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100萬NM3/日(CO+ H2)氣化爐支架高層鋼結構工程安裝工藝

作者：建筑鋼結構網    
時間：2009-12-22 20:26:20 [收藏]

    摘 要：本文介紹100萬M3/日（CO+H2）原料路線改造鋼結構工程在施工過程中制定的高層鋼結構的吊裝方案，及高空焊接及測量控制的技術措施
    關鍵詞：吊裝工藝 測量控制

    一、工程概況
    安徽臨泉化工股份有限公司100萬NM3/日（CO+H2）原料路線改造鋼結構工程位于安徽省臨泉縣臨化路2號臨化公司廠區內，由甘肅省石油化工設計院設計，安徽富煌鋼構股份有限公司承建。
    本工程為鋼結構與鋼筋混凝土組合結構的建筑，標高＋26.98m以下為鋼筋混凝土框架結構，標高＋26.98m～＋31.98m為鋼骨混凝土柱（箱型柱包鋼筋混凝土）框架結構，標高＋31.98m～＋86m為全鋼框架（箱型柱、H型鋼梁）結構；建筑物總高度約90米，結構用鋼量約2200T，主結構均為箱形構件，箱形斷面為□700×700×28×28、□500×500×28×28。
    本工程主要材料鋼柱、鋼梁、鋼支撐采用GB/T700《碳素結構鋼》的Q235C，次梁：采用Q235B，樓面鋼鋪板采用鋼格板。

    二、施工難點、重點分析
    1.施工難點及重點：
    最大高度達86米高的鋼框架構件的吊裝是本工程施工難點，高空焊接和安裝測量控制是本工程施工重點。
    2.施工分析：
    2.1、選用C7050塔吊吊裝，高度90m，懸臂長度60m,滿足回轉半徑45m和高度86m時起吊要求。
    2.2、選擇直流焊機提高焊接速度和焊接質量。
    2.3、進行焊接工藝試驗和工藝評定，確保工藝可靠。焊接前必須進行嚴格的工藝試驗和評定，只有在工藝評定報告符合規范要求后方可進行正式焊接，施工過程中邊焊接邊檢驗。
    2.4、采取結構約束措施，減少焊接變形，在大截面構件對接焊前將靠近焊接節點的鋼梁先安裝，使鋼梁與下側鋼柱形成比較完整的結構體系，對焊接變形起約束作用，依此減少焊接變形。
    2.5、箱形柱空中焊接實施雙人對面旋轉焊，減少焊接變形，在大截面箱形柱對接焊時，將焊接習慣和焊接速度相似，焊接電流相似的兩名焊工配對實施對面旋轉焊接，盡量減少焊接變形。
    2.6、為指導工程施工，確保工程質量，測量工作采取從整體到局部，高精度控制低精度的程序進行；另建立平面控制網，實施對整體工程安裝聯測。

    三、施工方法及技術措施
    C7050塔吊進場安裝應按相關的標準進行安裝調試，并出具使用安全可靠性證明，并對塔吊的基礎的強度進行可靠性試驗。鋼構件吊裝前編制詳細的施工方案及技術保證措施，具體施工流程如下：

    1.施工準備
    吊裝前必須對鋼柱的定位軸線、框架結構軸線和標高，地腳螺栓直徑和伸出長度等進行檢查和辦理交接驗收，并對鋼柱的編號、外形尺寸、螺孔位置及直徑、連接板的方位等等，進行全面復核。確認符合設計圖紙要求后，劃出鋼柱上下兩端的安裝中心線和柱下端標高線。將吊索具、操作平臺、爬梯、溜繩以及防墜器等固定在鋼柱上。嚴格驗算塔吊覆蓋范圍內的各起重點的吊裝重量，以確保每根立柱在塔吊起重范圍內的正常起吊。
    2．柱、梁安裝及調整
    2.1鋼結構的安裝順序
    本工程采用全方位對稱安裝方案，柱、梁安裝順序嚴格按照制定好的“安裝流水段的劃分及安裝順序”具體順序如下：

