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建筑工程中异型钢结构施工技术浅析

建筑工程中异型钢结构施工技术浅析

摘要:要保证异型钢结构的质量,就要合理地应用施工技术,合理安排施工的每个环节,做好全面分析和计划,确保施工达到预期目标。着重研究建筑工程中异型钢结构综合施工技术,以期为大家提供参考。

关键词:建筑工程;异型钢结构;综合施工技术

1异型钢结构概述

钢材可以划分为型钢、线钢、板钢、管钢4个种类,其中在建筑工程中广泛应用的是型钢。目前建筑工程施工质量标准不断提高,对异型钢也有更高的要求,中国的异型钢生产水平大大提高,甚至一些型钢的质量符合国际先进水平。根据不同的断面形状型钢可以划分为2种,即简单的断面型钢和复杂的断面型钢,后者也被称为“异型钢”。异型钢结构采用的材料是异型钢材,由于其使用具有单一性,且有特殊的要求,所以施工中要求精度高,对形状也有很高的要求,这就必然对制作钢的设备有特殊要求。异型钢有特殊的横截面形状,所以施工中不经常使用。建筑施工中应用异型钢,异形钢结构的受力特点为:①受弯构件,钢梁是最常见的受弯构件。②受压构件,柱、桁架的压杆等都是常见的受压构件。要考虑到施工设计以及材料的使用都存在一定的难度,导致资金投入量增加。

2异型钢结构施工特点

建筑行业发展速度不断加快,异型钢结构越来越多,对施工技术也有更高的要求。在异形钢结构施工中,充分掌握其特点非常必要,主要体现在测量异型钢结构存在一定的难度,异型钢结构建筑有较多的质量控制点,施工建筑容易受到外部环境的影响。

2.1合理设置异型钢抗震等级

异型钢结构房屋在确定抗震等级时,需要充分考虑到设防分类、建筑的高度以及烈度,要与计算方法以及构造措施要求相符合。如果房屋高度不足50m,设计的抗震等级为二级、三级、四级;如果房屋的高度超过50m,设计的抗震等级为一级、二级、三级、四级。通常而言,构件的抗震等级应该与结构相同,当某个部位各个部件的承载力都满足2倍地震作用组合下的内力要求时,7~9度构件抗震等级应该允许按照降低1度确定。与混凝土结构相比较,型钢结构对于变形有更大的承受能力,所以不需要设置防震缝。如果在施工中需要将防震缝设置好,对缝的宽度有一定的要求,即要比钢筋混凝土结构房屋宽1.5倍。在对结构类型选择的过程中,需要考虑结构总高度与高宽之间的比值,还要对各种结构类型所具备的抗震性能及逆行分析,明确相互之间所存在的差异,在选择时要满足设计需求。通常而言,如果钢结构建筑的高度低于50m,使用框架结构比较好,也可以使用“框架-支撑”结构型;如果钢结构建筑的高度高于50m,则可以采用一级抗震结构、二级抗震结构,使用消能支撑,即偏心支撑、屈曲约束支撑或者使用筒体结构。

2.2异型钢结构建筑有较多的质量控制点

在异型钢结构施工时,需要充分考虑建筑物结构所具备的特点,制定施工计划,按照计划进行施工。异型钢结构存在特殊性,每根钢管柱都会有不同的倾斜角度,施工技术难度大。控制好异型钢的承重,对提高建筑质量非常重要。对异型钢的承重有效控制,需要进行计算,计算公式如下:RA=RB=P/2Mc=Mmax=Pl/4fc=fmax=Pl^3/48EIθA=θB=Pl^2/16EIP:集中载荷(N);Q:均布载荷(N);R:支座反力,如果是向上的作用方向,即为正(N);M:弯矩,截面的上部需要承受一定的压力,如果是下部受拉则为正(Nm);Q:剪力,通过对邻近的截面有力矩产生,沿着顺时针方向则为正(N);f:挠度,向下变位者为正(mm);θ:转角,如果旋转方向为顺时针则为正;E:弹性模量(Gpa);I:截面的轴惯性矩,m4。需要考虑两个方面的内容,第一个方面是梁的剪切应力;第二个方面是弯曲正应力。通过查阅型钢表可以明确,可用剪切强度的T最大值可以采用以下公式计算:Tmax=Q/Ib[BH^2/8-<(B-b)h^2>/8]式中:Tmax为最大剪切强度。代入剪切强度T,就可以将梁可以承受的载荷最大值计算出来。Q是均布载荷,I是工字钢的截面惯矩,在型钢表中就可以查出为cm^4,B是工字钢截411面宽度的最大值,b是工字钢截面宽度的最小值,h是工字钢截面宽度最小部分的高度,H是工字钢截面宽度最大部分的高度。计算正应力可以应用如下公式:Ysigma=M/WM=最大弯矩=载荷乘距离W=抗弯模量其中,Ysigma是最大应力的允许值,可以得到最大的载荷值。

