浅论钢结构建筑发展前景和施工技术.doc
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- 钢结构 建筑 发展前景 施工 技术
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1、- 0 - 目目 录录 绪 论 3 一、钢结构建筑的优点和发展前景3 1、钢结构的优点 3 2、钢结构建筑发展前景分析 4 (1)钢结构建筑结构上的优势 4 (2)钢结构建筑经济性优势4 (3)钢结构建筑发展前景展望5 二、钢结构施工技术6 1、深化设计 7 2、网架加工制作工艺 8 3、涂装施工 16 4、原材料、半成品与成品保护措施 18 5、网架现场拼装、吊装 20 6、钢结构现场涂装 30 致谢辞34 参考文献 35 - 1 - 绪绪 论论 钢结构是指用钢板和热扎、 冷弯或焊接型材通过一定的连接方式 连接而成的能承受和传递荷载的结构形式。钢结构体系具有自重轻、 工业化程度高、安装快捷、
2、施工周期短、抗震性能好、投资回收快、 环境污染少等综合优势,与钢筋混凝土结构相比,用于建造大跨度和 超高、超重型的建筑物特别适宜。在全球范围内,特别是发达国家和 地区,钢结构在建筑工程领域中得到合理、广泛的应用。 钢结构建筑结构形式多样,施工技术各不相同,做好钢结构的施 工技术管理,对保证施工质量和安全、提高经济效益都有很重要的意 义。本文对钢网架施工常用的“地面拼装分块吊装”施工技术进行了 相应的阐述。 一、钢结构建筑的优点和发展前景一、钢结构建筑的优点和发展前景 1 1、钢结构的优点钢结构的优点 钢结构体系具有自重、工厂化制造、安装快捷、施工周期短、抗 震性能好、投资回收快、环境污染少等综
3、合优势,与钢筋混凝土结构 相比,更具有在“高、大、 ”三个方面发展的独特优势,在全球范围 内,特别是发达国家和地区,钢结构在建筑工程领域中得到合理、广 泛的应用。 钢结构建筑相比于传统建筑,有其突出的优点: (1)钢结构配件制作工厂化和机械化程度高,商品化程度高。 (2)现场施工速度快,主要为干作业,有利于文明施工。 - 2 - (3)钢结构建筑是环保型的可持续发展产品。 (4)自重,抗震性能好。 (5)综合经济指标不高于钢筋混凝土结构。 2 2、钢结构建筑发展前景分析、钢结构建筑发展前景分析 (1 1)钢结构建筑结构上的优势)钢结构建筑结构上的优势 a 能合理布置功能区间 利用钢材强度高的特
4、点,设计可采用大开间布置,使建筑平面能 够合理分隔,灵活方便,创造开放式建筑。而传统结构(砖混结构、 砼结构)由于材料性质限制了空间布置的自由,如果开间过大,就会 造成板厚、梁高、柱大,出现“肥梁胖柱”现象,不但影响美观,而 且自重增大,增加造价,购房者在二次装饰时,经常由于自行改变墙 体位置,增加隐患。 b 钢结构建筑空间利用率高 在空间使用率上,钢结构的断面小,与钢筋混凝土结构相比可增加建 筑有效面积 8%左右。在建筑风格上,钢结构建筑也更显灵活丰富, 户内空间可多方案分割,可以满足不同用户的需求。 c 自重、抗震性能好 相同建筑面积的建筑楼层,钢结构自重,根据比较,六层钢结构 建筑的重量
