1 工程概況
本工程總建筑面積10757.68 m2 ,跨度為57m(24m + 18m + 15m) ,長(zhǎng)度為228m ,設(shè)兩道伸縮縫,柱間距為6m ,檐口標(biāo)高14.4m。廠房結(jié)構(gòu)為實(shí)腹門式剛架,柱腳剛接。內(nèi)設(shè)10 t 、20 t 行車各3 臺(tái),鋼材采用16 Mn、Q235 - AF ,高強(qiáng)度螺栓采用H2T2B (10.9 級(jí)) 承壓型。屋面、墻體檁條均采用C 型鋼檁條,彩板均采用BHP 公司產(chǎn)品,屋面外板采用G550 鍍鋁鋅本色板,墻面外板采用G550 鍍鋁鋅保潔板,內(nèi)板均采用G550 鍍鋁鋅本色板。工程的難點(diǎn)為焊接H 鋼焊縫質(zhì)量的控制、構(gòu)件幾何尺寸的控制、高強(qiáng)度螺栓安裝質(zhì)量的控制、屋面防水質(zhì)量的控制。
2 主要施工方法
根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件和工程特點(diǎn),決定鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件、彩板在工廠加工,用汽車運(yùn)輸至現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行拼裝、安裝。鋼結(jié)構(gòu)的主構(gòu)件均為焊接H型鋼, 總重量達(dá)7000 kN ,單根構(gòu)件重量5～15kN 不等,其中立柱123根,抗風(fēng)柱8 根,行車梁174根,屋面梁378根,在焊接H型鋼流水線上加工。
鋼結(jié)構(gòu)附件以檁條為主, 總重量達(dá)1500 kN , 為160 型檁條,在檁條機(jī)上加工。屋面外板、內(nèi)板共計(jì)21 200m2 ,墻面外板、內(nèi)板共計(jì)16200m2 ,在彩板成形機(jī)上加工。
現(xiàn)場(chǎng)鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件采用起吊力為160 kN 的吊車吊裝,主鋼結(jié)構(gòu)采用兩臺(tái)起吊力各為350 kN 吊車吊裝,附件安裝采用提升力為20 kN 的卷?yè)P(yáng)機(jī)提升。安裝高強(qiáng)度螺栓采用全自動(dòng)扭力扳手。彩板采用起吊力為350 kN 的吊車進(jìn)行提升,采用電動(dòng)自攻螺釘槍安裝。
鋼結(jié)構(gòu)制造技術(shù)主要是焊接H 鋼的制造,其中控制主焊縫全自動(dòng)埋弧焊的焊接質(zhì)量為關(guān)鍵技術(shù)。
3.2.1 焊接變形的控制
自動(dòng)埋弧焊電流大,熱量高,構(gòu)件易產(chǎn)生變形(翼緣板角變形;H 鋼的縱向彎曲;H 鋼扭曲變形) 。
針對(duì)上述問(wèn)題主要采取以下技術(shù)措施:
(1) 針對(duì)焊接工作的需要自行制作了一個(gè)專用的工作臺(tái),將H 鋼的四條縱向角焊變?yōu)榇魏?以保證焊縫的焊透,提高焊接質(zhì)量,減少熔敷金屬。這是對(duì)焊接變形的第一步控制。
(2) 根據(jù)翼緣板與腹板的不同配置調(diào)整焊接參數(shù),將角變形控制在3 mm 以內(nèi),然后用翼緣矯正機(jī)對(duì)其進(jìn)行校正。
