创鲁班奖钢结构施工施工方案和技术措施

目录TOC\o"1-2"\h\u186321钢结构概况 1302162深化设计 320655(1)整体建模 328728(1)板件焊接剖口、切槽构造设计 416145(2)焊接应力和焊接变形的控制 5221022加工制作及运输 683272.1加工制作概述 6326762.2加工制作保障措施 682352.3加工制作 824624a）焊接H型钢的制作工艺流程 11270772.3涂装方案 1494143钢结构安装 1937011）主入口钢结构安装总体思路 20234292）后入口钢结构安装总体思路 221钢结构概况本工程钢结构包括三部分：主入口钢结构及后入口钢结构及其钢连桥部分钢结构。a）主入口钢结构主入口平面尺寸约为75x113m，屋顶曲面为自由曲面，由三组六榀实腹式钢箱型拱支撑带三角形桁架的钢格栅屋顶，钢拱与地下室顶嵌固，各通过6组V撑与屋面钢格栅连接，屋面钢格栅通过边桁架与主楼采用固定铰连接。b）后入口钢结构后入口平面尺寸约为42x86m,钢结构由两榀向内微倾斜钢拱分别通过4组V形支撑支撑钢格栅屋顶，屋面钢格栅也通过边桁架与主楼采用固定铰连接。2深化设计2.1深化设计原则序号原则内容1以施工设计图纸和技术要求为依据，负责完成钢结构的深化设计，并完成钢结构加工详图的编制。2根据设计文件、钢结构加工详图、吊装施工要求，并结合制作厂的条件，编制制作工艺书包括：制作工艺流程图、每个零部件的加工工艺及涂装方案。3加工详图及制作工艺书在开工前报北京市建筑设计研究院审批，图纸由设计单位确认和批准后开始正式实施。2.2深化设计工作方案加工制作深化图纸的设计：建立结构整体模型→现场拼装分段(运输分段)→加工制作分段→分解为构件与节点→结合工艺、材料、焊缝、结构设计说明等→深化设计详图。(1)整体建模建实体建模前，对设计院提供的相关工程施工图进行仔细的阅读，将图中有不明确或有疑点的问题逐一列出，形成文件资料，并及时以向负责该项目的深化总工程师汇报，在与设计院对问题进行核实后再进，整个工程建模用Xsteel钢结构专业详图设计软件及辅助软件的平台下完成，建模工作可以通过局域网由多人分区分楼层进行，建模时应结合安装方案、制作工艺在模型中就进行构件的分段处理。(2)绘制零件图：根据构件图、节点图、分段等要素绘制零件图，并进行零件编号，列出零件材料清单。(3)照上述步骤完成后，将最后完成图纸的进行“自校—互校—校对—审核—签字”。深化设计流程图1.3深化设计与制作、安装的的结合(1)板件焊接剖口、切槽构造设计根据施工经验及相关工程具体的焊接坡口及切槽构造应根据接头的类型、板件的厚度、板件焊缝的类型、质量等级及相关规范、规程，并结合工厂制作工艺的要求，进行设计。以下为本工程板件焊接剖口的通用图库。(2)焊接应力和焊接变形的控制由于焊接变形直接影响构件、结构的安装及其使用功能，并因承载时产生附加弯矩、次应力而间接影响其使用性能，变形的控制是很重要的。金属焊接时在局部加热、溶化过程中，加热区受热膨胀，而周围的母材还处于冷态或加热温度不高，因而对焊接区受热母材的膨胀其约束作用，焊接区因而受压应力，而母材受拉应力。随着电弧前移，已完成的焊缝和热影响区冷却并收缩，而其周围的母材此时却起了约束其收缩的作用。焊缝及近焊缝区因而受拉应力，而周围的母材金属受压应力。构件焊接时产生瞬时内应力，焊接后产生残余应力，并同时产生残余变形，这是不可以避免的客观规律。