5、, 仅相当于四层砖混结构建筑的重量。 而且钢材具有延性, 能比较好的消耗地震带来的能量,所以抗震性能好,结构安全度高。 (2 2)钢结构建筑经济性优势)钢结构建筑经济性优势 a 施工方便、工期短 - 3 - 钢结构构件,可以实行工厂化生产,现场安装。由于现场作业量 小, 对周围环境污染少, 同时, 施工机械化程度高, 加快了施工速度。 根据统计,同样面积建筑物,钢结构比砼结构工期可缩短 1/3,而且 可节省支模材料。 b 综合造价低 由于自重,基础费用降低,总体用料减少,直接成本降低,建设 工期短,间接费又可减少,所以综合造价低。 c 符合建筑产业化和可持续发展的要求 钢结构适宜工厂大批量生产
6、,工业化程度高,并且能将节能、防 水、隔热、门窗等先进成品集合于一体,成套应用,将设计、生产、 施工一体化, 提高建筑产业化的水平。 另外, 钢材报废后可实现 100 废品再回收利用,所以称“钢结构建筑”为“绿色建筑”毫不为过, 它是适应我们人类可持续发展战略的新型建筑形式。 (3 3)钢结构建筑发展前景展望钢结构建筑发展前景展望 a 适合建筑用的特种钢将不断涌现 随着我国钢铁企业冶炼技术的提高,为适应市场的需求,适合建 筑用的特种钢必将不断的涌现, 多种新型建筑用钢的出现将大力推动 钢结构建筑的发展。 b 国家将重点支持钢结构建筑的建设 钢结构建筑建设在我国才刚刚涉入,我国现在是一个产钢大国
7、, 年产量 3 亿多吨,发展钢结构建筑有很大的潜力。上世纪 90 年代, 国家建设部和国家经贸委一致通过,将“型钢结构建筑建筑通用体系 - 4 - 的开发和应用”作为我国建筑业用钢的突破点,并正式列入国家重点 技术创新项目。这一举措为我国的钢结构发展奠定了基础。如今,由 于国家的宏观调控作用,房市出现了前所未有的低迷,在这个时机推 出钢结构建筑,利用钢结构建筑的优势来吸引市民目光,刺激消费, 增加市场的购买力,有着事半功倍的作用。现在发展钢结构建筑正逢 其时。 c 钢结构建筑建筑技术将不断发展 随着钢结构建筑的发展,钢结构建筑建筑技术也必将不断的成 熟,大量的适合钢结构建筑的新材料也将不断的涌
8、现,同时,钢结构 行业建筑规范、建筑标准也将随之逐渐完善。相信不久的将来,钢结 构建筑必然会给建筑产业和建筑行业带来了一场深层次的革命。 d 发展钢结构建筑是我国建筑产业化的必由之路 建筑产业化是我国建筑业发展的必由之路, 因为这将成为推动我 国经济发展新的增长点。钢结构建筑体系易于实现工业化生产,标准 化制作,而与之相配套的墙体材料可以采用节能、环保的新型材料, 它属绿色环保性建筑,可再生重复利用,符合可持续发展的战略,因 此钢结构体系建筑成套技术的研究成果必将大大促进建筑产业化的 快速发展,直接影响着我国建筑产业的发展水平和前途。 二、二、钢结构施工技术钢结构施工技术 钢结构常见的结构型式
9、有:框架结构、排架结构、刚架结构、网 架结构等。 钢网架是由多根杆件按照一定的网格形式通过节点连结而 成的空间结构。 它具有空间受力合理、覆盖跨度大、 重量轻、 刚度大、 - 5 - 抗震性能好等优点。钢网架广泛用作体育馆、展览馆、俱乐部、影剧 院、食堂、会议室、候车厅、飞机库、车间等的屋盖结构。具有工业 化程度高、自重轻、稳定性好、外形美观的特点。钢网架有下列三种 节点形式:焊接球节点、螺栓球节点、钢板节点。 钢网架施工常用的方法有:高空散装法,高空滑移法、地面拼装 分块吊装法等方法。 本文论述的是螺栓球节点钢网架的地面拼装分块 吊装施工方法。 1 1、深化设计、深化设计 (1)深化设计概述