(3) 縱向彎曲是由于H 型鋼單邊受熱產(chǎn)生的殘余應(yīng)力分布不均造成的。通過(guò)實(shí)驗(yàn)決定利用后續(xù)焊縫的殘余應(yīng)力平衡上道焊縫的殘余應(yīng)力的辦法,即第1、2道焊縫焊接時(shí),電流調(diào)至下限值,第3 道焊縫焊接時(shí),電流調(diào)至平均值,在最后一道焊縫焊接時(shí),將電流調(diào)至上限值,以期消除變形。如采用上述措施后仍有少量變形,則在后續(xù)工序中用火焰法予以校正。
(4) 扭曲變形與縱向彎曲產(chǎn)生的原因大致相同,因此,也是通過(guò)合理調(diào)整焊接順序,以后續(xù)焊縫的殘余應(yīng)力來(lái)平衡前面的焊接殘余應(yīng)力。
3.2.2 自動(dòng)埋弧焊的焊接參數(shù)的確定
(1) 焊絲直徑:在焊接電流、電壓和速度不變的情況下,焊絲直徑將直接影響焊縫的熔深。隨著焊絲直徑的減少,熔深將加大,成型系數(shù)減小。
(2) 焊接電流:對(duì)焊縫熔深大小影響最大的因素是焊接電流。隨著焊接電流的增大,熔深將增加。
(3) 電弧電壓: 電弧電壓低時(shí),熔深大、焊縫寬度窄;電弧電壓高時(shí),熔深淺、焊縫寬度增加;過(guò)分增加電壓,會(huì)使電弧不穩(wěn),熔深減少,易造成未焊透的現(xiàn)象,嚴(yán)重時(shí)還會(huì)造成咬邊、氣孔等缺陷。
(4) 焊接速度:如焊接速度增加,焊縫的線能量減少,使熔寬減少、熔深增加,然而繼續(xù)加大焊接速度,反而會(huì)使熔深減少,焊接速度過(guò)快,電弧對(duì)焊件加熱不足,使熔合比減少,還會(huì)造成咬邊、未焊透及氣孔等缺陷。
3.2.3 構(gòu)件變形的校正及幾何尺寸的控制
在焊接H 鋼生產(chǎn)中對(duì)構(gòu)件變形的校正,主要采用三種方法:火焰校正法、機(jī)械校正法和反變形法。
(1) 機(jī)械校正法主要校正翼緣板的角變形,在專用的翼緣矯正機(jī)上,通過(guò)機(jī)械力進(jìn)行反復(fù)的強(qiáng)制性校正,直到角變形量符合標(biāo)準(zhǔn)為止。
(2) 火焰校正法主要用于校正H 鋼的縱向彎曲變形,在拱起的一側(cè)用火焰加熱至850 ℃～900 ℃,在翼緣板上進(jìn)行條形加熱,在腹板上進(jìn)行三角形區(qū)加熱,加熱后用冷水進(jìn)行跟蹤冷卻。加熱時(shí)根據(jù)不同的變形量,控制加熱區(qū)的大小和加熱的溫度,以防校正過(guò)量和出現(xiàn)過(guò)燒現(xiàn)象。
(3) 反變形法用于控制端頭板焊接變形。在端頭板焊接前,在施焊部位的反面用大號(hào)氣焊槍進(jìn)行烘烤,產(chǎn)生殘余應(yīng)力,待正式施焊時(shí)達(dá)到焊接殘余應(yīng)力平衡。最終實(shí)現(xiàn)端頭板的平整。
3.3 鋼結(jié)構(gòu)安裝技術(shù)要點(diǎn)
3.3.1 定位測(cè)量
依據(jù)設(shè)計(jì)資料,對(duì)基礎(chǔ)的水平標(biāo)高、軸線、柱間距進(jìn)行復(fù)測(cè)。在基礎(chǔ)頂面標(biāo)明縱橫兩軸線的十字交叉線,作為安裝立柱的定位基準(zhǔn)。
3.3.2 立柱安裝