由于海棠国际购物中心工程的覆盖面积大、杆件尺寸与单体重量大，特别是受海南气候影响原因，对焊接部位应力的影响大，容易发生收缩，预留长度法补偿焊缝的纵向收缩变形，深化设计在构件放样下料图中应考虑纵向的收缩变形影响。1.4深化设计图纸及清单深化设计的节点构造、放样设计、工艺设计、加工、运输、吊装的分段均应在施工详图中得以体现，施工详图是指导工厂加工及现场安装的有效文件。施工详图包括详图设计说明、埋件平面布置图、构件平面布置图、构件立面布置图、构件图、零件图、构件清单、零件清单、螺栓清单等。2加工制作及运输2.1加工制作概述本工程工厂需加工构件主要为柱子、H型钢梁、桁架的制作，本工程钢结构主要集中在地上部分三层混凝土顶板以上体系结构中。2.2加工制作保障措施(1)原材料采购(2)原材料检验(3)焊接工艺评定规则2.3加工制作(1)钢结构加工制作工艺该机能在冷态下对材料屈服极限在420Mpa以下的金属板材进行矫平，能保证板件下料的精度，同时也能有效的降低板件的轧制应力。性能可矫正板材厚度：16-100mm，矫平辊面宽度：3000mm。矫平精度：平面度≤1.5mm。本工程构件在加工组装前，为保证组装和焊接质量，采取先将所有零件在专用矫平机上先进行矫平处理，使每块零件的平整度控制在每平米1mm之内。同时在钢材矫正过程中还要注意以下事项：编号钢材矫正注意事项1对要进行加工的钢材，应在加工前检查其有无对制作有害的变形(如局部下绕，弯曲等)。根据实际情况采用机械冷矫正或用加热(线加热，点加热)矫正。当采用热矫正时，应注意其热校正加热温度不超过650℃，矫正过程中严禁用水冷却。2低合金结构钢在环境温度低于-12℃时不应进行冷矫正。3矫正后的钢材表面，不应有明显的凹面或损伤，划痕深度不得大于0.5mm，且不应大于该钢材厚度负允许偏差的1/2。放样与号料①放样、切割、制作、验收所用的钢卷尺，经纬仪等测量工具必须经市、部级以上计量单位检验合格。测量应以一把经检验合格的钢卷尺(100m)为基准，并附有勘误尺寸，以便与监理及安装单位核对。②所有构件应按照细化设计图纸及制造工艺的要求，进行计算机放样，核定所有构件的几何尺寸。如发现施工图有遗漏或错误，以及其他原因需要更改施工图时，必须取得原设计单位签字盖章的设计更改通知单，不得擅自修改；放样工作完成后，对所放大样和样杆样板(或下料图)进行自检，无误后报专职检验人员检验，放样检验合格后，按工艺要求制作必要的角度、槽口、制作样板和胎架样板。③划线公差要求：项目允许偏差基准线，孔距位置≤0.5mm零件外形尺寸≤0.5mm④划线后应标明基准线、中心线和检验控制点。作记号时不得使用凿子一类的工具，少量的样冲标记其深度应不大于0.5mm，钢板上不应留下任何永久性的划线痕迹。⑤号料前应先确认材质和熟悉工艺要求，然后根据排版图、下料加工单和零件草图进行号料。⑥号料的母材必须平直无损伤及其他缺陷，否则应先矫正或剔除。切割、下料①切割工具的选用结合本公司工厂设备，板厚8~16mm采取等离子切割。②切割前应清除母材表面的油污、铁锈和潮气；切割后气割表面应光滑无裂纹，熔渣和气测物应除去，剪切边应打磨。③在切割过程中考虑割缝补偿，切割余量如下表所示：钢板切割余量表切割方式材料厚度mm割缝宽度留量(mm)备注气割下料8~162.020~30以上3.0④气割的公差度要求：项目允许偏差零件的长度长度±1.0mm零件的宽度板制H钢的翼、腹板：宽度±1.0mm零件板：宽度±1.0mm切割面不垂直度et≤20mm，e≤1mm；t≥20，e≤t/20且≤2mm割纹缺口深度0.2mm局部缺口深度对≤2mm打磨且圆滑过度。