10、 在尊重设计图纸的基础上, 结合加工厂、 安装现场的条件及特点, 对节点设计进行深化和优化。对整体结构及典型的节点形式进行验 算,从中取出了有代表性的的分块网壳和刚架进行了施工详图绘制。 主要内容为: 1)各类钢结构之间的节点,包括焊接球节点、螺栓球节点、圆 管相贯节点等连接节点图。 2)钢结构与其他结构之间的节点,钢结构与混凝土结构之间的 节点设计。 3)各类结构的末端处理。 4)钢结构伸缩缝的设计。 5)典型螺栓球网架的施工详图。 (2)深化设计的质量保证 采用自审、互审、专业审核三级审核;项目设计人负责自审,项 - 6 - 目设计人之间要进行互审,专业审核人员负责专业审核,同时,由专 家
11、顾问组对钢结构的重大问题进行讨论把关;审核内容包括:原设计 图及变更资料、计算模型及计算书、深化设计三维模型、深化施工图 纸等。对深化施工详图的主要审核项目有: 1) 结构及节点计算模型,计算书; 2) 轴线及标高尺寸; 3) 型材及板材规格尺寸; 4) 材质; 5) 连接节点的正确性及合理性; 6) 螺栓规格尺寸及孔位; 7) 焊缝的正确性及合理性; 8) 视图对应关系及表达的完整性; 9) 与原设计的一一对应关系; 10) 设计变更资料的处理; 11) 整套图纸的完整性。 2 2、网架加工制作工艺网架加工制作工艺 (1) (1) 网架加工制作流程网架加工制作流程 - 7 - (2)(2)螺
12、栓球和配件的订货及加工工艺螺栓球和配件的订货及加工工艺 1 1)加工订货)加工订货 螺栓球的锻造、螺栓及锥头的制作须选择专业厂家供货,供货商 必须选用通过 ISO9000 质量认证的厂家及螺栓标准件厂。 选料必须选用符合设计要求、且有合格资质的钢坯进行锻造,以 保证螺栓球、封板和锥头的加工制作质量。其中螺栓球锻坯采用 45# 钢调质处理。 2 2)螺栓球的工)螺栓球的工艺流程艺流程 圆钢加热 锻造毛坯 正火处理 加工定位螺纹孔及其 - 8 - 平面 加工各螺纹孔及平面 打加工工号 打球号 为了保证加工质量和精度, 将由专业厂家加工螺栓球毛坯并经正 火处理、检验合格后方可进行下一道工序。 3 3
13、)定位孔螺纹孔及其平面的加工)定位孔螺纹孔及其平面的加工 位孔一般指与图纸给出的螺栓球放置状态下与图纸平面相垂直 的孔。其余孔与该孔中心汇交于球心,在图纸平面内水平方向旋转一 定角度,垂直该平面方向旋转一定角度。定位孔是确定螺栓球所有孔 相对位置的基础和保障,因此要确保定位孔的精确度。 定位孔螺纹孔及其平面的加工主要分为四步: a 平面加工:采用普通外圆车刀,为保证加工质量,须根据切深 不同分几次给至图纸给定深度。 b 钻孔:采用固定在车床尾座上的锥柄麻花钻加工。 c 倒角:采用固定在车床尾座上的锪钻加工。 d 内螺纹加工:采用固定在车床尾座上的丝锥加工。 以上四个步骤球坯均在车床上用三爪卡盘
14、一次装卡,连续完成。 4)4)其它各孔及平面的加工其它各孔及平面的加工 其它孔均为与定位在水平和垂直方向上成一定角度的孔。 因此只需将加工完定位孔的螺栓球利用定位孔定为装卡完毕后, 相对定位孔轴线做水平及垂直方向旋转,即可对其进行加工。 其余孔的加工方法与定位孔加工的步骤基本相同, 也分为平面加 工,钻孔,倒角和内螺栓加工四个步骤。不同之处在于: (1)其余孔加工时经初加工的球坯腰果定在车床上专用夹具(见 - 9 - 下图) 上, 此时球坯可在夹具上水平与垂直方向任意角度旋转与固定。 (2)加工用的刀具均固定在车床的三爪卡盘上的专用刀座上 (3)每个其余孔旋转至指定位置装卡完毕后,连续完成上述
