钢结构施工施工工艺技术

5.1钢结构施工工艺 15.1.1安装总体思路 15.1.2塔吊设备现场布置概述 25.1.3塔吊机械性能参数 45.2整体工艺流程 95.2.1塔楼钢结构施工流程 95.2.2塔冠圆管桁架施工流程 115.2.3裙房钢结构施工流程 115.3整体吊装流程 115.3.1钢构件分段分节 115.3.2钢构件吊装计算 115.3.2.1塔楼、塔冠钢构件吊装 115.3.2.2裙房钢构件吊装 125.3.3主要构件吊装方法 135.3.3.1地脚螺栓安装 135.3.3.2钢柱安装 165.3.3.3测量校正 185.3.3.4钢梁吊装 215.3.3.5钢梁安装 225.3.3.6钢梁安装允许偏差 245.3.3.7二节柱、钢梁及以上吊装 245.4钢结构焊接方法及主要技术措施 265.4.1焊接概况 265.4.2整体焊接顺序 265.4.3焊接材料 275.4.3.1焊丝选择 275.4.3.2CO2气体的选择要求： 275.4.4焊接方法 285.5焊接工艺 295.5.1焊接工艺流程 295.5.2工艺参数 295.5.3焊接工艺 305.5.4焊接设备 305.5.4.1主要焊接设备 305.5.4.2焊接检测设备 315.5.4.3焊接辅助设备 325.5.5焊接应力应变控制措施 325.5.5.1收缩量大的先焊接 325.5.5.2杆杆接头焊接措施 335.5.5.3锤击法减小焊接残余应力 335.5.5.4特殊位置焊接 335.1钢结构施工工艺5.1.1安装总体思路本工程钢结构主要包括塔楼部分、塔冠部分、裙房部分。根据建筑与结构特点，在满足质量、安全、进度和经济效果的要求下，结合当地的施工技术条件和设备资源配备等因素，加工厂根据现场塔吊起重量进行分段加工制作，现场分段吊装安装和焊接选择使用塔吊进行钢结构安装施工。5.1.2塔吊设备现场布置概述根据现场塔吊布置图，选用6#塔吊进行塔楼钢结±0.00m以下的钢构件进行吊装工作，选用2#塔吊进行塔楼钢结构±0.00m以上钢构件、塔冠钢构件进行吊装工作，选用4#、5#塔吊进行裙房钢构件进行吊装工作。6#塔吊（21CM450）布置图说明：塔楼钢结构地下室部分（±0.00米以下）吊装使用，±0.00米以上部位6#塔吊拆除。2#动臂塔吊(ZSL750)布置图说明：塔楼钢结构地上部分（±0.00米以上）、塔冠钢结构吊装使用。4#、5#塔吊布置图说明：裙房钢结构吊装使用。5.1.3塔吊机械性能参数1、21CM550型塔吊21CM550（臂长80M）型塔吊结构图21CM550型塔吊载重性能表2、ZSL750型动臂塔吊ZSL750型动臂塔吊结构图ZSL750型动臂塔吊载重性能表3、TC6015型塔吊（臂长45米）TC6015型塔吊载重性能表5.2整体工艺流程5.2.1塔楼钢结构施工流程第一步：安装1-8/C-P轴中心区域地下地脚螺栓。第二步：吊装1-8/C-P轴中心区域第一节钢柱，并设置缆风绳。第三步：混凝土浇灌完成后，并满足吊装条件，继续吊装1-8/C-P轴中心区域第二节钢柱。一、二节钢柱固定，并校正，焊接。第四步：以此类推完成钢柱安装。