一、鋼結構安裝準備工作

在鋼結構安裝準備階段,需做好以下工作:

1.編制鋼結構工程的施工組織設計
其內(nèi)容包括:計算鋼結構構件和連接的數(shù)量;選擇起重機械;確定流水程序;確定吊裝方法;制定進度計劃;確定勞動組織;規(guī)劃鋼構件堆場;確定質量標準、安全措施和特殊施工技術等。
選擇起重機械是鋼結構安裝的關鍵。起重機械的型號和數(shù)量必須滿足鋼構件的吊裝要求和工期要求;但層工業(yè)廠房面積大,宜采用自行式起重機械。對重型鋼結構廠房,可選用CC2000-30t履帶式起重機和Ⅱ-Ⅱ1495-100t履帶式起重機等。
在確定吊裝流水程序時,首先要確定每臺起重機械的工作內(nèi)容和各臺起重機械之間的相互配合。其內(nèi)容深度,要達到關鍵構件反映到單件,豎向構件反映柱列,屋面部分反映到節(jié)間。對重型鋼結構廠房,柱子重量大,要分節(jié)吊裝。
在確定吊裝順序時,要考慮安裝構件方便和滿足生產(chǎn)設備安裝順序。

2.鋼柱基礎的準備
鋼柱基礎的頂面通常設計為一平面,通過地腳螺栓將鋼柱與基礎連成整體。施工時應注意保證基礎標高及地腳螺栓位置的準確。
鋼結構基礎支承面、支座和地腳螺栓的偏差應符合有關規(guī)定。
為了保證地腳螺栓位置準確,施工時可用鋼做固定架,將地腳螺栓安置在基礎模板分開的固定架上,然后澆筑混凝土。為保證地腳螺栓不受損傷,應涂黃油并用套子套住。
為了保證基礎頂面標高符合設計要求,可根據(jù)柱腳形式和施工條件,采用下面兩種方法:
(1)一次澆筑法
將柱腳基礎支承面混凝土一次澆筑到設計標高。為了保證支承面標高準確,首先將混凝土澆筑到比設計標高約低20-30mm處,然后在設計標高處角鋼或槽鋼制導架,測準其標高,再以導架依據(jù)用水泥砂漿精確找平到設計標高。采用一次澆筑法,可免除柱腳二次澆筑的工作,但要求鋼柱制作尺寸十分準確,且要保證細石混凝土與下層混凝土的緊密粘接。
(2)二次澆筑法
柱腳支承面混凝土分兩次澆筑到設計標高。第一次將混凝土澆筑到比設計標高約低40-60mm,待混凝土達到一定強度后,放置鋼墊板并精確校準鋼墊板的標高,然后吊裝鋼柱。當鋼柱校正后,在柱腳底板下細石混凝土。二次澆筑法雖然多了一道工序,但鋼柱容易校正,故重型鋼柱多采用此法。

3.構件的檢查及彈線
鋼構件外形和幾何尺寸正確,可以保證結構安裝順利進行。為此,在吊裝之前應根據(jù)《鋼結構工程施工及驗收規(guī)范》中的有關的規(guī)定,仔細檢驗鋼構件的外形和幾何尺寸,如有超出規(guī)定的偏差,在吊裝之前應設法消除。此外,為便于校正的平面位置和垂直度、桁架和吊車梁的標高等,需在鋼柱的底部和上部標出兩個方向的軸線,在鋼柱底部適當高度標出標高準線,同時要標出綁扎點的位置。
對不易辨別上下、左右的構件,還應在構件加以注明,以免吊裝時搞錯。

4.驗算桁架的吊裝穩(wěn)定性
吊裝桁架時,如果桁架上、下弦角鋼的最小規(guī)格應滿足有關規(guī)定,則不論綁扎點在桁架的任何部位,桁架在吊裝時都能保證穩(wěn)定。
如果弦桿角鋼的規(guī)格不符合有關規(guī)定,但通過計算選擇適當?shù)牡觞c(綁扎點)位置,仍然可能保證桁架的吊裝穩(wěn)定性。具體方法可參考有關文獻。

