引言
钢结构作为当前工程建设中最广泛采用的结构形式,结构自重轻,强度高,塑性好,且由于钢材本身的性质,利用传统力学方法可以很好地模拟工程受力情况,在现代建筑中被广泛的引用。作为钢结构中重要一环的钢框架支撑系统,不仅在安装施工过程对结构起到支撑固定作用,在使用阶段也能为承受地震荷载,抵抗结构变形起到一定的作用。
1工程概况
1.1 建筑结构概况
北京城市副中心行政办公区169地块项目位于北京市通州区潞城镇,总建筑面积约66839㎡,建筑主要功能为市属办公用房。地下三层采用混凝土框架-剪力墙结构,地上八层采用钢结构框架-中心支撑结构。
1.2 钢结构概况
本工程钢结构地上为钢框架中心支撑结构,地下为框架-剪力墙结构。地下部分施工区域同土建施工区域,地上施工区域根据层高及地下施工顺序分为A-1、A-2(一字型办公用房)、B-1、B-2(L型办公用房)、C-1、C-2、C-3(裙房)、D(会议室),其中A、B区地上8层,C区地上2层,D区地上2层。
图1 钢框架中心支撑节点
2 钢框架支撑结构发展趋势
目前,国内对钢框架支撑系统的研究相对较少,李永佳和冯建桥[1]针对筒形尖顶粮仓结构施工困难的问题,设计出伞形钢结构支撑系统,即利用提前搭设好的支撑平台,从上往下进行支撑系统的施工;康劲松[2]对主体结构是大悬挑的工程的支 撑系统做了研究,最后设计出组合式钢结构支撑系统,并利用 有限元软件进行验算;张伟[3]结合工程实例以及国内外众多经验,对钢结构厂房的支撑系统的设计做了系统的分类和介绍;陈水荣等[4]考虑到当前钢结构建筑混凝土楼板现浇施工过程 中钢支撑系统存在的缺陷,研发了一套拆卸式支撑系统,具备容易安装(对工人技能要求低),施工效率提高(缩短工期)。
3 加工安装工艺流流程及要点
3.1 安装工艺流程
施工准备→框架结构现场吊装→高强螺栓安装→钢柱、 梁构件安装校正→次结构现场安装→结构验收→防腐防火涂料施工。
3.2 安装要点
3.2.1 钢框架吊装
下面主要介绍主结构柱梁的安装施工,次结构步骤相似。
1)框架柱安装
(1)框架柱安装工艺
采用当前钢结构工程中普遍使用的地脚螺栓,通过其安装固定钢柱,效果良好。
(2)框架柱基础与预埋件检查验收①框架柱基础验收:钢框架结构进行正式安装施工前,必须对钢柱基础进行检查,并做好检查记录。②基础主轴线的复验:根据事先确定的地面控制点,检查框架结构纵向、横向主轴线位置;接着以纵向、横向主轴线为基准检查其他基础轴线,检查完毕后在基础预埋板上标出十 字中心线。③预埋地脚螺栓位置相对钢框架结构主轴线的复验:钢柱吊装施工前,须对各个预埋地脚螺栓的标高和相对位置做检查。④柱底垫板的准备:个别钢柱柱脚基础预埋板存在厚度 不够,水平度偏差等情况,故应准备若干110mm×110mm×10mm钢垫板来调整预埋板的标高和水平度。依据规范要求,钢柱柱脚基础预埋板的水平度应控制在L/1000。
2)框架梁安装工艺
(1)梁柱接头轴线标高复测:在框架梁的正式吊装前须对框架柱梁接头处标高及轴线位置做再次检查,并弹出框架梁中心线,方便此后的框架梁吊装就位。
(2)梁吊点位置应设置橡胶垫,以保证梁体表面不被破坏,梁体两端应设置控制长绳以便在吊装过程中控制梁体。
(3)框架梁吊装就位,利用机械千斤顶和撬杠调整钢梁的 位置,直到标高、轴线符合要求。再对框架梁进行焊接连接。