对≥2mm电焊补后打磨形成圆滑过渡⑤工艺参数对气割的质量影响很大，常见的气割断面缺陷与工艺参数的关系如下所示：缺陷类型产生原因图示说明切割面粗糙a、切割氧压力过高b、割嘴选用不当c、切割速度太快d、预热火焰能量过大切割面缺口a、切割过程中断，重新起割衔接不好b、钢板表面有厚的氧化皮、铁锈等c、切割机行走不平稳切割面内凹a、切割氧压力过高b、切割速度过快切割面倾斜a、割炬与板面不垂直b、风线歪斜c、切割氧压力低或嘴号偏小切割面上缘呈珠链状a、钢板表面有氧化皮、铁锈b、割嘴到钢板的距离太小，火焰太强切割面上缘熔化a、预热火焰太强b、切割速度太慢c、割嘴离板件太近切割面下缘粘渣切割速度太快或太慢割嘴号太小切割氧压力太低⑥切割后应去除切割熔渣，对于组装后无法精整的表面，如弧形锁口内表面，应在组装前进行处理。图纸中的直角切口应以15mm的圆弧过渡(如小梁端翼腹板切口)。H型钢的对接若采用焊接，在翼腹板的交汇处应开R=15mm的圆弧，以使翼板焊透。⑦火焰切割后须自检零件尺寸，然后标上零件所属的工作令号、构件号、零件号，再由质检员专检各项指标，合格后才能流入下一道工序。⑧需进行铣削部位，每一铣削边需放5mm加工余量；(2)钢结构制作工艺a）焊接H型钢的制作工艺流程①放样制作样板时用金属划针放样，以确保其样板的精密性和正确性。放样以1：1的比例在样板台上弹出大样，当大样尺寸过大时，可分段弹出。该工程的一些构件只对其节点有要求，则可缩小比例弹出样子，但应注意精度。先以构件的某一水平线和垂直线为基准，弹出十字线，二线必须垂直。然后依据此十字线划出其他各个点及线，并在节点旁注上尺寸，以备复查。交接点处应钉上薄铁皮，用划针划上连接线并用尖锐的样冲或划针轻轻地将点敲出，加以保护。放样结束自检后须经各工种专职检验员检验，以确保各构件加工的几何尺寸、角度和安装接触面等的准确。②下料切割H型钢翼缘板与腹板的接料焊缝应相互错开200mm以上，并与钢架分段接口处及转折处错开500mm以上。下料前严格按工艺详图对照品种、规格、牌号是否一致，必要时请有关人员鉴证，应确认所用材料与图纸要求对应相符时才可切割。钢板的剪切线、气割线必须弹直，当钢板有起伏呈波浪状时应特别注意。下料切割方法有气割、剪切、冲模落料、坡口和锯切，切割前应对钢板或型材进行矫正。对接、焊接钢板或型材必须进行检验和探伤，确认合格后才准切割，不得使一次剪切的宽度超过剪板机的宽度。剪切的长度超过剪板机宽度的料要采取相应的措施。可以放加工余量在剪切后进行刨边或者用自动割刀加工。下料切割尺寸公差应符合手工切割小于±1.5MM，自动半自动切割小于±1.0MM，垂直度应不大于钢板厚度的5%，且不大于±1.5MM标准规范，切割周边要求光滑平整。下料后应对切割面、尺寸公差、切口截面和飞溅物等进行检验，经检合格后进行合理堆放，做上合格标识和编号。③制孔制孔有钻孔、冲孔、气割割孔等几种方法，普遍采用钻孔，另外该工程不重要的节点板、垫板、加强板及角钢拉撑等构件孔可采用冲孔。制孔前先在构件上划出孔的中心线和直径，为了提高效率，可采用涤纶片基的划线模板划线及将数块钢板重叠起来一齐钻孔。钻孔的允许偏差超设计和规范时，不能采用钢块填塞，可采用与因材质相匹配的焊条熔焊后重新制孔。④矫正矫正工作贯穿钢结构制作的全过程。