二、起重機的選擇

起重機的選擇是吊裝工程的重要問題,因為它關系到構件安裝方法、起重機械開行路線與停機位置、構件平面布置等許多問題。

1.起重機類型選擇
結構安裝用的起重機類型,主要根據(jù)廠房跨度、構件重量、安裝高度以及施工現(xiàn)場條件和當?shù)噩F(xiàn)有起重設備等確定。一般中小型廠房結構采用自行式起重機安裝比較合理。當廠房結構的高度和跨度較大時,可選用塔式起重機安裝屋蓋結構。在缺乏自行式起重機的地方,可采用桅桿式起重機等安裝。大跨度的重型工業(yè)廠房,往往需要結合設備安裝同時考慮結構構件的安裝問題,選用的起重機既要安裝廠房的承重結構又要能完成設備的安裝,所以多選用大型自行式起重機、重型塔式起重機、大型牽纜式桅桿起重機等。對于重型構件,當一臺起重機無法吊裝時,也可用兩臺起重機抬吊。

2.起重機型號及起重臂長度選擇
起重機的類型確定之后,還需要進一步選擇起重機的型號及起重臂的長度。所選起重機的三個工作參數(shù):起重量、起重高度、起重半徑應滿足結構吊裝的要求。

3.起重機數(shù)量的確定
所需起重機數(shù)量,根據(jù)工程量、工期、及起重機的臺班產(chǎn)量定額而定。此外,在決定起重機數(shù)量時還應考慮到構件裝卸、拼裝和排放的工作量。

三、構件的吊裝工藝

廠房鋼結構構件,包括柱、吊車梁、屋架、天窗架、檁條、支撐及墻架等,構件的形式、尺寸、重量、安裝標高都不同,應采用不同的起重機械、吊裝方法,以達到經(jīng)濟合理。

1.鋼柱的吊裝
(1)鋼柱的吊升
工業(yè)廠房占地面積較大,通常用自行式起重機或塔式起重機吊裝鋼柱。鋼柱的吊裝方法與裝配式鋼筋混凝土柱子相似,亦為旋轉吊裝法和滑行吊裝法。對重型鋼柱可采用雙機抬吊的方法進行吊裝。起吊時,雙機同時將鋼柱吊起來,離地一定高度后暫停,使運輸鋼柱的平板車移去,然后雙機同時提升回轉剎車,由主機單獨吊裝,當鋼柱吊裝回直后,拆除輔機下吊點的綁扎鋼絲繩,由主機單獨將鋼柱插入錨固螺栓固定。初校垂直度,偏差控制在20mm以內(nèi),方可松鉤。
(2)鋼柱的校正與固定
鋼柱垂直度的偏差用經(jīng)緯儀檢驗,如超過允許偏差,用螺旋千斤頂或油壓千斤頂進行校正。在校正過程中,隨時觀察柱底部和標高控制塊之間是否脫空,以防校正過程中造成水平標高的誤差。
鋼柱位置的校正,對于重型鋼柱可用螺旋千斤頂加鏈條套環(huán)托座,沿水平方向頂校鋼柱。此法在上海寶鋼施工中首次采用,效果較理想,校正后的位移精度在1mm以內(nèi)。
校正后為防止鋼柱位移,在柱四邊用10mm厚的鋼板定位,并用電焊固定。鋼柱復校后,再緊固錨固螺栓,并將承重塊上下點焊固定,防止走動。

2.吊車梁的吊裝
在鋼柱吊裝完成后,即可吊裝吊車梁。工業(yè)廠房內(nèi)的吊車梁,根據(jù)起重設備的起重能力分為輕、中、重型三種。輕型重量只有幾噸,重型的跨度大于30m,重量可達1000kN以上。
鋼吊車梁均為簡支形式,兩端之間有留10mm左右的空隙。梁的擱置處與牛腿之間留有空隙,設鋼板。梁與牛腿用螺栓連接,梁與制動架之間用高強度螺栓連接。
(1)吊裝前注意事項
注意鋼柱吊裝后的位移和垂直度的偏差;實測吊車梁擱置處梁高制作的誤差;認真做好臨時標高墊塊工作;嚴格控制定位軸線。
(2)鋼吊車梁的吊升
吊裝吊車梁常用自行式起重機,以履帶式起重機應用最多。亦可用塔式起重機、把桿、桅桿式起重機等進行吊裝。對重量很大的吊車,可用雙機抬吊,特別巨大者可設置臨時支架分段進行吊裝。
(3)鋼吊車梁的校正與固定
吊車梁的校正主要市標高、垂直度、軸線和跨距的校正。標高的校正可在屋蓋吊裝前進行,其他項目的校正宜在屋蓋吊裝完成后進行,因為屋蓋的吊裝可能引起鋼柱變位。
檢驗吊車梁軸線的方法與鋼筋混凝土吊車梁相同,可用通線法或平移軸線法。
吊車梁跨距的檢驗,用鋼皮尺測量,跨度大的車間用彈簧秤拉測(一般為100-200N),防止鋼尺下垂,必要時對下垂直Δ應進行校正計算。
吊車梁標高校正,主要是對梁作豎向的移動,可用千斤頂或起重機等。軸線和跨距校正是對梁作水平方向的移動,可用橇棍、鋼楔、花籃螺絲、千斤頂?shù)取?br /> 吊車梁校正后,緊固連接螺栓,并將鋼墊板用電焊固定。

