重型铸钢节点钢结构高空散装施工工法

重型铸钢节点钢结构高空散装施工工法1前言1.1重型钢结结构在超高层层、大跨度、大大悬挑建筑结结构中是主要要结构骨架形形式，其超强强的结构使各各种建筑形式式得以实现，有有很高的安全全性、耐久性性。重型钢结结构节点上一一般构件很多多，焊接连接接焊缝集中，应应力大，不仅仅会引起构件件变形、变位位，而且还会会引起裂缝，节节点连接，孔孔洞密集，截截面削弱大，节节点板位置难难布置，而铸铸钢节点则解解决这类问题题，使重型钢钢结构应用更更为优越。1.2在结构施施工当中，采采用整体吊装装，构件与节节点大量的连连接是在工厂厂进行，现场场焊接工作量量少，焊接、检检测质量有保保证，但运输输受道路上的的桥、洞、高高压线及转弯弯半径的限制制，需要大型型机械进场。同同样要受道路路及场地的限限制。高空散散装法是解决决这类问题的的重要方法，可可以根据道路路运输能力，场场地条件来确确定吊装单元元的大小，然然后现场拼装装。四层屋面12m全宽16m全长52m悬挑17m1.3我公司施施工的XX市东部新城城中心商务区区B－4商务楼工程程，在其南楼楼六层以上部部分为钢结构构工程，全长长52m，宽16m，共四榀两两层大桁架，总总用钢量为1100t。其中靠北北侧四层上空12m处悬挑跨度度为17m的两层桁架架结构。如图图1.3所示。该项项目特殊的建建筑形式对施施工方法要求求创新，我企企业根据工程程特点，采用用高空散装法法进行吊装施施工，结合铸铸钢节点技术术，完成该工工程的建设，积积累了大型铸铸钢节点钢结结构施工经验验，形成工法法。图1.3XX市东部新城城中心商务区区B－4商务楼效果果图四层屋面12m全宽16m全长52m悬挑17m2工法特点2.1高空散装装法降低了对吊装机机械的要求。整整体吊装需要要超大型起重重机，机械要要求高，机械械进退场、组组装困难。降低了对场地的的要求。如果果大型机械进进退场，场地地处理难度大大、费用高。解决了运输道路路及道路上管管线、道路、桥桥洞以及转弯弯半径等条件件限制。合理的单元体划划分使现场焊焊接数量降到到最低，减少少现场高空焊焊接质量风险险。2.2铸钢节点点重型钢结构节点点处构件交错错复杂，密集集的焊接区域域不仅使焊接接次应力高度度集中，而且且会导致构件件变形、扭曲曲，甚至焊接接使节点开裂裂，采用铸钢钢节点能有效效地解决此类类问题。铸钢节点检测。目目前国家尚无无统一的铸钢钢节点的检验验及验收标准准，对其进行行力学性能试试验、化学成成分试验、整整体无损探伤伤试验，形成成能被各方接接受的检测方方法是质量控控制的重点。焊接工艺评定。铸铸钢节点材质质与其相连的的杆件材质不不同，进行焊焊接工艺评定定是确定焊接接工艺和焊接接质量控制的的关键环节。3适用范围围本工法适用于重重型铸钢节点点钢结构工程程。且在道路路运输、施工工场地基础承承载能力等受受限制的情况况下，此工法法更有针对性性。4工艺原理理4.1高空散装装法施工可合理划分为为较小的单元元体或扩大单单元体，降低低了对场地、道道路及起重机机的要求。一般认为工厂整整体焊接、整整体吊装对质质量有保证，但但是整体吊装装也是分块（片片），片与片片之间仍然是是高空焊接。而而高空散装法法不同的是块块（片）分得得更多，但高高空散装法可可以解决运输输道路转弯半半径及运输道道路上管线、架架空高度、场场地条件不足足，结构位置置高度高等客客观限制条件件。