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长沙地区钢结构安装知识总结

时间: 2018-08-02 09:42:22来源: 湖南星欣钢结构有限公司

长沙地区钢结构安装知识总结


单层厂房长沙钢结构一般是由檩条、天窗架、屋架、托架、柱、吊车梁、制动梁(或桁架)、各种支撑以及墙架等构件组成的空间刚性骨架

这些构件按其作用,可归并成下列体系:

(1) 横向平面框架——是厂房的基本承重结构,由柱和横梁(屋架)组成。承受作用在厂房的横向水平荷载和竖向荷载并传递到基础。

(2) 纵向平面框架——由柱、托架、吊车梁及柱间支撑等构成。其作用是保证厂房骨架的纵向不可变形和刚度,承受纵向水平荷载(吊车的纵向制动力、纵向风力等)并传递到基础。

(3) 屋盖系统——由檩条、天窗架、屋架、托架及屋盖支撑等构成。

(4) 吊车梁及制动梁——主要承受吊车的竖向荷载和水平荷载,并传递到横向框架和纵向框架。

(5) 支撑——包括屋盖支撑、柱间支撑及其它附加支撑。其作用是将单独的平面框架连成空间体系,以保证结构具有必要的刚度和稳定性,同时也有承受风力及吊车制动力的作用。

(6) 墙架——承受墙体的重量和风力。

此外,还有一些次要的构件如工作平台、梯子、门窗等。



厂房按单位面积计算的用钢量,是评定设计的经济合理性的一项重要指标。各类厂房单位面积用钢量的统计数值见下表





柱的类型

柱按结构形式可分为:等截面柱和阶形柱。

柱按柱的截面形式分为:实腹式柱和格构式柱。







柱脚按结构内力的边界条件划分,可分为铰接柱脚和刚性固定柱脚两大类。铰接柱脚仅传递竖向荷载和水平荷载,刚性固定柱脚除传递竖向和水平荷载外,还传递弯矩。刚性固定柱脚就其构造形式可分为三种形式:露出式柱脚、埋入式或插入式柱脚、外包式柱脚。按柱脚的结构形式则可分为整体式柱脚和分离式柱脚。

钢柱的安装方法一般采用三种方法,即采用钢垫板方案、座浆垫板方案和调平螺帽与调平钢板方案。





构件工地拼装

构件拼装是将若干个分段构件或单件,按设计要求在地面装配成完整的构件或构件组合体。

(1) 单一构件拼装

1). 钢柱拼装

大型钢柱一般在变截面处或肩梁上部分段,进行分段运输。工地拼装后,用焊接或高强度螺栓连接,组成整根柱子进行吊装。

首先在一条轴线上设置拼装台架,将钢柱下段吊放到台架上,垫平并确定中心线,再将柱的上段吊放到连接处,使两节柱插接端对准,拼接到位,仔细校准柱的中心轴线和长度尺寸等后,即可按图纸要求进行焊接或高强度螺栓连接固定。


2). 钢屋架及天窗架拼装

一般采用平拼法,即将分块构件平卧于拼装平台上拼装。在起重机性能允许的条件下还可以将天窗架与屋架构件拼装成一体。拼装钢桁架时,要严格控制跨度误差和扭曲,使其不超出允许值。在翻转桁架时,为了防止变形,应确定合理的吊点,必要时还要进行临时加固。

对于有天窗的大跨度屋架或高度较大的桁架,应用立拼法拼装,因为这种桁架的翻转是非常困难的。

(1) 构件组合拼装

当具备大型起重机械,且按照条件允许时,可将诸多构件在地面拼装成一个稳定单元块体,进行整体吊装。这样可减少高空作业,有利于安全施工和提高工作效率,保证构件吊装的稳定性。例如两榀屋架与斜撑组合拼装、斜桥构架及通廊桁架组合拼装等。

构件组合拼装在安装现场进行,拼装位置必须在安装起重机的作用范围内。拼装的项目和规模必须根据起重机的性能、构件的强度、刚度、稳定性及施工环境等因素确定。



垫板设置

(1) 柱底板下设置的支承垫板应符合下列规定:

a. 垫板应设置在靠近地脚螺栓的柱脚底板加劲板下,每根地脚螺栓侧应设1~2组垫板。垫板与基础面得接触应平整、紧密。二次浇灌混凝土前垫板组间应点焊固定。

b. 每组垫板板叠不宜超过5块,垫板宜外露出柱底板10~30mm。

c. 垫板与基础面应紧贴、平稳,其面积大小应根据基础的抗压强度和柱脚底板二次浇灌前柱底承受的荷载及地脚螺栓的紧固预拉力计算确定。

d. 垫板边缘应清除氧化铁渣和毛刺,每块垫板间应贴合紧密,每组垫板都应承力。

e. 使用成对斜垫板时,两块垫板斜度应相同,且重合长度不应小于垫板长度的2/3。

(2) 采用座浆垫板应符合下列规定:

a. 座浆垫板的设置位置、数量和面积应符合设计和现行规范的规定;

b. 宜根据测得的柱底面至牛腿距离决定每个基础垫板的顶面标高,座浆垫板的标高、水平度和定位的允许偏差应符合下表的规定。

c. 采用座浆垫板时,应采用无收缩砂浆。柱子吊装前砂浆试块强度应高于基础混凝土强度一个等级。



? 座浆垫板施工图示




柱子安装

(1) 柱子安装前应设置标高观测点和中心线标志,同一工程的观测点和标志设置位置应一致,并应符合下列规定:

1). 标高观测点的设置应符合下列规定:

? 标高观测点的设置应以牛腿(肩梁)支承面为基础,设在柱的便于观察处;

? 无牛腿(肩梁)柱,应以柱顶端与桁架连接的最上一个安装孔中心为基准。

2). 中心线标志的设置应符合下列规定:

? 在柱底板上表面上行线方向设一个中心标志,列线方向两侧各设一个中心标志;

? 在柱身表面上行线和列线方向各设一个中心线,每条中心线在柱底部、中部(牛腿或肩梁部)和顶部各设一处中心标志;

? 双牛腿(肩梁)柱在行线方向两个柱身表面分别设中心标志。

(2) 多节柱安装时,宜将其组装成整体吊装。

(3) 钢柱安装校正应符合下列规定:

1). 应排除阳光侧面照射所引起的偏差;

2). 应根据气温(季节)控制柱垂直度偏差,并应符合下列规定:

? 应以每个伸缩段设柱间支撑的柱子为基准(垂直度校正接近“0”),行线方向多跨厂房应以与屋架刚性连接的两柱为基础;

? 气温高于平均气温(夏季)时,其他柱应倾向基准点相反方向;

? 气温低于平均气温(冬季)时,其他柱应倾向基准点方向;

? 柱倾斜值应根据施工时气温与平均温度的温差和构件(吊车梁、垂直支撑和屋架等)的跨度或基准点距离决定。

3). 柱子安装的允许偏差应符合下表规定。吊车梁、屋架安装和吊车梁调整、固定连接后,柱子尚应进行复测,超过允许偏差的应进行调整。

(4) 对长细比比较大的柱子,吊装后应增加临时固定措施。

(5) 柱间支撑的安装应在柱子找正后进行,在保证柱子垂直度的情况下安装柱间支撑,支撑不得弯曲。



(6) 吊装方法

对重型工业厂房大型钢柱,根据起重机配备和现场条件确定,可单机、双机、三机等。


1). 旋转法:钢柱运到现场,起重机边起钩边回转使柱子绕柱脚旋转而将钢柱吊起。




2). 滑行法:单机或双机抬吊钢柱,起重机只起钩,使钢柱脚滑行而将钢柱吊起。为减少钢柱脚与地面的摩擦力,需在柱脚下铺设滑行道。




3). 递送法:双机抬吊,为减少钢柱脚与地面的摩擦力,其中一台为副机吊点选在钢柱下面,起吊柱时配合主机起钩,随着主机的起吊,副机要行走或回转,在递送过程中,副机承担了一部分荷重,将钢柱脚递送到柱基础上面,副机摘钩,卸去荷载,此刻主机满载,将柱就位。





屋面系统结构安装

(1) 屋架的安装应在柱子校正符合规定后进行。

(2) 对分段出厂的大型桁架,现场组装时应符合下列规定:

a. 现场组装的平台支承点高度差不应大于L/1000,且不超过10mm(L为支点间距离);

b. 构件组装应按制作单位的编号和顺序进行,不得随意调换;

c. 桁架组装,应先用临时螺栓和冲钉固定,腹杆应同时连接,经检查达到桁架尺寸的允许偏差后,方可进行节点的永久连接。

(3) 屋面系统结构可采用扩大组合拼装后吊装,扩大组合拼装单元宜为自成或经加固后形成具有空间刚度的结构体系。

(4) 屋面系统结构的扩大组合拼装应符合下列规定:

a. 扩大拼装应在拼装台架上进行,台架应有足够的刚度,台架上可设置标准定位胎具,拼装台架应方便移动;

b. 扩大拼装后结构的运行偏差应符合下表的规定。

(5) 屋面系统结构吊装应符合下列规定:

a. 安全网、脚手架、临时栏杆等施工设施,可在吊装前装设在构件上;

b. 每跨第一、第二榀屋架及构件安装形成的结构单元,是其他屋面结构安装的基准,应适当提高其安装质量标准;

c. 屋面垂直、水平支撑、檩条(梁)和屋架角撑的安装应在物价找正后进行,角撑安装应在屋架两侧对称进行并应自由对位

d. 有托架且上部为重屋盖的屋面结构,应将一个柱间的全部屋面结构构件连接固定后再吊装屋盖。

e. 天窗架安装可组装在屋架上一同起吊。

屋面系统结构安装的允许偏差应符合下表规定。




围护系统结构安装

(1) 间柱安装应与基础连系,如暂无基础时应采取临时支撑措施,保证间柱按要求找正,当间柱设计为吊挂在其他结构(如吊车梁辅助桁架等)上时,安装时不得造成被吊挂的结构超差。

(2) 墙面檩条等构件安装应在间柱调整定位后进行,间柱的安装允许偏差应符合主柱的规定。墙面檩条安装后应用拉杆螺栓调整平直度,其允许偏差应符合下表规定。

(3) 围护结构可采用在地面扩大拼装后组合吊装,可以一个柱间厂房全为组合单元。



平台、梯子及栏杆安装

(1) 钢平台、钢梯、栏杆安装应符合国家标准《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)和《固定式钢平台》(GB4053.4)的规定。

(2) 平台钢板应铺设平整,与承台梁或框架密贴、连接牢固,表面有防滑措施。

(3) 栏杆安装连接应牢固可靠,扶手转角应光滑。

(4) 平台、梯子和栏杆安装的允许偏差应符合下表规定。

(5) 梯子、平台和栏杆宜与主要构件同步安装。



   在建筑行业,随着钢结构厂房的利用越来越普及,钢结构厂房的制作、运输和安装工艺技术越来越受到重视,同时也得到较快发展和持续改进。如何进一步提高钢结构厂房的制作和安装精度,降低成本,是摆在钢结构厂房行业面前的一个课题。现在国家有关规范和行业标准已经在这方面作出了很多规定,对从零部件下料到竣工的每一步都提出了要求。

从提高钢结构厂房的安装精度考虑,对制作、运输、安装等主要环节中必须予以高度重视的一些问题和具体的控制方法作了分析和总结。现抛砖引玉,与同行进行交流。





一、钢结构厂房制作及运输的控制

  钢结构厂房制作尺寸的精确,是确保整体结构尺寸精确和钢结构厂房厂房安装顺利的基本和前提条件,因此,要准确把握好诸如钢柱的直线度和扭曲、柱和梁的连接孔到柱底板的距离、连接孔本身的加工精度、屋面梁的直线度和柱梁连接板的加工精度、梁柱上的系杆或支撑连接板相对于梁柱本身的位置尺寸、檩托板的位置尺寸等。







    目前钢结构厂房厂房中柱由外购H钢加工或板材组装而成,如果是现成的H型钢加工,则柱子的制作精度容易控制;如果是由板材组装而成,则在组装、焊接后要注意对钢柱进行整形,以确保钢柱直线度并防止扭曲。屋面梁大部分为人字形结构,往往由2榀或4榀组装而成。屋面梁一般由制作方用板材拼装而成,而且梁的腹板往往呈不规则四边形,技术能力强的厂家对腹板的放样下料能精确掌握,而技术能力薄弱的厂家对腹板的放样尺寸却时有偏差。由于屋面梁的外形尺寸,关系到梁与柱连接的严密性,腹板的尺寸直接影响到梁的外形尺寸,因而尤其重要。在一般钢结构厂房的设计中,对屋面梁往往还有一定的起拱要求,其目的是抵消整体安装后,梁体因自身和屋面载荷的作用而产生的下挠度,这样正好达到安装尺寸。起拱的高度由设计决定。为确保起拱度,屋面梁的外形尺寸又要作一定的调整,从这方面看,梁的制作难度远大于柱的制作难度。我们在现场检查时,将梁的外形尺寸和梁端连接板作重点检查项目,其目的就是为了确保安装后的整体效果,确保梁与柱之间的严密性。