    2.2 安裝要點
    1）安裝順序應根據事先編制的安裝順序圖表及流水段劃分原則進行安裝。
    2）在地面組拼的構件，需設置胎架，易變形的構件應先進行加固。組裝后的尺寸經檢驗無誤后，方可安裝。
    3）構件的吊裝按下述方法設置
    a.因首節鋼柱是勁性柱，在起吊后將鋼柱固定在鋼筋混凝土框架結構之上的預埋螺栓上，用經偉儀及水準儀將軸線，標高校正無誤后，應立即采取臨時固定措施，采用鋼性支撐做四面固定，確保穩定。土建單位方可進行二次灌漿、澆灌鋼柱周圍及31.98m標高混凝土梁。鋼柱中混凝土澆灌后，澆灌混凝土用孔及柱橫隔板中心預留孔需及時補強板封閉。

    b.待31.98m樓層混凝土梁及鋼柱混凝土達到強度，經復測無誤經建設單位及監理通知后，根據計劃安排可吊裝31.98m平臺以下及以上鋼構件。第二節鋼柱吊裝：
    利用柱兩端臨時固定耳板上開孔。此孔既是吊裝孔，又是捆纜風孔（用于剛柱垂直度調整）。用自動卡環吊兩個吊耳起吊。如下圖所示：
    c.鋼構件的組合件的吊點：因組合件形狀、尺寸不同，可計算中心確定吊點，采用兩點吊、三點吊、四點吊。凡不易計算者，可加倒鏈協助找中心，構件平衡后起吊。
    4）鋼構件的零件及附件應隨構件一起起吊。尺寸較大、重量較重的節點板，應用鉸鏈固定在構件上。鋼柱上的軟爬梯，大梁上的輕便走道，應牢固固定在構件上一起吊裝。調整柱子垂直度的風繩或支撐夾板，應在地面與柱子綁扎好，同時起吊。
    5）當天安裝的構件，應形成空間穩定體系，確保安裝質量和結構安全。
    6）安裝時，樓面上的施工載荷不得超過梁和樓板的承載力。
    7）每個流水段一節柱的全部鋼構件安裝完畢并驗收合格后，方能進行下一流水段鋼結構的安裝。
    2.3 安裝精度控制
    鋼結構安裝過程中，每節柱子的垂直度應用兩臺經緯儀校正，在相互垂直位置投點，設有固定支架固定在柱頂連接板上。豎向投遞網以±0.000(本工程相對應測點設在26.98m標高平臺上注意搭設測點平臺)地處設點為基準向上投點。
    a.第一節柱子標高，由柱頂下控制標高線確定柱子支墊高度，以保證上部結構的精度。將柱腳變形差值留在柱子底板與混凝土基礎的間隙中。(50mm調節空間)　　　
    b.采用相對標高法測定柱子的標高時，先抄出下節柱頂標高，并統計出相對標高值，根據此值與相應的預檢柱長度值，進行綜合處理，以控制層間標高符合規范要求。同時要防止標高差的累計誤差不大于5mm。
    c.柱底位移值的控制。下節柱施焊后投點于柱頂，測得柱頂位移值，根據柱子垂直度綜合考慮下節柱底的位移值，即減小垂直偏差，又減小柱連接處錯位。
    d.本工程結構主要是測控鋼柱垂直度及樓層面標高。影響鋼結構垂直度的主要因素及措施是：
    a).鋼結構加工制作的影響。因此必須用運全面質量管理的手段嚴格把關，加強構件驗收管理及預檢工作。
    b).著重解決控制網豎向投遞精度。如果塔式起重機運轉時建筑物擺動大，應停止塔吊運轉或在夜間停工時投點。
    c).鋼梁施焊后，焊縫橫向變形對鋼柱垂直度影響較大。因此要采用合理的施焊工藝， 堅持預留控制，綜合處理。
    d).溫差大或風大時應停止測量。
    e).嚴格控制電梯井與邊柱的垂直度。安裝主梁時對相鄰柱垂直度監測。
    e.鋼結構柱安裝時，每節柱的定位軸線必須從地面的柱控制定位軸線直接引上，不得從下節柱的定位軸線上直接引出，以免造成柱位置和垂直度超差。
    3.焊接
    完成安裝流水區段內的主要構件的安裝、校正、固定（包括預留焊接收縮量）；確定構件接頭的焊接順序，繪制構件焊接順序圖；
    3.1焊接順序
    a.接頭的焊接順序，平面上應從中部對稱地向四周擴展，豎向可采取有利于工序協調、方便施工、保證焊接質量的順序。
    b.構件的焊接順序圖應根據接頭的焊接順序繪制，并應列出順序編號，注明焊接工藝參數。多層梁焊接應遵守先焊頂層梁、后焊底層梁，再焊次頂層梁、次層梁。
    c.一節柱的豎向焊接順序是：
    上層主梁-------下層主梁--------中層主梁
    d.上柱與下柱的焊接。
    1)柱與柱的焊接，應由兩名焊工在相對兩面等溫、等速對稱施焊。加引弧板進行柱與柱接頭的焊接時的施焊方法如下：
    第一個兩對面施焊------ 切除引弧板 ------清理焊縫表面------ 第二個對面施焊------ 再換焊第一個兩對面------如此循環直到焊滿整個焊縫。
    2)不加引弧板焊接柱接頭時，一個焊工可焊兩面，也可以兩個焊工從左向右逆時針方向轉圈焊接。起焊在離柱棱50mm處，焊完一層后，以后施焊各層均在前一層起焊點相距30～50mm處起焊。每焊一遍后要認真清渣，焊到棱角處要放慢施焊速度，使柱棱角成為方角。焊縫最后一層為蓋面層，可以用直徑較小的焊條和電流施焊。
    3)梁和柱接頭的焊縫，必須在焊縫的兩端加引弧板，引弧板的長度為焊縫厚度的3倍，引弧板的厚度必須與焊縫的厚度相適應，焊完后割去引弧板時，應留5-10mm.。
    4)梁和柱接頭的焊縫，先焊工字鋼的下翼緣板，再焊工字鋼的上翼緣板。一根梁的兩個端頭先焊一個端頭，等其冷確到常溫后再焊另一個端頭。平面上從中部對稱地向四周發展，立面上有利于結構的穩定性，盡量減少焊接應力，確保安裝及焊接質量；
    e.箱形柱施焊順序見下圖：