高空散装装法可根据客客观条件选择择合适的起重重机，降低对对起重机的要要求。合理的结构单元元体或扩大单单元体划分，可可降低现场施施工风险，加加快施工进度度。单元体或扩大单单元体划分时时，受拉构件件尽量划分为为一个单元体体，在工厂焊焊接、工厂检检测。从客观观条件上来讲讲，工厂焊接接、检测可靠靠度比现场高高空焊接检测测可靠度高。划分单元时要根根据构件的受受力特征，在在满足吊装、运运输能力条件件下，单元体体尽可能划分分为扩大单元元体，使更多多的构件在工工厂中完成焊焊接。划分单元体时按按断柱不断梁梁的原则划分分，尽量使现现场焊接焊缝缝的工作状态态处于受压状状态。4.2铸钢节点点确定检测标准：：铸钢节点使使节点区密集集的焊缝得以以分散，避免免因集中的焊焊接应力引起起裂缝及次应应力，铸钢节节点目前尚无无统一的国家家标准，对其其质量检测需需要有一套被被工程各方认认可和接受的的程序、方法法和标准。确定焊接工艺标标准：铸钢节节点的材质一一般不同于与与其相连的杆杆件，如构件件材质为Q345C，铸钢节点材材质为GS-200Mn5。两者之间间焊接通过焊焊接工艺评定定来确定焊接接工艺条件、坡坡口尺寸、拼拼接间隙、预预热温度、多多层多道焊接接，保温缓冷冷、现场的防防风防雨等措措施及CO2气体保护焊焊环境控制标标准。5施工工艺流流程及操作要要点5.1工艺流流程高空散装法施工工工艺流程：：铸钢节点检测→→焊接工艺评评定→单元体或扩扩大单元体划划分→工厂制作各各单元体组件件→现场吊装（临临时固定、焊焊接环境控制制）→按规定工艺艺焊接→焊缝检测。铸钢节点施工工工艺流程：分解设计图纸→→计算机建模→工厂制作及及出具出厂合合格证（制作作木模、翻砂砂、浇铸、打打磨及精加工工、喷砂、表表面磁粉探伤伤检测、出具具合格证、刷刷防锈油漆等等）→现场检测及及焊接工艺评评定→进入施工阶阶段。5.2操作要要点铸钢节点检测铸钢节点是根据据图纸、建模模、翻砂、浇浇铸而成，其其质量检测是是关键内容，对对铸钢节点材材料进行原位位取样（可浇浇铸时长出一一块或同时浇浇铸一块试样样），取样后后进行化学成成分、力学性性能试验，对对铸钢节点进进行表面磁粉粉探伤，检查查是否有气孔孔、夹渣等内内部缺陷，检检测合格后方方可进入下道道工序。5.2.2焊接接工艺评定图焊接工艺评定表铸钢节点材质为为GS-200Mn5，桁架杆件件材质为Q345C，不同材质质之间的焊接接须进行焊接接工艺评定。如图5.2.2。图焊接工艺评定表根据焊接设备（CO2气体保护焊焊）及焊缝质质量要求确定定坡口角度、坡坡口尺寸、拼拼装间隙、预预热温度、分分层分道次焊焊接，双人双双向对称焊接接工艺及焊接接后保温、缓缓冷措施。5.2.3单元元体或扩大单单元体划分根据钢桁架设计计思路,采用断柱不不断梁的原则则。按照此原原则拆分，将将受拉结构划划分为一个扩扩大单元体进进行工厂焊接接；其他构件件尽可能按受受拉构件为一一个单元体进进行工厂焊接接，且每个单单元体组合构构件尽量多，主要以运输道路、吊装限制能力为限，接头的位置处于铸钢节点处，构件安装方便。单元体或扩大单元体具体拆分如图5.2.3。