3.鋼屋架的吊裝和校正
鋼屋架可用自行起重機(尤其是履帶式起重機)、塔式起重機和桅桿式起重機等進行吊裝。由于屋架的跨度、重量和安裝高度不同,宜選用不同的起重機械和吊裝方法。鋼屋架的側向剛度較差,對翻身扶直與吊裝作業(yè),必要時應綁扎幾道杉桿,作為臨時加固措施。屋架多作懸空吊裝,為使屋架在吊起后不致發(fā)生搖擺,和其他構件碰撞,起吊前在屋架兩端應綁扎溜繩,隨吊隨放松,以此保持其正確位置。屋架臨時固定用臨時螺栓和沖釘。
鋼屋架的側向穩(wěn)定性較差,如果起重機械的起重量和起重臂長度允許時,最好經(jīng)擴大拼裝后進行組合吊裝,即在地面上將兩榀屋架及其上的天窗架、檁條、支撐等拼裝成整體,一次進行吊裝,這樣不但提高吊裝效率,也有利于保證其吊裝穩(wěn)定性。
鋼屋架要檢查校正其垂直度和弦桿的平直度。屋架的垂直度可用垂球檢驗,弦桿的平直度則可用拉緊的測繩進行檢驗。
鋼屋架的最后固定,用電焊或高強度螺栓。


四、連接與固定

鋼結構連接通常有焊接、鉚接和螺栓連接。螺栓連接有普通螺栓和高強螺栓之分。高強螺栓又有大六角頭高強螺栓和扭剪型高強螺栓。扭剪型高強螺栓具有施工簡單,受力好,可拆換,耐疲勞,能承受動力荷載,可目視判定是否終擰,不易漏擰,安全度高等優(yōu)點。

1.高強螺栓連接副
根據(jù)國家標準GB3633-83,鋼結構用扭剪型螺栓連接副,包括一個螺栓、一個螺母和一個墊圈。
高強螺栓一般采用20MnTiB鋼制作,螺母用15MnVB或35號鋼制作,墊圈用45鋼制作。