矫正主要采用机械矫正和火焰矫正等方法。因火焰矫正是利用局部受火焰加热后的收缩变形去抵消已经产生的焊接变形，故如果第一次矫正没有达到质量要求范围，可在第一次加热位置再进行火焰矫正，矫正量过大可在反方向再进行火焰矫正，直至符合技术要求，但加热温度要有控制范围。焊焊接H型钢的矫正⑤组立组装下料后的平板由专业放样人员划出中心线、定位线，在组立机上进行点焊定位固定，使其形成图纸所需形状。在组装前，组装人员必须熟悉施工图、组装工艺及有关文件的要求，并检查组装零部件的外观、材质、规格、数量，当合格无误后方可施工。组装定位采用断焊，其断焊长度30-50MM焊缝不大于设计焊缝的2/3，断焊分布均匀，保证有足够的强度和刚度。对大、长、复杂构件必须选择合适的工作平台，放出1：1实样，确认无误后按设定的组装程序工作，使用工具、器具等必须合适可靠，组装的间隙错位、垂直度、角度、平行度要严格控制，并满足规定要求，待检验后才准正式焊接。⑥焊接与再矫正主要采用门式埋弧焊机对组立的H型钢等进行焊接，焊接人员必须持证上岗。焊接时必须根据钢板的规格尺寸按工艺要求选用相应的焊丝、电流、电压和焊接速度。对焊接材料选用要严格按照《钢材焊接焊条、焊丝焊剂选配规定》。该工程构件原则上选用适合各种焊接位置及焊接方式的E43XX焊条，使用前应仔细检查，凡发现有药皮脱落、污损、变质、吸湿、结块和生锈的焊条、焊丝、焊剂等焊材，不得使用。H型钢焊接后，因焊接对钢材进行局部不均匀的加热，而导致焊接应力的产生发生焊接变形。故应进行矫正，矫正在矫正机上进行。⑦喷丸除锈构件成品采用全自动喷丸除锈机进行喷丸除锈，构件的磨擦面经处理后再喷丸并加以保护，磨擦面应规定要求制作，并做抗滑移系数试验，以确保磨擦系数达到要求，经处理的磨擦面不得有飞边，毛刺、焊疤或污损等，喷丸除锈等级应在Sa2.5级（GB8923-88）以上，并保证下下道涂装工程的可靠。⑧涂装及编号底漆采用无机富锌底漆二遍，面漆采用氯化橡胶面漆二遍，要求涂层总厚度不小于150微米。构件经除锈检验验收合格后，必须在返锈前涂完第一道底漆，一般在除锈完24小时内涂完底漆。必须严格根据工程要求在车间对构件进行底层喷涂，做到喷涂均匀，无明显起皱流挂，附着良好，油漆的种类、遍数、涂层的原度应符合设计要求。涂装时应对柱脚底板、高强度螺栓摩擦接合面、现场待焊接的部位相邻两侧各100mm的热影响区及超声波探伤区域等部位应进行保护。涂装完毕后，应在构件上标注构件的原编号，标记可用标签或油漆直接写，必须时可标明重量，重心位置和定位标记，且构件编号宜放置在构件两端醒目处。2.3涂装方案(1)钢构件防腐涂装施工工艺流程(2)涂装施工工艺技术要求涂装前准备构件在涂装前，应按涂装工艺的要求，对构件进行边缘加工，去除毛刺、焊渣、焊接飞溅物及污垢等，并按设计要求对构件表面进行抛丸除锈处理。表面处理要求达到Sa2级，除锈等级按GB8923-88《涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级》。(3)涂装施工工艺施工气候条件的控制①涂装涂料时必须注意的主要因素是钢材表面状况、钢材温度和涂装时的大气环境。通常涂装施工工作应该在5℃以上，相对湿度应在85%以下的气候条件中进行。②以温度计测定钢材温度，用湿度计测出相对湿度，然后计算其露点，当钢材温度低于露点以上3℃时，由于表面凝结水份而不能涂装，必须高于露点3℃才能施工。