5.2.2塔冠圆管桁架施工流程塔冠吊装流程：预埋件预埋→支座安装焊接→钢管桁架柱吊装→钢柱校正就位→钢管桁架梁及支撑杆件吊装→钢管桁架焊接→焊接完毕后油漆找补→防火涂料喷涂→验收→竣工清理；5.2.3裙房钢结构施工流程裙房吊装流程：地脚螺栓预埋→H型钢柱、箱型钢柱吊装→钢柱校正就位→H型钢梁、箱型钢梁及支撑杆件吊装→柱、梁焊接→边摸安装焊接→钢筋桁架楼承板铺设→栓钉焊接→焊接完毕后油漆找补→防火涂料喷涂→验收→竣工清理；5.3整体吊装流程5.3.1钢构件分段分节序号施工部位构件名称截面特性最大加工长度(m)最大重量(t)吊装机械配置1塔楼（±0.00米以下）钢柱“十”800*500*65*655.17.9321CM550型塔吊（R=35m内、Q=10.39t）2塔楼（±0.00米以上）钢柱“十”700*250*40*4012.789.19ZSL750型动臂塔吊（R=25m内、Q=21.52t）3塔冠上弦杆圆管Φ325*25122.41ZSL750型动臂塔吊（R=50m、Q=7t）4下弦杆圆管Φ351*25122.415腹杆圆管Φ245*164.30.386裙房钢结构箱型梁□400*400*20*20102.38TC6015型塔吊（R=40m、Q=3.09t）说明：塔楼部分钢结构考虑构件过长不利于现场安装，加工长度不大于13米5.3.2钢构件吊装计算5.3.2.1塔楼、塔冠钢构件吊装塔楼钢结构地下室部分（±0.00米以下），选用21M550型塔吊、臂长80M（塔吊编号6#）对钢构件进行吊装，地下室以上部分（±0.00米以上），选用ZSL750型动臂塔吊(塔吊编号2#)对钢构件进行吊装。塔冠钢构件选用ZSL750型动臂塔吊(塔吊编号1#)对钢构件进行吊装。由于钢构件较重，塔吊载重量受限，钢构件重量按照塔吊载重量的80%计算，钢构件具体分段重量如下：1、塔楼钢构件地下室部分（±0.00米以下）（1）塔臂回旋半径在35米内，塔吊载重量10.39吨，钢构件重量约：10.39*80%=8.3吨。（2）塔臂回旋半径在45米内，塔吊载重量7.82吨，钢构件重量约：7.82*80%=6.26吨。（3）塔臂回旋半径在60米内，塔吊载重量5.6吨，钢构件重量约：5.6*80%=4.48吨。（4）塔臂回旋半径在70米内，塔吊载重量4.66吨，钢构件重量约：4.66*80%=3.73吨。2、塔楼钢构件地下室以上部分（±0.00米以上）及塔冠钢构件，选用ZSL750型动臂塔吊对构件分段进行分析。（1）塔臂回旋半径在25米内，塔吊载重量26.9吨，钢构件重量约：26.9*80%=21.52吨。（2）塔臂回旋半径在35米内，塔吊载重量16.9吨，钢构件重量约：16.9*80%=13.52吨。（3）塔臂回旋半径在45米内，塔吊载重量10.8吨，钢构件重量约：10.8*80%=8.64吨。（4）塔臂回旋半径在55米内，塔吊载重量7吨，钢构件重量约：7*80%=5.6吨。5.3.2.2裙房钢构件吊装裙房钢构件选用TC6015型塔吊(塔吊编号4#、5#)对钢构件进行吊装。由于钢构件较重，塔吊载重量受限，钢构件重量按照塔吊载重量的80%计算，钢构件具体分段重量如下：（1）塔臂回旋半径在27米内，塔吊载重量5吨，钢构件重量约：5*80%=4吨。（2）塔臂回旋半径在30米内，塔吊载重量4.42吨，钢构件重量约：4.429*80%=3.5吨。（3）塔臂回旋半径在40米内，塔吊载重量3.09吨，钢构件重量约：3.09*80%=2.5吨。（4）塔臂回旋半径在45米内，塔吊载重量2.65吨，钢构件重量约：2.65*80%=2.2吨。5.3.3主要构件吊装方法5.3.3.1地脚螺栓安装本工程钢柱均为地脚螺栓连接，每根钢柱均需埋设地脚螺栓。1、轴线确定根据设计要求，将轴线按规定弹在横梁钢筋上，在此基础上初步确定地脚螺栓的位置，对梁筋做局部的间距调整，达到螺栓能顺利通过梁筋。