15、四个 步骤,然后旋转至下一孔位置,再重复上述四步,直至全部孔加工完 毕方可将螺栓球卸下。 螺栓球专用卡具 5 5)打加工工号及球号)打加工工号及球号 螺栓球加工完成之后,须立即打上加工工号及球号,以便追溯检 查、修整及装配和安装。 依据施工区域的划分,对球进行不同色环的标识,同一区域的球 按所在的行列线位置进行编号标识,编号标识与色环的色彩相同一, 便于包装运输及安装的查找及对安装位置正确性的确认。 (3)(3)网架杆件制作网架杆件制作 为保证钢管加工尺寸精度,采用管子割断坡口机对钢管进行加 - 10 - 工。钢管加工完毕并除锈后与经检验合格的端部零件(螺栓、锥头、 封头、套筒)进行组装。 1
16、 1)材料检验)材料检验 钢管材质应符合设计及碳素结构钢GB/T700-2006 规定的高 频焊管或无缝焊管。 焊接用的焊条、焊剂、焊丝和施工用的保护气体,必须符合图纸 设计要求和建筑钢结构焊接技术规程 JGJ81-2002 以及钢结构 工程施工质量验收规范GBG50205-2001 的规定。检验方法观察检查 和检查出厂合格证、试验报告。 2 2)工艺流程)工艺流程 排版、号料材料验收下料(坡口加工)与封板(或锥头)组装 尺寸及焊缝检验 焊 接 编 号 检查 涂漆 除锈 成品包装 3 3) 放样号料放样号料 (1)所有杆件应按最大长度下料,尽量避免拼接。 (2)杆件下料时,要预留焊接收缩余量和
17、切割量,并做首件试验, 确认无误后方可下料,其长度偏差应在(0 -1)mm 范围内。 杆件下料尺寸公式为: L = L1 (R + r) + (e1 +e2) d + a + c 式中:L杆件下料长度 L1杆件两端球心距离, 以球的外径计算 e1、e2含球量,对于球应取外皮,对于管应取内皮 - 11 - 计算 R、r两球的半径 d焊缝间隙 a焊接收缩余量,须经试验取得 c切割余量,根据切管机刀具的厚度来确定,本工程 中切割余量取 1.0-1.5mm 4 4)切割)切割 (1)网架杆件的切割采用管子割断坡口机进行切割。 (2)切割前应清除钢材表面的油污、铁锈、潮气等。 (3)切割质量要求: 切削
18、面情况 质量要求 表面粗糙度 50S 以下或 0.03mm 缺口情况 不得有缺口、裂纹 与划线误差 + 1.0mm 表面不垂直度 不大于钢材厚度 10%。且不大于 2mm (4)达不到上述标准的要求时,应使用砂轮机打磨光洁,并根据需 要进行堆焊后用砂轮机打磨平整。 5 5)杆件组对)杆件组对 (1)杆件组对应在拼装胎架上进行,胎架制作时要考虑杆件焊接 - 12 - 收缩量。胎架尺寸一般要通过首件试验后确定,一般组对尺寸应大于 实际尺寸的 1-2mm。 (2)杆件组对,要根据图纸要求的封板(或锥头) 、高强螺栓配套 进行。对于同一种钢管,而对有特殊要求的锥头和高强螺栓,组对时 要特别注意,以免错
19、装,造成隐患。 (3)杆件组对后,钢管与封板(或锥头)间进行点焊。点焊时应 注意焊点不宜太多,一般点焊三处。 (4)在杆件组对点焊后(或焊接后) ,将无纹螺母与紧定螺钉配装 好。 (5)在大管径杆件组对时,应注意高强螺栓的固定,以防掉入管 中。一般用 22#铁丝将高强螺栓临时固定,如图所示: 6 6)组装)组装 杆件的组装包括杆件与封板、锥头、套筒、螺栓球的组对。 (1)组装前先检查组装用的零件的编号、材质、尺寸、数量和加 工精度是否符合图纸和工艺要求,确认后进行装配。 (2)装配用的工具必须经计量检测合格。组装平台必须平整,并 焊肉 22号绑线 高强螺栓 钢管 锥头 - 13 - 具有强度、