    1)在A、B面由兩名焊工在兩側對稱等速焊至板厚的1/3；
    2)切去夾具 ；
    3)在C、D面由兩名焊工在兩側對稱等速焊至板厚的1/3；
    4)由兩名焊工分別承擔相鄰兩側兩面焊接，即一名焊工在一面焊完一層后，立即轉過900接著焊另一面，而另一面焊工在對稱側以相同的方式保持對稱同步焊接，直至完畢；
    5)兩層之間焊道接頭應相互錯開，兩名焊工焊接的焊道接頭每層也應錯開。
    3.2由于構件制作和安裝均存在允許偏差，因此，當柱和主梁安裝校正預留偏差后，構件的焊縫不符合要求時，要進行以下處理：
    a.柱子間的焊縫間隙處理。當用連接板固定上下柱時產生較大的間隙時，現場不得施工，須經整改后，再按焊接工藝把焊縫焊接好。上柱和下柱連接板，要在焊肉達到母材厚度1/3時才允許割除。連接板的切割應距離母材10-15mm，并要求均勻平整。
    b.柱頂標高采用相對標高控制法，找出本層最高、最低差值，確定安裝標高（與相對標高控制值相差5mm為宜）；在連接耳板上下留有15-20mm間隙，臨時固定上下連接板，利用起重機起落調節柱間隙，直至符合規定標高，以定位焊固定，擰緊高強度螺栓。為防止焊縫收縮及柱自重壓縮變形，標高偏差調整為+5mm為宜。
    c.鋼柱扭轉調整可在柱連接耳板的不同側面夾入0.5mm-1.0mm厚鋼墊板,擰緊高強度螺栓即可,鋼柱扭轉每次調整3mm.
    d.如遇柱垂直度存在偏差時,施工現場不得進行下一步工序施工，須經整改后達到規范要求，方可施工。
    4．焊縫質量檢驗
    鋼結構的焊縫質量分三級，采用外觀檢查、無損檢驗、超聲波探傷等。
    3.4.1.梁與柱、支撐與柱、箱形柱水平加勁肋與柱、箱型柱的翼緣板和腹板以及梁與梁翼緣的連接剖口焊，拼接焊縫為一級；
    3.4.2.梁柱加勁肋等節點的各種剖口焊縫、主次梁的角焊縫連接為二級，焊接梁的翼緣和腹板焊縫的質量等級為二級，鋼樓梯、欄桿等其余次構件的連接為三級。

    四、結束語
    本工程在施工過程中,嚴格按照方案施工,建立全面的質量保證體系，制定了完善的質量管理制度、明確質量管理責任，并實施過程加強質量控制和檢驗工作, 從而全面保證了整個工程順利完工。尤其是在高層鋼結構的吊裝過程中，提出了對吊裝順序、空中焊接及測量控制的技術方案，解決了高層鋼結構工程安裝的難題，為高層鋼結構的安裝進一步奠定了基礎。


    參考文獻：
    1、《鋼結構工程施工質量施工驗收規范》GB50205-2001）
    2、《建筑鋼結構焊接技術規程》（JGJ81－2002）
    3、《鋼焊縫手工超聲波探傷方法和探傷結果分級》(GB11345－89)
    4、《高層民用建筑鋼結構技術規程》（JGJ99-98）
    5、《建筑鋼結構施工手冊》北京：中國計劃出版社，2002
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