2、定位箍筋位置确定定位箍筋是用来辅助固定地脚螺栓的，根据混凝土浇注顶面标高和柱脚底板标高来确定其位置，箍筋高出混凝土浇注顶面50mm为宜。3、箍筋定位箍筋标高确定后，将箍筋点焊在柱箍筋上，并根据螺栓的位置再加焊2根辅助定位箍筋，箍筋应保持水平，不得倾斜。4、定位法兰盘就位箍筋定位后，将定位板法兰盘放置在箍筋上，检查其位置是否合适，否则再做局部调整。5、地脚螺栓就位将地脚螺栓插入柱中，并套入上方的定位法兰盘，根据给出的轴线位置来确定螺栓位置。此时应确定螺栓露出混凝土面的长度。6、地脚螺栓的最终定位螺栓位置初步确定后，全站仪分别测出每根地脚螺栓中心点坐标，无误后将法兰盘与箍筋点焊，并将螺栓底部用钢筋连成整体。上部螺栓丝扣用胶带包裹保护起来。基础底板混凝土浇筑时，用一台全站仪监测，发现偏差及时校正基础底板混凝土浇筑时，用一台全站仪监测，发现偏差及时校正。地脚螺栓测量图示7、混凝土浇注安装完毕后，等待浇注混凝土。8、基础地脚螺栓验收9、跟踪测量混凝土浇注时测量工跟踪测量地脚螺栓移动偏差。一旦发现偏差超标的立刻进行校正，直至符合规范要求。10、在钢柱吊装前，必须对已完成施工的预埋螺栓的轴线间距进行认真核查、验收。对超过规范允许偏差的不合格者，要提请有关方会同解决；对弯曲变形的地脚螺栓，要进行校正；已损伤的丝扣用钣牙进行修理，并对所有的螺栓予以保护。锚栓埋设允许偏差5.3.3.2钢柱安装1、准备工作（1）构件的验收（2）吊耳及吊点设置（3）在钢柱吊装之前，要做好吊装的准备工作。要提前在钢柱的柱头处挂好吊索具、缆风绳、防坠器等；在柱脚处挂好溜绳和工具袋等，仔细核对钢柱的型号。钢柱起吊前图示2、首节钢柱吊装（1）钢柱采用2点吊装，临时连接耳板做为吊耳，吊索一端与临时连接耳板连接牢固，另一端直接挂入塔吊吊钩内。十字钢骨柱吊装图示H型钢骨柱吊装图示圆管钢骨柱吊装图示图（2）钢柱采用“旋转法”吊装，提升时应边起钩、边旋转、将钢柱垂直吊起，当钢柱吊离地面500mm时停止提升，发出停止信号，再对构件和各部位环节进行检查，特别是各吊具的安全性及牢固性是否安全可靠，无问题后再继续进行。钢柱吊到就位上方200mm5.3.3.3测量校正1、钢柱标高调整先在柱身上标定标高基准点，然后用水准仪测定其偏差值，利用在柱脚底板下设置的调整螺母来调整柱的标高和垂直偏差。采用柱脚底板下调整螺母调整标高，比较方便而且精准度高。钢柱吊装前可通过水准仪先将调整螺母上表面的标高调整到设计要求的标高。放上钢柱后，利用底板下的调整螺母进行微调，精度可达到±1mm以内。柱底板下预留的孔隙用灌浆料填实。2、钢柱位移调整标高调整好后，再将钢柱四边中心线与基础的十字线对准，四边要兼顾，位移偏移要控制3mm以内。3、钢柱垂直度的校正：先采用带磁性的双向水准的水平尺对钢柱垂直度进行初校，然后再利用全站仪对钢柱上口中线点反光贴进行观测，借助柱顶上缆风绳同下端各相连的手拉葫芦或柱脚板下的调整螺母将钢柱的垂直度调整到允许偏差范围后，并将柱脚板下的调整螺母拧到与柱脚板贴紧。4、多层及高层结构钢柱安装的允许偏差；5.3.3.4钢梁吊装钢梁采用两个吊点进行吊装，两吊点分别在钢梁中心的两侧，且应距端部支座处的800㎜以上。钢梁在起吊时在钢梁的两端分别挂两根溜绳，两个人分别拉住两根溜绳，钢梁开始起吊速度一定要慢。为了保证安全，人员不能站在钢梁的正下方。在钢梁的两端带上专用放置安装螺栓的布袋，待钢梁吊至就位位置以上时，开始就位钢梁，钢梁下落速度控制在3米/分钟，在两钢柱的端牛腿上上两名安装工，准备安装钢梁。