滑轨引起杆件内力变号时，应采取临时加固措施以防失稳。用高空滑移法施工网架结构，由于网架拼装是在前厅顶板平台上进行，减少了高空作业的危险；与高空拼装法比较，拼装平台小，可节约材料，并能保证网架的拼装质量；由于网架拼装用滑移施工，可以与土建施工平行流水和立体交叉，因而可以缩短整个工程的工期；高名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 12 页，共 13 页 -空滑移法施工设备简单，一般不需大型起重安装设备，所以施工费用亦可降低。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 13 页，共 13 页 -