    我们曾经发现这样的情况,安装后梁和柱之间有锲形间隙,这时的大六角头螺栓已丧失了原来设计提出的最主要的作用,只承担起支承作用,梁与柱之间根本没有摩擦力。为了消除这个隐患,后来我们在每根柱子上紧靠梁连接板的下侧,增加了抗剪键以提高对屋面系统的支撑能力,实践证明,效果很好。在实际施工中,由于多种因素使得梁与柱之间往往不能紧密结合,有些看上去似乎是结合了,但实际上达不到要求,导致接合面之间的摩擦力相对减弱。鉴此,我们希望在设计钢结构厂房厂房时,建议在柱面板上紧靠梁连接板下缘增加抗剪键,以确保柱对屋面的支撑能力。抗剪键虽小,但作用很大。


  为了避免和减少柱、梁、系杆及其他连接件在运输过程中发生变形,应要求运输公司在绑扎构件时,必须在全长度范围内多增加支撑点,各部件之间尽可能用木料垫实,外围绑扎要牢固,以尽量减少在运输过程中因振动或重压致使构件变形;在装卸时要用两点吊,如构件超长,可采用扁担并适当增加吊点;构件在安装现场堆放时,应尽量减少堆放层数,一般不超过3层,同时要适当增加支承点,防止构件受压变形。千万不要放松运输、吊卸、堆放等环节的控制,否则,即使钢结构厂房构件制作再精确,也会因运输等环节出问题,导致钢结构厂房安装上出现大的麻烦。





二、钢结构厂房安装过程的质量控制



钢结构厂房厂房安装前,要切实做好各项前期工作。比如吊装前,安装人员应对构件进行复测,只有在构件未变形和安装尺寸正确的前提下才能进行吊装。另外,安装人员在确认基础混凝土强度达到规范要求的前提下,还应对钢柱基础的预埋螺栓或杯口进行检测,如发现基础的位置和标高尺寸出现偏差,则要对该部位作好记录,以便调整钢柱位置。


  为了提高整体钢结构厂房的安装精度,最好选择厂房中有柱间支撑、系杆和屋面支撑的部分先进行安装。这部分钢柱吊装后,要先对钢柱的轴线和标高进行复测,纠偏后暂时用缆风绳稳住钢柱,再安装柱间支撑、屋面梁和梁间系杆,这就是所谓的粗安装。屋面梁安装前,应先在地面拼装,经测量合格后再吊装。梁就位后,用高强螺栓连接,其他各个部件用相应螺栓固定,但各类螺栓不宜锁紧。各部件固定后,再次对钢柱轴线和标高进行复测和纠偏,即微调。钢柱的轴线应从两个方向复测,复测合格后,再依次拧紧各个部位的螺栓。对高强螺栓要先进行初拧,在拧紧过程中,应对钢柱的轴线进行动态跟踪,如轴线变化超过允许值,应立即加以调整。整个拧紧过程应从梁柱接点,再到支撑、系杆接点,对同一部件的两端采用对称的方法同时进行,以减少单侧累积误差。这样才能确保钢柱安装正确。如果在此过程中,发现安装件和被安装件不配合,则不能调整被安装件,而是调整安装件或采取其他弥补措施。例如:钢梁和钢柱不配合,则不能调整钢柱,只能调整钢梁。在整个排架安装过程中,钢柱安装正确是其他一切安装正确的必要条件。


  在钢结构厂房厂房安装过程中,各个独立的排架部分应尽快形成稳定结构。通过以上方法,可依次将其他几个部位分别安装,使整个厂房先有间隔的稳定的排架结构,这样可以将整个厂房安装时产生的累积误差分散到各个部分,也可以避免因自然条件影响,使已经安装的钢构件变形或脱落甚至倾覆等。在其他各排架之间的钢柱、钢梁安装时,也应独立测量和纠偏,而不能以旁边的排架作基准。在整个主体结构安装过程中,局部排架结构安装就位并且纠偏后,要对高强螺栓作终拧,终拧扭矩值一定要符合规范要求,检查人员应抽样测量并记录。


  所有需要在现场焊接部件的临时固定螺栓孔,应设计成长形孔,这样便于安装和调整,对确保整体安装精度也更加有利。檩条等次构件的单边连接孔,也宜设计成长形孔,当然相关的垫片也要相应增大。需特别注意的是,由于檩条安装均是高空作业,板壁较薄,如果因安装孔出现偏差而在高空切割喷涂,确实会带来很多不便,也具有危险性,而且对外观也有影响。因此将檩条两端和钢梁钢柱的连接孔设计成长形,或至少单边设计成长形,可能更加合理。



