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摘要:要保證異型鋼結構的質量,就要合理地應用施工技術,合理安排施工的每個環節,做好全面分析和計劃,確保施工達到預期目標。著重研究建筑工程中異型鋼結構綜合施工技術,以期為大家提供參考。
關鍵詞:建筑工程;異型鋼結構;綜合施工技術
1異型鋼結構概述
鋼材可以劃分為型鋼、線鋼、板鋼、管鋼4個種類,其中在建筑工程中廣泛應用的是型鋼。目前建筑工程施工質量標準不斷提高,對異型鋼也有更高的要求,中國的異型鋼生產水平大大提高,甚至一些型鋼的質量符合國際先進水平。根據不同的斷面形狀型鋼可以劃分為2種,即簡單的斷面型鋼和復雜的斷面型鋼,后者也被稱為“異型鋼”。異型鋼結構采用的材料是異型鋼材,由于其使用具有單一性,且有特殊的要求,所以施工中要求精度高,對形狀也有很高的要求,這就必然對制作鋼的設備有特殊要求。異型鋼有特殊的橫截面形狀,所以施工中不經常使用。建筑施工中應用異型鋼,異形鋼結構的受力特點為:①受彎構件,鋼梁是最常見的受彎構件。②受壓構件,柱、桁架的壓桿等都是常見的受壓構件。要考慮到施工設計以及材料的使用都存在一定的難度,導致資金投入量增加。
2異型鋼結構施工特點
建筑行業發展速度不斷加快,異型鋼結構越來越多,對施工技術也有更高的要求。在異形鋼結構施工中,充分掌握其特點非常必要,主要體現在測量異型鋼結構存在一定的難度,異型鋼結構建筑有較多的質量控制點,施工建筑容易受到外部環境的影響。
2.1合理設置異型鋼抗震等級
異型鋼結構房屋在確定抗震等級時,需要充分考慮到設防分類、建筑的高度以及烈度,要與計算方法以及構造措施要求相符合。如果房屋高度不足50m,設計的抗震等級為二級、三級、四級;如果房屋的高度超過50m,設計的抗震等級為一級、二級、三級、四級。通常而言,構件的抗震等級應該與結構相同,當某個部位各個部件的承載力都滿足2倍地震作用組合下的內力要求時,7~9度構件抗震等級應該允許按照降低1度確定。與混凝土結構相比較,型鋼結構對于變形有更大的承受能力,所以不需要設置防震縫。如果在施工中需要將防震縫設置好,對縫的寬度有一定的要求,即要比鋼筋混凝土結構房屋寬1.5倍。在對結構類型選擇的過程中,需要考慮結構總高度與高寬之間的比值,還要對各種結構類型所具備的抗震性能及逆行分析,明確相互之間所存在的差異,在選擇時要滿足設計需求。通常而言,如果鋼結構建筑的高度低于50m,使用框架結構比較好,也可以使用“框架-支撐”結構型;如果鋼結構建筑的高度高于50m,則可以采用一級抗震結構、二級抗震結構,使用消能支撐,即偏心支撐、屈曲約束支撐或者使用筒體結構。
2.2異型鋼結構建筑有較多的質量控制點
在異型鋼結構施工時,需要充分考慮建筑物結構所具備的特點,制定施工計劃,按照計劃進行施工。異型鋼結構存在特殊性,每根鋼管柱都會有不同的傾斜角度,施工技術難度大。控制好異型鋼的承重,對提高建筑質量非常重要。對異型鋼的承重有效控制,需要進行計算,計算公式如下:RA=RB=P/2Mc=Mmax=Pl/4fc=fmax=Pl^3/48EIθA=θB=Pl^2/16EIP:集中載荷(N);Q:均布載荷(N);R:支座反力,如果是向上的作用方向,即為正(N);M:彎矩,截面的上部需要承受一定的壓力,如果是下部受拉則為正(Nm);Q:剪力,通過對鄰近的截面有力矩產生,沿著順時針方向則為正(N);f:撓度,向下變位者為正(mm);θ:轉角,如果旋轉方向為順時針則為正;E:彈性模量(Gpa);I:截面的軸慣性矩,m4。需要考慮兩個方面的內容,第一個方面是梁的剪切應力;第二個方面是彎曲正應力。通過查閱型鋼表可以明確,可用剪切強度的T最大值可以采用以下公式計算:Tmax=Q/Ib[BH^2/8-<(B-b)h^2>/8]式中:Tmax為最大剪切強度。代入剪切強度T,就可以將梁可以承受的載荷最大值計算出來。Q是均布載荷,I是工字鋼的截面慣矩,在型鋼表中就可以查出為cm^4,B是工字鋼截411面寬度的最大值,b是工字鋼截面寬度的最小值,h是工字鋼截面寬度最小部分的高度,H是工字鋼截面寬度最大部分的高度。計算正應力可以應用如下公式:Ysigma=M/WM=最大彎矩=載荷乘距離W=抗彎模量其中,Ysigma是最大應力的允許值,可以得到最大的載荷值。
2.3施工建筑容易受到外部環境的影響