為消除立柱長(zhǎng)度制造中的誤差對(duì)立柱標(biāo)高的影響,吊裝前,從牛腿上平面向下量1 m 作為理論標(biāo)高的截面,標(biāo)出明顯標(biāo)記,用作調(diào)整立柱標(biāo)高的基準(zhǔn)。在立柱底板的上表面,標(biāo)出通過(guò)立柱中心的縱橫軸十字交叉線,用作立柱安裝定位的基準(zhǔn)。安裝時(shí)將立柱上與基礎(chǔ)上十字交叉線重合,先用水平儀以立柱上理論標(biāo)高處的標(biāo)記為準(zhǔn)校正立柱的標(biāo)高,然后用墊塊墊實(shí),擰緊地腳螺絲。再用兩臺(tái)經(jīng)緯儀從兩軸線方向校正立柱的垂直度,達(dá)到要求后使用雙螺帽將螺栓擰緊。對(duì)于單根不穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的立柱,可借助加風(fēng)纜臨時(shí)保護(hù)措施。對(duì)于設(shè)計(jì)有柱間支撐的立柱,可借助安裝柱間支撐,以增強(qiáng)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。
3.3.3 吊車梁安裝
吊車梁安裝前,應(yīng)對(duì)其進(jìn)行檢查,當(dāng)變形不超限時(shí)才能安裝。吊車梁?jiǎn)纹跹b就位后應(yīng)及時(shí)與牛腿用螺栓連接,并將梁上緣與柱之間的連接板連接,用水平儀和經(jīng)偉儀照準(zhǔn)調(diào)整,符合要求后將螺栓擰緊。
3.3.4 屋面梁安裝
屋面梁在地面拼裝前應(yīng)對(duì)構(gòu)件進(jìn)行檢查,當(dāng)構(gòu)件變形不超限、高強(qiáng)度螺栓連接摩擦面沒(méi)有泥沙等雜物并確認(rèn)摩擦面平整、干燥時(shí),方可在地面拼裝。拼裝時(shí)采用無(wú)油枕木將構(gòu)件墊起,構(gòu)件兩側(cè)用木杠支撐,以增強(qiáng)穩(wěn)定性。屋面梁的拼裝以兩柱間作為一單元,單元拼接后要檢驗(yàn): ①梁的直線度; ②與其它構(gòu)件(例如立柱) 聯(lián)結(jié)的螺栓孔的間距尺寸。調(diào)整檢驗(yàn)達(dá)到要求后,擰緊高強(qiáng)度螺栓。
3.3.5 附件安裝
屋面檁條、墻檁條安裝同時(shí)進(jìn)行。檁條安裝前,對(duì)構(gòu)件的變形情況進(jìn)行檢查,如有超限進(jìn)行處理,清除構(gòu)件表面油污、泥沙等。將數(shù)根檁條作為一組,一起吊裝,在一跨安裝完畢后,檢查檁條坡度。要求檁條的直線度控制在允許偏差范圍內(nèi),否則利用連接螺栓(必要時(shí)加墊塊) 加以調(diào)整。
3.3.6 復(fù)檢調(diào)整、焊接、補(bǔ)漆
吊裝完畢后對(duì)所有構(gòu)件復(fù)檢、調(diào)整,達(dá)到設(shè)計(jì)要求后,進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)施焊,對(duì)構(gòu)件油漆損壞處進(jìn)行修補(bǔ)。
3.4 高強(qiáng)度螺栓安裝工藝
高強(qiáng)度螺栓應(yīng)能自由地穿入孔內(nèi),不得強(qiáng)行敲打,不得氣割擴(kuò)孔。高強(qiáng)度螺栓采用帶有計(jì)數(shù)器的電動(dòng)扳手從中央向外(對(duì)一構(gòu)件) 擰緊,分初擰和終擰。初擰扭矩應(yīng)為終擰扭矩的50 %。終擰扭矩按下式計(jì)算:
TC= K ·PC ·d ,
PC= P +ΔP
式中 TC———終擰扭矩(N·m) ;
P ———高強(qiáng)度螺栓設(shè)計(jì)預(yù)拉力(kN) ;
ΔP ———預(yù)拉力損失值(kN) ,取0.1 P ;
d ———高強(qiáng)度螺栓螺紋直徑(mm) ;