图5.2.3扩大单元体编号图5.2.4悬挑挑部分起拱处处理、节点及及构件用计算算机辅助确定定包括考虑拼拼接间隙、起起拱等因素的的尺寸及角度度图5.2.3扩大单元体编号图大悬挑、大大跨度结构，工工作状态会出出现挠度，视视觉上会引起起不安全感及及不美观，因因此必须起拱拱，起拱的数数值可采用设设计院提供的的理论挠度值值，每一个节节点、构件的的下料制作根根据上述方法法确定的尺寸寸来施工、检检验，并记录录。5.2.5施工工段划分是高高空散装的关关键环节（）图散装施工图安装（吊装）过过程具体顺序序划分为若干干个施工段,每个施工段段分为若干个个施工层，各各施工层之间间要对称安装装，可减少同同一施工段的的纵向长度，便便于在施工过过程中消除累累积误差，调调节焊接收缩缩引起的轴向向变形或整体体扭曲。同时时每个施工段段各轴线先纵纵向形成一个个机构体系，确确保自身安全全，然后连接接横向相临轴轴线，使每个个扩大单元体体始终处于一一个稳定的机机构体系中。图散装施工图5.2.6工厂厂制作（以图图纸说明为主主）1根据图纸号料料、划线、切切割、焊接，确确定制作工艺艺，如图5.2.66-1，完成后进进行100%超声波探伤伤。图5.2.图5.2.6-1制作过程2根据钢桁架架设计及单元元体的划分，拼拼装单元体如如图-2所示。现场吊装、临临时固定、焊焊接环境控制制1现场吊装：图-2钢构件扩大单元体示意图1）采用高空散散装法降低了了运输道路和和吊装机械的的要求，但仍仍属大型吊装装工程，对吊吊装场地仍需需进行复核、设设计、处理，以以确保起重机机作业时的稳稳定性。（需需编制临时承承重架方案予图-2钢构件扩大单元体示意图2）根据总体施施工方案，并并综合起重机机械技术参数数、吊装重量量、吊装高度度及技术经济济性，确定起起重机械的型型号。同时需需要考虑起重重机械的开行行路线。2临时固定：单单元之间的临临时固定也是是吊装和焊接接的关键问题题之一，定位位准确、稳定定是吊装完成成的标图-1临时支撑及耳板连接示意图图-1临时支撑及耳板连接示意图志，同时临时固固定又是焊接接时控制焊接接间隙的要求求，为节省钢钢材，采用可可重复利用的的工具式耳板板连接。如图图-1。三防布3焊接环境控制制：采用CO2气体保护焊焊，对焊接区区进行围挡，以以保证焊接质质量，不适宜宜的自然环境境如下雨、大风等。如如图-2。三防布现场焊接严格按工艺评定定的要求施焊焊。脚手架1控制预热温度度。脚手架操作平台2双人双向对称称焊，随时对对焊接产生的的变形进行观观察，层间焊焊接时通过调调整焊接次序序及临时固定定方法来控制制焊接变形。操作平台图5.2.7-2防风、防雨示意图3随时控制好好电流、电压压、气流、焊焊接速度，清清理焊缝施焊焊前的夹渣、浮浮锈、氧化皮皮等杂质。图5.2.7-2防风、防雨示意图4焊接完成后后，采用石棉棉布包裹，以以使焊接区缓缓慢冷却，避避免产生冷裂裂纹。6材料与设设备表6.1主要材料表6.1主要材材料详见表6.1所示。表6.1主要材料表1铸钢节点钢桁架节点处GS-20Mnn53钢筋桁架模板TD3-90TD3--70镀锌板、热轧、冷冷轧钢筋4圆柱头栓钉M19×1000M199×120普通碳素钢5E501T-11药芯焊丝CO2气体保护护焊6ER50-6实实芯焊丝CO2气体保护护焊7H10Mn2自动埋弧焊8HJ350自动埋弧焊6.2主要设设备及工器具具详见表6.2所示。