建筑工程建設中,其質量容易受到環境因素的影響,這是由于環境因素影響建筑材料。當建筑物建成后,受到日照、溫度以及高空風力的影響,導致建筑材料被磨損,或者出現老化現象。可見,環境因素對異型鋼結構建筑會產生很大的影響。由于鋼結構對環境有很高的要求,如果環境惡化,建筑物材料的使用壽命就會縮短。所以,建筑施工過程中,需要控制好軸線和標高,并對產生的偏差予以糾正,特別是異型鋼建筑,做好施工管理和控制工作非常必要。將異型鋼結構施工中所存在的誤差控制在規定的范圍內,就可以發揮其實用價值。
3異型鋼結構施工技術控制措施
某少年宮處于城市中心地帶,整個的建筑物高度是32m,占地面積26286.22m2,整個建筑工程的總建筑面積為56086.54m2。工程的主體建筑是鋼筋混凝土框架結構,鋼結構是作為屋面的骨架和外墻鋁板的骨架。建筑的屋面本身就是屋架,為鋼管柱與H型鋼的組合,鋼管柱和鋼梁連接節點使用焊接或螺栓連接;墻而為H型鋼與圓管組合墻架,墻架隨主體大樓外形結構布局,支座節點采用焊接技術連接或者使用螺栓連接,墻面的圈梁與挑梁之間根據具體需要采用其中一個連接方式。中心筒部分所采用的是鋼管柱與H型鋼梁相結合的結構,筒屋面呈現出的是鋼樹權造型,呈現出不規則狀態。建筑物的外框采用的是鋁板幕墻,使用年限為50年。建筑的中心筒部分是由異型樹權鋼結構與屋面連接,并與鋼筋混凝土圓柱連接,屋面荷載會向圓柱中傳遞。屋面樹權結構體系采用的是圓鋼管,與屋面H型鋼梁結合,構成空間結構體系,采用螺栓連接的方法將鋼管柱和梁連接節點連接在一起。屋面結構不再采用常規鋼柱支撐,而是使用了樹權造型。節點設計多種多樣,受力非常復雜。
3.1地腳螺栓施工技術控制
在對地腳螺栓模板定位時,需要使用油性筆在鋼模板上將定位十字線畫出來,保證重合于柱定位軸線,采用點焊的方法將其固定好。在基礎螺栓的安裝中,需要在鋼套模下的孔中將基礎螺栓穿入到鋼套模中,插入孔后固定好螺母。錨桿高程控制中,由于錨桿的正確高程影響上部結構的高程,因此高程測量基準必須與土建的初始基準統一。測量錨桿所在的位置時可以使用全站儀,對現場的錨桿定位可以使用土建軸線。如果土建軸線自身沒有準確定位,必然會影響上部結構。完成錨桿定位后,使用全站儀可以重復測量錨桿的定位是否準確。固定錨栓,錨栓復測定位準確后,需要點焊鋼筋,以保證混凝土振搗器的振動不會引起錨栓的位移。焊接螺釘前,用水平尺檢測螺釘的垂直度,使螺釘盡可能垂直。
3.2圓形鋼結構吊裝
先吊主鋼柱(先吊型鋼柱,先吊下節),必要時用風繩和倒鏈固定。固定好上部的鋼柱后,采用焊接技術將其固定好。在對鋼柱進行吊裝的過程中,吊裝第一層構件時,要先對框架梁進行吊裝,使用螺栓固定,采用點焊技術固定好后對次梁進行吊裝。當完成第一層構件的吊裝后,就進行第二層構件的吊裝。以此類推,直到完成吊裝。在吊裝每一層構件時,要注重采光頂構件的安裝,吊裝過程中,需要對框架梁先吊裝,之后采用點焊技術固定好,然后對次梁進行吊裝。
3.3扇形鋼結構吊裝
先吊起主鋼柱(型鋼柱),必要時先吊起下節,用風繩和手拉葫蘆固定,固定牢固后再吊起上節鋼柱,焊接牢固。左側構件吊裝后,右側構件按相同的吊裝順序進行吊裝。左右構件吊裝完畢后,扇形結構內弧區構件按同一吊裝順序進行安裝。扇形內弧區構件吊裝完成后,扇形內弧區構件按相同的吊裝順序進行安裝。
3.4構件連接技術
將鋼柱連結到基礎上,所采用的是M30錨固螺栓,鋼柱之間的連結所采用的是焊接技術,鋼梁與鋼柱的連結使用了M20高強螺栓,鋼梁與鋼梁之間的連結使用了M20高強螺栓,結合焊接技術的應用進行有效連接。高強螺栓的使用中需要使用螺栓進行臨時固定,如果發現鋼柱或鋼梁的預留存在偏差,需要做好校正工作,將臨時螺栓擰緊,進行打孔處理,對間隙進行檢查,然后初擰。按照擰緊順序,使用角度法做好標記,最后進行最終擰緊。
4結語
建筑設施的規模越來越大,而且不斷完善,建筑業在經濟領域中占有重要的地位。建筑行業為實現突飛猛進的發展,所投入的資源越來越多,無論是物質資源,還是人力資源,投入量都明顯增多。一些新奇造型建筑的應運而生,對施工技術必然有更嚴格的要求,這就需要對每個施工環節高度重視,選用科學有效的技術方法,保證施工質量符合要求。尤其是異型鋼結構,合理使用施工技術,并做好管理控制工作非常必要。
參考文獻:
[1]韋先鋒,雷耀龍.大跨度空間結構中的鋼網架結構設計分析[J].住宅與房地產,2019,527(5):101.
[2]饒孟樹.超大型異型鋼構設計與施工重難點分析研究[J].廣東建材,2020,360(11):54-55+58.
作者:翟亮 單位:中交第四公路工程局有限公司