  在安装屋面钢架系统时,有时屋面支撑和屋面檩条的安装往往会发生矛盾。如果先安装好屋面支撑,则屋面檩条吊不上;如先安装屋面檩条,则屋面支撑不便吊装。我们通常的做法是,先将屋面檩条成批集中吊上屋面梁搁置固定,同一跨内的檩条可以分成4批或5批,堆放后一定要固定好。让吊车臂架从各批檩条之间的空隙伸出屋面,将屋面支撑吊装、固定后,再铺开屋面檩条,这一施工顺序很重要。考虑到围护和主体结构的安装往往不是同一施工单位,因而必须由一位经验丰富的管理人员来统一指挥和协调。这样做,不仅可以避免施工单位之间的相互干扰,同时也能提高高空作业过程的安全性。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,而吊车梁离屋面的空间距离不够吊车的臂架使用,则应在安装屋面支撑前先将吊车梁安装好;如果吊车梁离屋面空间距离较大,则可以稍后安装。总的来说,吊车梁最好尽早吊装,这对整个排架的稳定也有益。

钢板(kg/m2)

W= 7.85×d

d= 厚

厚度 4mm 的钢板,求每m2 重量。每m2 重量=7.85 ×4=31.4kg

钢管(包括无缝钢管及焊接钢管(kg/m)

W= 0.02466×S(D– S)

D= 外径

S= 壁厚

外径为60 mm 壁厚4mm 的无缝钢管,求m重量。每m重量= 0.02466×4×(60–4)=5.52kg

重量计算公式

1.铁线:直径mm*直径mm*0.00617*长度mm/1000=重量(kg)

2.铁板:厚度mm*宽度mm*长度mm*0.00785/1000=重量 (kg)

3.圆管:(外径mm-厚度mm)*厚度mm*长度mm*0.02466/1000=重量 (kg)

4. 长方管:[(长边+短边)*2/3.1416-厚度]mm*厚度mm*长度mm*0.02466/1000=重量(kg)

5.正方管:(边长*4/3.1416-厚度)mm*厚度mm*长度mm*0.02466/1000=重量 (kg)

 

钢板的重量计算方法

注:公式中长度单位为米,面积单位为平方米,其余单位均为毫米

1)钢管重量(kg)=0.00617*直径*直径*长度;            

2)方钢重量(kg)=0.00785*边宽*边宽*长度;

3)六角钢重量(kg)=0.0068*对边宽*对边宽*长度;  

4)八角钢重量(kg)=0.0065*对边宽*对边宽*长度;

5)螺纹钢重量(kg)=0.00617*计算直径*计算直径*长度

6)角钢重量(kg)=0.00785*(边宽+边宽-边厚)*边厚*长度;

7)扁钢重量(kg)=0.0075*厚度*边宽*长度;

8)钢管重量(kg)=0.02466*壁厚*(外径-壁厚)*长度;

9)钢板重量(kg)=7.85*厚度*面积;                

10)圆紫铜棒重量(kg)=0.00698*直径*直径*长度;

11)圆黄铜棒重量(kg)=0.00668*直径*直径*长度;      

12)圆铝棒重量(kg)=0.0022*直径*直径*长度;

13)方紫铜棒重量(kg)=0.0089*边宽*边宽*长度;      

14)方黄铜棒重量(kg)=0.0085*边宽*边宽*边度;

15)方铝棒重量(kg)=0.0028*边宽*边宽*长度;        

16)六角紫铜棒重量(kg)=0.0077*对边宽*对边宽*长度;

17)六角黄铜棒重量(kg)=0.00736*边宽*对边宽*长度;

18)六角铝棒重量(kg)=0.00242*对边宽*对边宽*长度;

19)紫铜板重量(kg)=0.0089*厚*宽*长度;            

20)黄铜板重量(kg)=0.0085*厚*宽*长度;

21)铝板重量(kg)=0.00171*厚*宽*长度;            

22)圆紫铜管重量(kg)=0.028*壁厚*(外径-壁厚)*长度;

23)圆黄铜管重量(kg)=0.0267*壁厚*(外径-壁厚)*长度;  

24)圆钢重量(kg)=0.00617*直径*直径*长度;

25)圆铝管重量(kg)=0.00879*壁厚*(外径-壁厚)*长度;  

26)无缝管重量(kg)=

27)不锈钢管重量(kg/m)=0.02491*壁厚*(外径-壁厚)    

28)角钢每米重量=0.00785*(边宽+边宽-边厚)*边厚



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