2.施工工藝
(1)摩擦面處理
高強螺栓連接,必須對構件摩擦面進行加工處理。在制造廠進行處理可用噴砂、噴(拋)丸、酸洗或砂輪打磨。處理好的摩擦面應有保護措施,不得涂油漆或污損。制造廠處理好的摩擦面,安裝前應逐組復檢摩擦系數(shù),合格方可安裝,摩擦系數(shù)應符合設計要求。
(2)連接板安裝
連接板不能有撓曲變形,否則應矯正后才能使用。
高強螺栓板面接觸應平整,對因被連接構件的厚度不同,或制作和安裝偏差等原因造成連接面之間的間隙,應按如下方法進行處理:間隙d≤1.0mm,可不作處理;d=1.0-3.0mm,將厚板一側磨成1:10的緩坡,使間隙小于1.0mm;d>3.0mm,應加放墊板,墊板上下摩擦面的處理與構件相同。
(3)高強螺栓連接
安裝要求
選用的高強螺栓的形式、規(guī)格應符合設計要求,高強螺栓連接副的扭矩系數(shù)試驗或預拉力復驗合格。選用螺栓長度應考慮構件的被連接厚度、螺母厚度、墊圈厚度和緊固后要露出三扣螺紋的余長。
高強螺栓在運輸、保管和使用過程中,要防止銹蝕、沾污和碰傷螺紋等可能導致扭矩系數(shù)變化的情況發(fā)生。高強螺栓連接副(即高強螺栓帶有配套的螺母和墊圈),應在同一包裝箱中配套使用。施工有剩余時,必須按批號分別存放,不得混放混用。
高強螺栓連接面摩擦系數(shù)試驗結果符合設計要求,構件連接面與試件連接面狀態(tài)相同。構件連接面表面不得涂油漆、沒有油污、氧化鐵皮(黑皮)、毛刺和飛邊,沒有目視明顯凹凸不平和翹曲。組裝前用細鋼絲刷清除浮銹和灰塵。
安裝方法
高強螺栓接頭組裝時應用沖釘和臨時螺栓連接。臨時螺栓的數(shù)量為接頭上螺栓總數(shù)的1/3,并不少于兩個,沖釘使用數(shù)量不宜超過臨時螺栓數(shù)量的30%。
安裝沖釘時不得因強行擊打而使螺孔變形造成飛邊。
嚴禁使用高強螺栓代替臨時螺栓,以防因損傷螺紋造成扭矩系數(shù)增大。
對錯位的螺栓孔應用鉸刀或粗銼刀對其進行處理規(guī)整,處理時應先緊固臨時螺栓至板疊間無間隙,以防切屑落入。嚴禁用火焰切割整理栓孔。
結構應在臨時螺栓連接狀態(tài)下進行安裝精度校正。
結構安裝精度調(diào)整達到標準規(guī)定后便可安裝高強螺栓。首先安裝接頭中哪些未裝臨時螺栓和沖釘?shù)穆菘,螺栓應能自由垂直穿入螺孔(螺栓不得受剪),穿入方向應該一致?br /> 在這些裝上的高強螺栓使用普通扳手充分擰緊后,再逐個用高強螺栓環(huán)下沖釘和普通螺栓。
整個安裝高強螺栓的操作過程,應保持連接面和螺栓連接副處于干燥狀態(tài),不得在雨中作業(yè)。連接副的表面如果涂有過多的潤滑劑或防銹劑,應使用干凈而又牢固的布,輕輕揩拭掉多余的涂脂,防止其安裝后流到連接面中,且忌用清洗劑清洗,避免造成扭矩系數(shù)變化。
(4)高強螺栓的緊固
為使每個螺栓的預拉力均勻相等,高強螺栓的緊固至少分兩次進行。第一次為初擰,第二次為終擰。對大型高強螺栓接頭,必要時亦分為初擰、復擰、終擰。
高強螺栓的初擰、復擰、終擰在同一天內(nèi)完成。螺栓擰緊按一定順序進行,一般應由螺栓群中央順序向外擰緊。
(5)高強螺栓連接副的施工質量檢驗與驗收
扭剪型高強螺栓終擰檢查,用專用扳手擰緊時,以目測尾部梅花頭擰斷為合格。對于不能用專用扳手擰緊的高強螺栓,則按大六角頭高強螺栓檢查方法檢查。
如有不符合規(guī)定的,應再擴大檢查10%,如仍有不合格者,則整個節(jié)點的高強螺栓應重新擰緊。扭矩檢查應在終擰1h以后、24h之前完成。
在高空進行高強螺栓的緊固,要遵守登高作業(yè)的安全注意事項。擰掉的高強螺栓尾部應隨時放入工具袋內(nèi),嚴禁隨便拋落。

五、安裝工程安全技術

1.防止起重機傾翻措施
(1)起重機的行駛道路必須平整堅實,地下墓坑和松軟土層要進行處理。如土質松軟需鋪設道木或路基箱。起重機不得停置在斜坡上工作,也不允許起重機兩個履帶一高一低。當起重機通過墻基或地梁時,應在墻基兩側鋪墊道木或石子,以免起重機直接碾壓在墻基或地梁上。
(2)應盡量避免超載吊裝。但在某些特殊情況下難以避免時,應采取措施,如:在起重機起重臂上拉纜繩或在尾部增加平衡重等。起重機增加平衡重后,卸載或空載時,起重臂必須落到與水平線夾角60°以內(nèi)。在操作時應緩慢進行。
(3)禁止斜吊。這里講的斜吊,是指所要起吊的重物不在起重機起重臂頂?shù)恼路剑蚨攲⒗壷匚锏牡跛鲯焐系蹉^后,吊鉤滑車組不與地面垂直,而與水平線成一個夾角。斜吊會造成超負荷及鋼絲繩出槽,甚至發(fā)生繩索被拉斷。斜吊還會使重物在離開地面后發(fā)生快速擺動,可能碰傷人或其他物體。
(4)應盡量避免滿負荷行駛,如需作短距離負荷行駛,只能將構件吊離地面30cm左右,且要慢行,并將構件轉至起重機的前方,拉好溜繩,控制構件擺動。
(5)雙機抬吊時,要根據(jù)起重機的起重能力進行合理的負荷分配,并在操作時要統(tǒng)一指揮,互相密切配合。在整個抬吊過程中,兩臺起重機的吊鉤滑車組均應基本保持垂直狀態(tài)。
(6)不吊重量不明的重大的構件設備。
(7)禁止在六級風的情況下進行吊裝作業(yè)。
(8)綁扎構件的吊索需經(jīng)過計算,綁扎方法應正確牢靠。所有起重工具應定期檢查。
(9)指揮人員應使用統(tǒng)一指揮信號,信號要鮮明、準確。起重機駕駛人員應聽從指揮。

