钢结构工程优势
钢结构建筑综合效益显著钢结构建筑便于实现工厂化、规模化生产,比传统砖混结构和钢筋混凝土结构施工周期短、现场用工少、劳动生产率高,而且品质易保证。钢结构建筑的另一个突出优点是自重轻、延性好、抗震性能优越。钢结构建筑施工速度快、空间利用率高、室内布置灵活、所需施工场地小等优点也十分突出,受到开发商的青睐。建筑师要把钢结构建筑作为一个完整的建筑体系进行研究,满足钢结构建筑在适用性能、节能环保性能、经济性能、安全性能、耐久性能方面的综合要求,形成完善的体系。在钢结构建筑的模块化制造方面,需研究合理的分段分节形式与分割方式,以及运输、吊装问题等。
钢结构分段分节技术主要原则
钢结构分段分节直接影响加工制作及现场施工,应综合考虑多方面因素,主要原则包括以下内容:1)构件的运输尺寸及质量;2)合理分段确保运输合理化;3)减少现场焊接量;4)构件分段确保加工制作合理化;5)构件稳定性安全性;6)与其他专业的配合;7)构件分段分节应在构件受力较弱区域。钢结构分段分节应符合下列要求:1)尽量减少焊缝的数量和尺寸;2)焊缝的布置对称于构件截面的中和轴;3)便于焊接操作,避免仰焊位置施焊;4)采用刚性较小的节点形式,避免焊缝密集与双向/三向相交;5)焊缝位置避开高应力区;6)根据不同焊接工艺方法合理选用坡口形状和尺寸。构件分段分节的合理性,直接影响工程整体安全质量和进度,在钢结构工程中起着至关重要的作用。
钢结构构件的运输尺寸及重量
由于钢结构构件运输主要以公路为主,国外工程考虑海运,因此构件分段分节尺寸应考虑运输道路情况。道路情况主要考虑高速公路收费站的宽高、桥梁的宽高及载重量,隧道、立交桥的通过限制等;构件运输应考虑运输车辆的因素,包括车宽、车长、车的载重量等;构件运输应考虑运输加工厂的因素,主要包括加工车间的吊车的吊重,加工设备的技术参数,加工厂大门的宽、高等。构件的重量需考虑现场塔吊的吊重,根据塔吊的吊重布置,确定构件的重量,在保证安全起重、满足运输要求的前提下,尽量做大构件、减少吊次、减低吊装成本和时间,提高现场安装进度,进而缩短工期。由于构件运输的尺寸直接影响运输的费用,构件分段应要综合考虑上述因素,对构件的运输尺寸进行论证,从中选取最适合本工程的构件运输尺寸,这样既能满足现场需求和工程进度,也节约运输成本。吊耳设置位置需要考虑构件安全性,应设置在构件重心处且均匀分布,同时需进行吊耳的承载力计算,保证焊接质量,以满足吊耳在构件制作、安装过程中的安全性、稳定性。根据交通运输管理部门对超限构件进行分级,共分4级。
钢结构构件合理分段确保运输合理化
构件运输应综合考虑多方面因素,既要满足现场需要,也要满足加工厂的需要。构件运输线路的选择直接影响运输的速度和效率。在选择加工厂时,应尽量考虑施工工地周边的制作厂,这样既节省运输成本,又节约运输时间,从而促进施工进度。构件运输线路应以高速为主,国外工程应以海运为主,到港口后采用道路运输。
钢结构构件合理分段确保加工制作合理化
构件分段分节应考虑加工制作的合理化,确保构件的完整性。构件能满足加工厂的工艺要求,尽量分成标准构件,如箱型、H型或是组合型,便于加工,促进加工制作自动化,尽量考虑流水线制作。构件分段分节应考虑施焊空间,确保每道焊缝都能进行焊接,并保证焊缝要求,达到工程质量要求。构件分段分节应考虑制作厂主要设备参数,如切割机、端铣机、H型钢流水线、箱型流水线、相贯线切割机、吊车、抛丸机等,以便分段分节构件能在制作厂加工。构件分段分节还应考虑工厂焊缝,避免焊缝重叠、盲焊等情况;考虑材料采购,分段分节应充分考虑常用钢板宽度和长度,尽量避免钢板对接,减少制作厂的焊接量,节约制作成本,保证焊接质量。
钢结构构件合理分段确保现场施工合理化
构件合理分段确保现场施工合理化,应根据工程特点、现场堆放条件、道路因素、现场塔吊位置及吊重等因素,进行构件的分段分节;要考虑构件稳定性,依据构件重心位置,计算吊耳承载力,合理设置吊耳;构件安装过程中,尽量避免对构件进行临时支撑,构件分段应在结构受力比较小的区域,应充分考虑现场焊接量。构件现场焊接量直接影响工程进度、质量和安全,构件分段应尽量减少现场焊接量,避免仰焊和立焊,构件对接位置尽量对称,避免焊缝重叠。
钢结构构件分段与其他专业配合
构件分段要结合土建钢筋绑扎的进度安排,随时跟进土建钢筋绑扎工作面的交接标高,确保构件分段分节位置错开外伸钢筋,以免外伸钢筋影响构件安装和现场焊接,钢筋遇到钢柱或是钢梁时,可以采用牛腿焊接,也可采用穿孔,或是钢筋连接器等措施;构件分段要结合机电图纸,考虑设备管道位置在构件中予以体现,如采取在钢梁腹板处开孔,并对开孔进行补强;构件分段还要考虑幕墙等装饰工程因素,设置幕墙连接体。
钢结构构件分段的经济性
构件分段分节在考虑专业需求的同时要综合分析制作、运输、塔吊、安装、焊接之间的经济效率关系,合理分段分节,使经济效率达到最大化。这样不仅能保证施工安全,也能保证施工质量和进度。
钢结构构件分段分节在钢结构工程中极为重要,是钢结构工程的关键技术。通过对运输成本和现场安装焊接成本的综合经济分析,将构件的分段尺寸控制在交管超限管理的二级范围;考虑运输过程中构件的变形,尽量保证巨柱构件腔体完整,保证整个构件的整体刚度,对刚度较小位置设置临时支撑.
在制作厂:1)充分考虑单独构件腔体内的施工空间及施焊的通风环境,以保证构件焊接质量;2)分段需充分考虑中厚板的板幅,尽量减少厚板的拼接、料损,降低制作成本。
在现场施工中:1)尽量做大构件,减少厚板的现场焊缝量,特别是柱脚板的焊接量;2)拼接位置选择在横隔板上方,方便施焊;3)尽量避免焊缝交叉、重叠,减少应力集中;4)分节位置尽量靠近有加劲板位置或拼接位置,需增设焊接工艺隔板,以控制焊接变形。
分段要结合土建钢筋绑扎的进度安排,随时跟进土建钢筋绑扎工作面的交接标高,确保构件分段分节位置错开外伸钢筋,以免外伸钢筋影响构件安装和现场焊接。
分段分节在考虑专业需求的同时要综合分析制作、运输、塔吊、安装、焊接之间的关系,合理分段分节,使经济效益达到最大化。