20、刚度好,经检验合格方可应用。 (3)构件组装要按工艺流程进行,零件连接处焊缝两侧 50-100mm 范围内的油污、铁锈等清理干净,装配时要认真控制好各零件安装位 置和角度,避免进行敲打和强制装配。 (4)杆件组对应在专用胎具上进行。 7 7)焊接)焊接 杆件的焊接除了依据“钢结构加工焊接方案”外,还须符合下列 要求。 (1)杆件与封板、锥头、套筒的焊接在专用转胎上进行旋转焊接, 以保证焊缝质量符合设计及规范要求,杆件的长度偏差应在1mm 的 范围内。 (2)焊接时,坡口为 55的 V 型坡口,采用 CO2 气体保护焊,并 进行 100%超声波探伤检查,以保证杆件的拼接质量。 8 8)标识)标识
21、 杆件制作完成之后,须立即打上加工工号及杆件号,以便追溯检 查、修整及装配和安装。 (4)(4)支座制作工艺支座制作工艺 1)1)支座制作工艺流程支座制作工艺流程 支座的肋板和底板下料 支座底板钻孔 支座肋板与底 板、支座肋板与肋板、螺栓球与肋板和底板组对及焊接 除锈 防腐油漆 2)2)划线号料划线号料 - 14 - 放样前先根据垫板尺寸要求进行排版,以节约原材料。根据排版 图在钢板上划线放样,在切割线和刨边线打上样冲眼。测量用钢尺、 钢卷尺等测量仪器必须是经鉴定合格并在有效期内。 3)3)切割切割 支座的肋板和底板切割采用数控火焰切割机进行切割, 以保证尺 寸精度。 4)4)焊接焊接 支座肋
22、板与底板、 支座肋板与肋板以及螺栓球与肋板的焊接采用 CO2 气体保护焊,焊接材料为药芯焊丝 E71T-1,并且采用厚板焊接工 艺进行焊接,且焊前须进行预热,要求焊缝缓慢冷却。 为减少焊接变形应采取如下措施: (1)下料装配时预留焊接收缩余量。 (2)装配前,矫正每一构件的变形,保证装配公差要求。 (3)使用必要的装配胎架、工装夹具。 (4)同一构件上尽量采用热量分散,对称分布方式施焊。 (5)先组焊成部件再组成构件,来减少焊接应集中。 3 3、涂装施工、涂装施工 1 1) )除锈除锈 (1)采用喷砂除锈方式,除锈等级达到 Sa2.5 设计要求,并且符 合 GB8923涂装前钢材表面锈蚀等级和
23、除锈等级的有关规定。 (2)除锈前应将构件表面的毛刺、水分、杂物和焊疤等清除干净。 (3)除锈达到标准后必须将构件表面清扫或用压缩空气吹净,进 - 15 - 行中间质量检查验收,合格后运至涂漆现场涂刷油漆。 2)2)涂装涂装 2.1 涂装的环境条件: 原则:涂装施工依据招标文件的防腐方案,结合产品说明书要求 或技术工程师的施工建议或指导进行。 在涂装的全过程中,应确保以下环境条件: 钢材表面清洁、干燥; 相对温度不超过 85; 施工环境温度不得低于 5; 钢板表面温度应至少高于露点温度 3。 2.2 涂装施工 (1)收到合格的喷砂工件后,用干净的压缩空气吹和刷子扫等方 法清除表面的灰尘等杂物,
24、使待涂表面干燥、清洁。 (2)喷涂油漆必须在钢板氧化前进行,如氧化已发生,必须重新 喷射处理至所要求的标准。 (3)已涂工件的保护:已涂工件无论在工厂翻、移动或是在运输 或吊装过程中均应用采有效保护措施,以防止涂层损伤、破坏,尽量 减少现场的修补工作量。 (4)油漆涂层的检验 油漆涂层的检验要求 油漆涂层外观质量检验要求: 表面平整, 无气泡、 起皮、 流挂、 漏涂、龟裂等影响涂层寿命的缺陷。 - 16 - 油漆涂层厚度检验要求:符合图纸对各道涂层设计厚度的要 求。 油漆涂层附着力检验要求:附着力应符合图纸设计的要求。 (5)油漆涂装检验后处理 经检验合格后的产品,应由检验员向甲方监理报验,经
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