③当气温在5℃以下的低温条件下，造成防腐涂料的固化速度减慢，甚至停止固化，视涂层表干速度，可采用提高工件温度，降低空气湿度及加强空气流通的办法解决。④气温在30℃以上的恶劣条件下施工时，由于溶剂挥发很快，必须采用加入油漆自身重量约5%的稀释剂进行稀释后才能施工。基底处理①表面涂装前，必须清除一切污垢，以及搁置期间产生的锈蚀和老化物，运输、装配过程中的部位及损伤部位和缺陷处均须进行重新除锈。②采用稀释剂或清洗剂除去油脂、润滑油、溶剂、上述作为隐蔽工程，填写隐蔽工程验收单，交监理或业主验收合格后方可施工涂装施工①防腐涂料出厂时应提供符合国家标准的检验报告，并附有品种名称、型号、技术性能、制造批号、贮存日期、使用说明书及产品合格证。②施工应备有各种计量器具、配料桶、搅拌器按不同材料说明书中的使用方法进行分别配制，充分搅拌。③对于双组份的防腐涂料应严格按比例配制，搅拌后进行熟化后方可使用。④施工可采用喷涂的方法进行。⑤施工人员应经过专业培训和实际施工培训，并持证上岗。⑥喷涂防腐材料应按顺序进行，先喷底漆，使底层完全干燥后方可进行封闭漆的喷涂施工，做到每道工序严格受控。⑦施工完的涂层应表面光滑、轮廓清晰、色泽均匀一致、无脱层、不空鼓、无流挂、无针孔，膜层厚度应达到技术指标规定要求。⑧漆膜厚度是使防腐涂料能够发挥最佳性能，足够漆膜厚度是极其重要的。因此，必须严格控制厚度，施工时应按使用量进行涂装，经常使用湿膜测厚仪测定湿膜厚度，以控制干膜厚度并保证厚度均匀。⑨不同类型的材料其涂装间隔各有不同，在施工时应按每种涂料的各自要求进行施工，其涂装间隔时间不能超过说明书中最长间隔时间，否则将会影响漆膜层间的附着力，造成漆膜剥落。油漆喷涂程序杆件预涂装原材料除锈，喷涂一道底漆(膜厚15—20微米，不影响焊接质量)，然后进行切割下料；构件成型后，隐蔽部位无法除锈，因此要进行预涂装；关键焊接部位除锈后不油漆。①构件正式涂装构件完成以后，对构件表面进行清洁工作；清洁方式：对于尘土，锌盐等，采用高压水龙和钢丝绒，对于油污等，采用有机溶剂。②局部修补受损部位除锈―→除锈部位扩展―→底漆及后续涂层。涂装施工工艺①涂装环境涂装环境温度一般为5℃~40℃；空气相对湿度≤85％；构件表面温度应高于露点温度3。C以上；环境温度<5℃，或空气相对湿度>85％时，应停止施工；空气不流通处施工，应提供强力通风。②配比和混和按组分配比进行组合；喷涂前，将涂料经100目筛网过滤，以防杂质混入。喷涂机的吸入口安装60目的过滤网，以免沉积物堵塞枪嘴；施工时，应不断搅拌，使涂料始终是悬浮液；在高温阳光下施工，易产生“干喷”现象，可适当加入稀释剂；混和好的涂料，必须在6小时内全部用完。③过程注意事项涂装作业应在抛丸除锈后尽快进行，一般不应超过4小时；喷枪不能覆盖的部位应用刷涂；喷涂角焊缝时，枪嘴不宜直对角部喷涂，应让扇形喷雾掠过角落，避免涂料在角部堆积而产生龟裂现象；表干后2小时内，要防止雨水冲刷；涂装好的构件应认真保护，避免践踏或其它污染；吊运过程中，防止钢丝蝇拉伤涂层。④涂层修补损坏部位，打磨至St3级，然后刷底漆；打磨时，应从中心逐渐向四周扩展，边缘形成一定坡度，增强修补层与原涂层之间的结合力；当涂层超过60微米时，应逐道修补，不可一次完成。