2.3施工建筑容易受到外部环境的影响

建筑工程建设中,其质量容易受到环境因素的影响,这是由于环境因素影响建筑材料。当建筑物建成后,受到日照、温度以及高空风力的影响,导致建筑材料被磨损,或者出现老化现象。可见,环境因素对异型钢结构建筑会产生很大的影响。由于钢结构对环境有很高的要求,如果环境恶化,建筑物材料的使用寿命就会缩短。所以,建筑施工过程中,需要控制好轴线和标高,并对产生的偏差予以纠正,特别是异型钢建筑,做好施工管理和控制工作非常必要。将异型钢结构施工中所存在的误差控制在规定的范围内,就可以发挥其实用价值。

3异型钢结构施工技术控制措施

某少年宫处于城市中心地带,整个的建筑物高度是32m,占地面积26286.22m2,整个建筑工程的总建筑面积为56086.54m2。工程的主体建筑是钢筋混凝土框架结构,钢结构是作为屋面的骨架和外墙铝板的骨架。建筑的屋面本身就是屋架,为钢管柱与H型钢的组合,钢管柱和钢梁连接节点使用焊接或螺栓连接;墙而为H型钢与圆管组合墙架,墙架随主体大楼外形结构布局,支座节点采用焊接技术连接或者使用螺栓连接,墙面的圈梁与挑梁之间根据具体需要采用其中一个连接方式。中心筒部分所采用的是钢管柱与H型钢梁相结合的结构,筒屋面呈现出的是钢树权造型,呈现出不规则状态。建筑物的外框采用的是铝板幕墙,使用年限为50年。建筑的中心筒部分是由异型树权钢结构与屋面连接,并与钢筋混凝土圆柱连接,屋面荷载会向圆柱中传递。屋面树权结构体系采用的是圆钢管,与屋面H型钢梁结合,构成空间结构体系,采用螺栓连接的方法将钢管柱和梁连接节点连接在一起。屋面结构不再采用常规钢柱支撑,而是使用了树权造型。节点设计多种多样,受力非常复杂。

3.1地脚螺栓施工技术控制

在对地脚螺栓模板定位时,需要使用油性笔在钢模板上将定位十字线画出来,保证重合于柱定位轴线,采用点焊的方法将其固定好。在基础螺栓的安装中,需要在钢套模下的孔中将基础螺栓穿入到钢套模中,插入孔后固定好螺母。锚杆高程控制中,由于锚杆的正确高程影响上部结构的高程,因此高程测量基准必须与土建的初始基准统一。测量锚杆所在的位置时可以使用全站仪,对现场的锚杆定位可以使用土建轴线。如果土建轴线自身没有准确定位,必然会影响上部结构。完成锚杆定位后,使用全站仪可以重复测量锚杆的定位是否准确。固定锚栓,锚栓复测定位准确后,需要点焊钢筋,以保证混凝土振捣器的振动不会引起锚栓的位移。焊接螺钉前,用水平尺检测螺钉的垂直度,使螺钉尽可能垂直。

3.2圆形钢结构吊装

先吊主钢柱(先吊型钢柱,先吊下节),必要时用风绳和倒链固定。固定好上部的钢柱后,采用焊接技术将其固定好。在对钢柱进行吊装的过程中,吊装第一层构件时,要先对框架梁进行吊装,使用螺栓固定,采用点焊技术固定好后对次梁进行吊装。当完成第一层构件的吊装后,就进行第二层构件的吊装。以此类推,直到完成吊装。在吊装每一层构件时,要注重采光顶构件的安装,吊装过程中,需要对框架梁先吊装,之后采用点焊技术固定好,然后对次梁进行吊装。

3.3扇形钢结构吊装

先吊起主钢柱(型钢柱),必要时先吊起下节,用风绳和手拉葫芦固定,固定牢固后再吊起上节钢柱,焊接牢固。左侧构件吊装后,右侧构件按相同的吊装顺序进行吊装。左右构件吊装完毕后,扇形结构内弧区构件按同一吊装顺序进行安装。扇形内弧区构件吊装完成后,扇形内弧区构件按相同的吊装顺序进行安装。

3.4构件连接技术

将钢柱连结到基础上,所采用的是M30锚固螺栓,钢柱之间的连结所采用的是焊接技术,钢梁与钢柱的连结使用了M20高强螺栓,钢梁与钢梁之间的连结使用了M20高强螺栓,结合焊接技术的应用进行有效连接。高强螺栓的使用中需要使用螺栓进行临时固定,如果发现钢柱或钢梁的预留存在偏差,需要做好校正工作,将临时螺栓拧紧,进行打孔处理,对间隙进行检查,然后初拧。按照拧紧顺序,使用角度法做好标记,最后进行最终拧紧。

4结语

建筑设施的规模越来越大,而且不断完善,建筑业在经济领域中占有重要的地位。建筑行业为实现突飞猛进的发展,所投入的资源越来越多,无论是物质资源,还是人力资源,投入量都明显增多。一些新奇造型建筑的应运而生,对施工技术必然有更严格的要求,这就需要对每个施工环节高度重视,选用科学有效的技术方法,保证施工质量符合要求。尤其是异型钢结构,合理使用施工技术,并做好管理控制工作非常必要。

参考文献:

[1]韦先锋,雷耀龙.大跨度空间结构中的钢网架结构设计分析[J].住宅与房地产,2019,527(5):101.

[2]饶孟树.超大型异型钢构设计与施工重难点分析研究[J].广东建材,2020,360(11):54-55+58.

作者:翟亮 单位:中交第四公路工程局有限公司