K ———扭矩系數(shù),取0.10～0.15 。
在終擰1 h 以后至24 h 以內(nèi),檢查螺栓扭矩,如在扭矩理論值的±10 %范圍內(nèi)視為合格。
高強(qiáng)度螺栓接觸面的間隙若小于1.0 mm 時(shí)可不處理;若在1.0～3.0 mm 的范圍內(nèi),可將高出的一側(cè)磨成1∶10 斜面,打磨方向與受力方向垂直;若大于3.0mm 可加墊板處理。
3.5 彩板安裝工藝
3.5.1 彩板進(jìn)場(chǎng)
堆料處用枕木墊起,上面鋪塑料布,將彩板按規(guī)格分類堆放、標(biāo)識(shí)。
用吊車卸料,并用專用彩板的吊具,防止外表油漆損傷和彩板變形。
3.5.2 屋面安裝
屋面板安裝前,先在檁條上搭設(shè)人行走道,吊裝時(shí)不得損壞板形。
(1) 屋面板的安裝: ①?gòu)囊粋?cè)山墻往另一側(cè)山墻采用拉線定出檐口控制基準(zhǔn)線,并每隔12 m 設(shè)一控制網(wǎng)線; ②確定安裝方向后,把山墻邊的封口板安裝固定好,接著將第一塊安裝就位,并用自攻螺釘將其緊固在檁條上。要保證與檁條垂直。
(2) 屋脊堵頭及屋脊板的安裝: ①放線定位第一塊屋脊板的起始基準(zhǔn)線,順安裝方向定出屋脊堵頭及屋脊堵頭兩邊線的安裝控制線; ②安裝屋脊堵頭板。堵頭板與壓型板接觸部位涂滿防水膠,然后安裝定位并用拉鉚釘固定,以防水膠將固定件密封防止?jié)B漏,依次安裝后續(xù)堵頭; ③在起始基準(zhǔn)線和控制線安裝第一塊屋脊板。在屋脊板上測(cè)量劃出彎折擋水板的定位板,用剪刀剪口,將屋脊板用規(guī)定的拉鉚釘固定于壓型板上,以防水膠將固定件密封,依劃出的彎折定位線彎折擋水板; ④在第一塊壓型板上測(cè)量出第一塊的搭接定位線,在板的搭接部位涂防水膠,安裝第二塊屋脊板調(diào)整定位,并在第二塊板上量出彎折擋水板的定位線,用剪刀剪口,將第二塊用拉鉚釘固定于壓型板上,用防水膠將固定件密封,依劃出彎折定位線彎折擋水板。用以上方法逐步安裝。
(3) 泛水、包角板的安裝: ①放線定出第一塊的起始基準(zhǔn)線,沿安裝方向確定板兩邊的控制線; ②安裝第一塊,依基準(zhǔn)線和控制線安裝第二塊板調(diào)整定位,固定在固定板上,以防水膠將固定件密封以防滲漏; ③在第一塊板上測(cè)量劃出第二塊板與第一塊板的搭接定位線,在板的搭接部位涂防水膠,安裝第二塊板調(diào)整定位,固定件固定并涂防水膠密封,依次安裝第二塊及后續(xù)板。
3.5.3 采光帶的安裝
采光帶的安裝是屋面防水的關(guān)鍵部位。在采光帶復(fù)合側(cè)邊安置鋁門框,把厚10 mm 的無(wú)色陽(yáng)光板直接擱置在鋁門框上,中間加防水壓條,在采光帶上部用防水自攻螺釘固定,并在兩側(cè)涂抹防水密封膠。采光帶選用3m 或6m 長(zhǎng),在采光帶縱向搭接處,下墊檁條支架,在搭接口部位,下設(shè)墊板,上加蓋板,均用防水密封膠與采光帶粘結(jié),然后用防水自攻螺釘將其緊固,確保采光帶的防水效果和抗風(fēng)強(qiáng)度。
3.5.4 墻面板安裝
檢查墻檁條的垂直度,若不夠垂直,應(yīng)用臨時(shí)支撐將檁條調(diào)平,待墻板安裝好后再將其拆除。
搭設(shè)活動(dòng)式腳手架,用專用吊繩將墻面板吊至安裝位置。墻面采用瓦楞組裝,先安裝磚墻上的泛水板,第一片墻板安裝前應(yīng)在墻梁上放線,保證墻面板波紋線的垂直度。第二片墻板必須扣在第一片墻面板的波峰并用帶防水的自攻螺釘固定,用防水帽蓋好,然后依次安裝,要求所有自攻螺釘橫平豎直。