表6.2主要设备及工器具表表6.2主要设备及工器具表序号设备、机械名称称用途备注1数控切割/多头头直条切割机机整板下料制作阶段2H型钢翼缘矫正正机H型钢翼缘矫正正制作阶段3通过式抛丸清理理机基材表面除锈制作阶段4H型龙门埋弧焊焊接机钢构件焊接制作阶段5CO2气体保护护焊机钢构件焊接制作、安装阶段段6碳弧气刨机缺陷焊缝刨除焊接阶段7摇臂钻床构件开孔制作阶段8半自动切割机辅助下料、坡口口制作阶段9远红外自控烘干干/保温两用烘烘箱焊接材料烘干制作、安装阶段段10液压滚丝机螺纹加工制作阶段11空气压缩机防锈油漆喷涂制作阶段12无气喷涂机防锈油漆喷涂制作阶段13桥式起重机车间内短程运输输制作阶段14龙门式起重机等等车间外装、卸货货制作阶段15100吨履带式式起重机钢结构现场吊装装安装阶段1650吨汽车式起起重机钢结构现场辅助助安装阶段17超声波探伤仪焊缝缺陷检测焊接阶段18测厚仪漆膜厚度检测涂装阶段7质量控制制7.1质量量控制应遵循循的规范或标标准《高层民用建建筑钢结构技技术规程》（JGJ999-98）《钢结构工程施施工质量验收收规范》（GB502205-20001）《建筑用铸钢节节点技术规程程》（试用稿稿）《建筑钢结构构焊接规程》（JGJ81-2002）7.2质量量控制措施原材料质量控制制原材料提供应符符合设计要求求和相关国家家标准要求。施工过程质质量控制1对每个施工段段、施工层，必必须遵循合理理的吊装顺序序，确保每个个扩大单元体体形成稳定的的机构体系。各扩大单元体就就位后，必须须对构件的垂垂直度、标高高进行校正，误误差控制在2～3mm内。2对钢构件和和铸钢节点焊焊接时，控制制拼接间隙，焊焊接前需先进进行预热，预预热温度控制制在120-1150℃，确保焊缝缝质量。3焊接时，控控制分层分道道的次序，同同时需双人双双向对称同时时施焊。4焊接完成后后，立即采用用石棉布包裹裹，使焊接区区域缓慢冷却却，避免冷却却迅速引起裂裂纹等缺陷。5焊缝外观质质量按规范要要求进行，应应做到外观平平整、饱满、均均匀。一级焊焊缝应进行100%超声波无损损探伤，根据据国家规范GB113345-899标准要求判判别焊缝质量量是否符合要要求。不符合合时，应直接接提出缺陷位位置，要求作作返修处理；；探伤合格时，出出具焊缝检测测合格证明报报告。8安全措施施8.1要求施工工过程中严格格执行国家《安安全生产法》、《建建筑施工安全全检查标准》及及相关部门、地地区颁发的安安全规程，执执行三合一管管理体系要求求。8.2在高空散散装施工过程程中，必须做做到以下几点点以保证安全全：在各扩大单元体体吊装严格遵遵循吊装顺序序的编号依次次吊装。各单元体就位后后，在施焊前前，对不稳定定的单元体要要采取临时杆杆件进行固定定，防止自重重及外力引起起偏位。现场场焊接火花四四溅，要做好好防火工作，可可燃物质尽量量远离现场。大型起重机械起起重半径范围围内要拉警戒戒线，同时在在起重过程中中要有专业的的指挥人员进进行指挥。在风力大于六级级时，严禁进行吊装装作业。8.2.5现场场焊接属高空空作业，焊接接工作时间长长，安装前必必须铺好安全全网，安装工工人在安装时时必须戴好安安全帽系好安安全带才可施施工；注意安安全用电，注注意“三宝”使用，做好好安全技术交交底，以及应应急防范措施施。9环保保措施9.1施工现现场道路采用用混凝土地面面、并随时洒洒水，防止道道路扬尘。9.2焊接操作作工人应佩戴戴防护眼罩，穿穿防护服装。9.3施工现现场的废弃材材料要及时分分类堆放，