2.防止高空墜落措施
(1)操作人員在進行高空作業(yè)時,必須正確使用安全帶。安全帶一般應高掛低用,即將安全帶繩端的鉤環(huán)掛于高處,而人在低處操作。
(2)在高空使用橇杠時,人要立穩(wěn),如附近有腳手架或已安裝好構件,應一手扶住,一手操作。橇杠插進深度要適宜,如果橇動距離較大,則應逐步橇動,不宜急于求成。
(3)工人如需在高空作業(yè)時,應盡可能搭設臨時操作臺。操作臺為工具式,拆裝方便,自重輕,寬度為0.8-1.0m,臨時以角鋼夾板在柱上部,低于安裝位置1-1.2m,工人在上面進行屋架的校正與焊接工作。
(4)如需在懸空的屋架上弦行走時,應在其上設置安全欄桿。
(5)在雨期或冬期里施工時,必須采取防滑措施。如:掃除構件上的冰雪;在屋架上捆綁麻袋,在屋面板上鋪墊草袋等。
(6)登高用的梯子必須牢固,使用時必須用繩子與已固定構件綁牢。梯子與地面的夾角一般以65°-70°為宜。
(7)操作人員在腳手板上通行時,應思想集中,防止踏上挑頭板。
(8)安裝有預留孔洞的樓板或屋面板時,應及時用木板蓋嚴。
(9)高空作業(yè)操作人員不得穿硬底皮鞋。

3.防止高空落物傷人措施
(1)地面操作人員必須戴安全帽。
(2)高空操作人員使用的工具、零配件等,應放在隨身佩帶的工具袋內(nèi),不可隨意向下丟擲。
(3)在高空用氣割或電焊切割時,應采用措施,防止火花落下傷人。
(4)地面操作人員,應盡量避免在高空作業(yè)面的正下方停留或通過,也不得在起重機的起重臂或正在吊裝的構件下停留或通過。
(5)構件安裝后,必須檢查連接質量,只有連接確實安全可靠,才能松鉤或拆除臨時固定工具。
(6)吊裝現(xiàn)場周圍應設置臨時欄桿,禁止非工作人員入內(nèi)。

4.防止觸電、氧氣瓶爆炸措施
(1)起重機從電線下行駛時,起重機吊桿最高點與電線之間保持的垂直距離應符合有關規(guī)定。起重機在電線近旁行駛時,起重機與電線之間應保持的水平距離亦應符合有關規(guī)定。
(2)電焊機的電源線長度不宜超過5m,并必須架高。電焊機手把線的正常電壓,在用交流電工作時為60-80V,要求手把線質量良好,如有破皮情況,必須及時用膠布嚴密包扎。電焊機的外殼應該接地。
(3)使用塔式起重機或長起重機(指15m以上)的其他類型起重機時,應有避雷防觸電設施。
(4)搬運氧氣瓶時,必須采取防震措施,絕不可向地上猛摔。
(5)氧氣瓶不應放在陽光下暴曬,更不可接近火源。冬期如果瓶的閥門發(fā)生凍結時,應用干凈的抹布將閥門燙熱,不可用火熏烤。還要防止機械油落到氧氣瓶上。
(6)乙炔發(fā)生器放置地點距火電源應在10m以上。如高空有電焊作業(yè)上,乙炔發(fā)生器不應放在下風向。
(7)電石桶應存放在干燥的房間,并在桶下加墊,以防桶底銹蝕腐爛,使水分進入電石桶而產(chǎn)生乙炔。打開電石桶時,應使用不會發(fā)生火花的工具(如銅鑿).