钢梁接近就位位置时，两名安装工人要分别用手扶住钢梁，将钢梁拖至就位位置。钢梁吊装图示钢梁起吊就位以后，直接就位在钢梁的防坠钢板上，钢梁就位时钢梁的中心线对准埋件钢梁的就位轴线，就位完成并将钢梁和防坠板点焊连接，连接之后吊车可以摘钩，吊装下一榀钢梁。较长梁的安装，应用冲钉将梁两端孔打紧、对正，然后，再用普通螺栓拧紧。普通安装螺栓数量不得少于该节点螺栓总数的30%，且不得少于二个。吊装固定钢梁时，要进行测量监控，保证梁水平度，保证已校正单元框架整体安装精度。钢梁固定好以后，为了确保工人在钢梁上安全行走，必须立即拉上安全绳。钢梁防坠板和挂篮图示5.3.3.5钢梁安装1、钢梁吊装时的注意事项1、梁与连接板的贴合方向要一致。2、高强度螺栓的穿入方向要一致。3、按吊装分区顺序进行吊装，先吊主梁，再吊次梁。4、如果钢梁安装高强螺栓孔出现偏差后只能采用机具绞孔扩大，而不得采用气割扩孔的方式。5、钢梁安装后应及时拉设安全绳，以便于施工人员行走时挂设安全带，确保施工安全。6、钢梁的临时固定：梁两端安上临时螺栓后塔吊即可脱钩。7、钢梁水平度超标：主要原因连接板位置或螺栓孔位置有误差，可采取换连接板重焊或重新制孔的方法处理。2、吊装准备1、钢梁吊装吊耳的设置钢梁在加工制作时根据计算确定钢梁的吊耳，并在构件出场之前已经焊接完成，钢梁的吊耳设置在钢梁重心两侧1/3跨处，如果钢梁的宽度过宽，钢梁须设置四点吊装，以确保钢梁吊装过程平稳安全。2、吊装卡具的选择钢梁吊装需用专用卡具进行吊装，吊装之前检查吊索具完好方能开始吊装。吊索具如图所示：专用卡具3、钢梁吊装安全防护设施钢梁吊装前在钢梁上装上安全绳，钢梁与柱连接后，将安全绳固定在柱上。梁与柱连接用的安装螺栓，按所需数量装入帆布桶内，挂在梁两端，与梁同时起吊见下图。吊装前在钢柱上拉安全绳，以便工人摘钩安装次梁的安全防护，钢梁两端挂溜绳，以便钢梁吊装稳定时使用。钢梁吊装准备图示5.3.3.6钢梁安装允许偏差5.3.3.7二节柱、钢梁及以上吊装1、第二节及以上柱、梁等构件的吊装顺序，构件接头的现场焊接顺序，以及吊装流程、吊装准备、吊点选择及起吊方式、临时固定和测量校正紧固、焊接等与第一节钢柱、梁吊装基本相同，不同点仅有以下几点：（1）第二节及以上钢柱，是通过连接板、螺栓将上下柱的耳板临时固定在一起，经校正调整紧固符合要求后，进行柱节头的全融透焊接或高强螺栓连接。（2）标高的调整：是利用上下柱上耳板的孔经间隙来调整两柱间全融透坡口间隙或增减柱子的长短来调整标高。（3）定位和扭曲的调整，第二节及以上钢柱的定位轴线，一定要从地下或地面控制轴线引上来，并要在下节柱的全部构件安装，栓接、焊接完成并验收合格后进行引线工作，如果提前将线引上来，该层有的构件还在安装，结构还会变动，引上来的线也会变动，这样就保证不了柱子定位为轴线的准确性。（4）上下柱间发生较大的扭转偏差时，可以在上柱和下柱的耳板的不同侧面加减垫板，通过连接板夹紧来调整柱的扭转偏差，但四面要兼顾。2、柱、柱节头安装偏差的调整（1）、标高的调整钢柱标高控制一是按设计标高来控制，二是相对标高来控制，本工程是按照相对表格来控制的，柱子的加工长度偏差，只要不超过规范规定的允许偏差±3.0mm即可。当钢柱吊装就位后，用螺栓和连接板、上下柱的耳板夹紧通过千斤顶、撬棍微调柱间隙量、取上下柱顶预先标高值符合要求后，点焊限制钢柱下落，应考虑到焊缝收缩及压缩变形量，利用耳板螺栓孔径扩大足够的余量调节钢柱制造误差-1.0~+0.5mm以内，柱子安装后，在柱子定或梁上水准测量相对标高，去最合理值为零点，以零点为标准进行换算各标高线，安装中线线控制，将标高测量结果与下节柱顶预检长度对比进行缩合处理。