(4)涂装的质量控制和质量要求①涂装环境：雨、雾、露等天气时，相对湿度应按涂料说明书要求进行严格控制，相对湿度以自动温湿记录仪为准，现场以温湿度仪为准进行操作；②安装焊缝接口处，各留出50mm，用胶带贴封，暂不涂装；③钢构件应无严重的机械损伤及变形；④焊接件的焊缝应平整，不允许有明显的焊瘤和焊接飞溅物；⑤涂层厚度控制的原则⑥凡是上漆的部件，应自离自由边15毫米左右的幅度起，在单位面积内选取一定数量的测量点进行测量，取其平均值作为该处的漆膜厚度。但焊接接口处的线缝、以及其它不易或不能测量的组装部件，则不必测量其涂层厚度。⑦由于物体本身的构造、喷涂工作的管理情况、喷涂工作人员的素质等因素，都会使涂层厚薄不均，因此，要100%保证全部涂层都在规定厚度以上，不单只会大大地增加涂料的用量，实际上也不易办到，唯有按干膜厚度测定值的分布状态来判断是否附合标准。对于大面积部位，干膜总厚度的测试采用国际通用的“85-15Rule”(两个85%原则)。(5)涂装施工成品保护技术措施方案完善的施工技术措施是施工进度和质量的重要保障，本公司依据多年从事大型钢结构防腐工程施工的丰富经验，在充分研读招标书的要求和设计结构的具体特点的基础上，制定了即切实可行又经济有效的适合本项目特点的严密的成品保护技术措施，可保证全部施工严格按施工方案规定的技术要求完成。①防雨措施由于海南地区雨水较多，湿度高，不利于防腐涂料的施工，同时本项目施工时间短，工程质量要求高。因此，必须采取必要的防雨措施，可采取搭设活动涂装棚进行相对封闭施工，来创造可满足防腐施工要求的施工环境。②成品及半成品保护措施工作完成区域及施工现场周围的设备和构件应当很好的进行保护，以免油漆和其它材料的污染。夹具、临近表面、标牌、铭牌、橡胶垫片、工具线、仪表盘等等应当在油漆施工和工作完成后被很好的保护。油漆或其他飞溅物应当使用无损其表面的相应工具、设备和清洁剂从玻璃、夹具、设备、板盖等清除。临近施工区域的电气，电动和机械设备应妥善保护，以免油漆损坏。另外，精密设备应当在施工过程中密封保护。已完成的成品或半成品，在进行下道工序或验收前应采取必要的防护措施以保护涂层的技术状态。(6)构件的标识工艺①根据本工程钢构件制品工程产品的结构形式，标注主要为构件的中心标识、1m标高线标识、工程名称、构件编号和公司名称标记。②钢柱的样冲眼应在制作过程中按工序要求进行标记，由涂装时再进行样冲眼的三角符号标识；构件上的文字标记，由涂装按要求制作文字样板，按文件要求的位置进行文字标记。检查指标为样冲眼及文字样板。③在钢柱两相邻面上距柱上端面及距柱下端面各300mm处作柱中心线标记，在距柱上端面1000mm处作1m标高线；④用于标记中心线及标高线位置的三角形尺寸为边长50mm的等边三角形，其内部填充颜色为白色油漆。检查指标为油漆的颜色及三角符号的规范性。⑤中心线标记及标高线标记中的三角形标记与样冲眼之间的相对位置关系如下：⑥当构件中存在北向标识时，在进行涂装时，应在钢柱北立面上距柱上端面800mm处喷上“北”字，字体为宋体，大小为80×80mm。检查指标为北向标识的方位及文字要求。⑦在进行涂装时，在柱北立面上距柱上端面1200mm处喷上工程名称及构件编号，字体为宋体，字间距为25mm，大小为60×60mm。检查指标为工程名称及构件编号的方位及字体大小。⑧在进行涂装时，在柱北立面的柱中部喷上“XX公司”字样，字体为宋体，字间距为30mm，大小为180×180mm(高×宽)。检查指标为公司名称标识的方位及字体大小。⑨所有标记文字的颜色均为白色，可利用白色油漆。检验指标为油漆颜色。⑩箱型柱中心线标记、标高线标记及各项文字标记的要求如下图所示：3钢结构安装本工程钢结构包括两部分：主入