4.2.2 高强螺栓安装
1)技术要求
(1)连接处构件接触面的处理:高强螺栓所连接的构件的摩擦面应无异物、锈迹等。如果摩擦面不符合上述规定,则利用钢丝刷清除。特别注意的是:雨天禁止高强螺栓安装作业,下一次作业也必须在接触面完全干燥后进行。
(2)高强螺栓安装时应控制其长度,防止出现螺栓插入深度不足导致的连接强度不够的问题,按规范套用选取螺栓长度。
2)高强螺栓进场检验、保存
(1)高强螺栓进入现场入库保存要保证防锈。螺栓表面有 螺纹损伤或者螺帽厚度差过大等情况不得使用。螺栓表面应始终保持干净无杂屑、干燥无锈蚀。
(2)高强螺栓的型号应根据结构设计受力计算,满足相应的设计规范确定,高强螺栓使用前必须测试施工扭矩。
(3)紧固程序
①高强螺栓紧固可分成初拧和终拧2个步骤,必须逐步进行,不可跳过。第一步为初拧,紧固至该螺栓设计能承受的预拉力值的60%或者终拧扭矩的50%左右。第二步即终拧,也就是完全紧固住高强螺栓。值得注意的是,所有高强螺栓的紧固(初拧和终拧)都得按预先规定的顺序操作,目的是保证各高强螺栓个体的均匀受力。②最后阶段应逐一检查高强螺栓的拧紧情况,确保不出现疏漏未拧或未拧紧的情况。
4.2.3 钢柱、钢梁的安装校正
1)钢柱校正
钢柱校正的步骤为按标高、位移和垂直度的顺序进行逐一调整。
(1)标高的调整:首先通过水准仪的测量,在预埋地脚螺栓 上做出标高记号线,再调节调整螺母的高度以便钢柱架至螺母上符合设计标高的规定,如若仍旧不满足标高,则多加垫钢垫片,钢垫片还能调整垂直度。
(2)钢柱安装就位以预先标记好的三侧面框架柱中心线 与预埋基础轴线重合为准。校正是通过柱脚螺栓和缆风绳的配合实现。通过放置于梁互相垂直的轴线上的两经纬仪照准 钢柱柱顶的标尺并读数,根据读数值确定校正方向,当两垂直方向均调整完毕后,再次紧固柱脚螺栓并收紧柱顶的4根缆风绳。
2)钢梁校正
钢结构中的框架梁在吊装就位后便进行校正,校正以后才能用高强螺栓紧固或焊接。以下就梁面标高、平面位置和梁 体垂直度展开论述。
(1)标高的校正。通过水准仪测量钢梁两端的标高,当两者标高差过大时,则需要对一端进行调整,利用机械千斤顶顶起标高小的一端至设计标高。
(2)平面位置的校正
首先在钢梁梁体上标记出钢梁的中心线,然后将一根钢 丝沿两端中点连线放置并拉紧,解除钢梁的初步固定,再调整钢梁位置,使钢梁中心线与钢丝重合。
4 结语
本施工技术根据现场实际情况对施工现场进行功能区布置,并对施工区域进行分块,结合施工进度计划确定各分块区域的施工顺序;多型号汽车吊和塔吊相配合,根据吊件的重 量和施工位置灵活选用,既能保障施工,又能不浪费资源;大部分构件都在工厂加工制作,即构件的切割、钻孔等施工工艺精度高,保证了构件质量,且现场安装工期缩短,具有明显的经济效益。
参考文献(黑小五加粗)
[1] 李永佳,冯建桥.浅圆仓斜顶伞形钢结构支撑系统施工技术[J].建 筑施工, 2017, 39(3):313-315.
[2] 康劲松.结构大悬挑组合钢结构支撑系统施工应用[J].四川建材,2014(1):50-53.
[3]张伟.轻型钢结构厂房支撑系统的设计[J].建筑钢结构进展, 2003, 5(3):48-52.
[4] 陈水荣,杨春峰,卞晓芳,等.新型钢结构现浇混凝土楼板施工支撑系统的研究[J].钢结构, 2012, 27(2):39-41.