超过5mm对柱顶标高作调整，调整方法：采用临时填塞一定厚度的钢板，但注意不宜一次调整过大，因为过大的调整会带来其它构件节点连接的复杂化和安装难度。（2）、定位和扭转的调整各节柱的定位轴线，一定要从地面控制轴线引上来，并且要在下一节柱的全部构件安装、栓接、焊接验收完成并验收合格后进行引线工作；如果提前将线引上来，该层有的构件还在安装，结构还会变动，引上来的线也会变动，这样就保证不了柱子定位为轴线的准确性。柱-柱纵横十字线校正，为上下柱不出现错口，尽量做到上下柱十字线重合；如果上下柱间发生扭转偏差时，可以在上柱和下节柱耳板的不同侧面加减垫板（垫板厚度0.5-1.0mm），拧紧螺栓，钢柱的十字线偏差每次调整3mm以下，如果偏差过大分2-3次调整。通过连接板内加减垫板并夹紧来调整柱的扭转偏差，但四面要兼顾。（3）、垂直偏差的调整钢柱安装时，垂直偏差尽量校正接近到±0.00m，先不留焊缝收缩量。在安装和校正柱与柱之间的主梁时再把柱子撑开，留出接头焊接收缩量，这是柱子产生的内力在焊接完成和焊缝收缩后也就消失了。高层建筑钢结构对温度很敏感，日照，季节温差，焊接等产生的温度变化，会使它的各种构件在安装过程中不断变动外形尺寸。构件在安装的测量校正工作，尽量安排在日照变化小的早中晚或阴天进行，但不会绝对，否则将会拖延工期。如在温度高时进行校正，需要将温度考虑进去。5.4钢结构焊接方法及主要技术措施5.4.1焊接概况焊接构件形式主要为圆管、箱型及钢板。焊接节点分为圆管柱焊接、圆管柱对接、箱型钢柱焊接、箱型钢柱对接、H型钢梁焊接、H型钢梁与H型钢梁焊接、箱型钢梁对接、H型钢梁对接、箱型钢梁与H型钢梁焊接，埋件板焊接。5.4.2整体焊接顺序本工程钢结构焊接顺序为：先进行钢柱对接焊接，然后进行钢柱与钢梁焊接，再进行钢梁与钢梁焊接。1、箱型构件焊接顺序：两名焊工对称按箭头方向焊接2、H型构件节点焊接顺序：两名焊工同时焊接3、圆管柱节点焊接顺序：两名焊工同时焊接5.4.3焊接材料5.4.3.1焊丝选择材质焊丝型号焊丝直径（mm）Q420BER55-D2φ1.2Q355BJQ·MG70S-6φ1.25.4.3.2CO2气体的选择要求：CO2气体必须采用优等品，并满足下表性能要求：项目要求组分含量（%）CO2含量（V/V）≥99.9液态水不得检出油不得检出水蒸气+乙醇量（m/m）≤0.005气味无异味5.4.4焊接方法本工程采用药皮手工电弧焊和二氧化碳气体保护焊相结合方法进行焊接。1、药皮手工电弧焊：手工电弧焊主要用于定位焊接、打底焊接和一些焊接工作量小且CO2焊接难于施工的位置，针对仰焊位置，宜采用手工电弧焊。2、CO2气体保护焊：现场所有对接、腹板、坡口焊缝全部采用CO2气体保护焊，对于焊接量大容易施工的位置均采用CO2气体保护焊。5.5焊接工艺5.5.1焊接工艺流程5.5.2工艺参数1、梁-梁对接焊焊接层数焊丝直径（mm）电流（A）电压（V）焊丝伸出长度（mm）气体流量（L/min）焊接速度（mm/min）预热温度（度）首层φ1.2220-24024-273055-65400100-150填充层φ1.2260-31030-3325-3055-65340100-150盖面层φ1.222024-2615-2055-65400100-1502、柱-梁对接焊接层数焊丝