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1、钢结构工程安装要点,刘西俊 2011年2月17日,目 录,一、钢结构工程的发展历史及现状简介 二、钢结构工程主要施工内容 三、钢结构工程安装要点 四、企业在钢结构工程中的发展前景,一、钢结构工程的发展历史及现状简介,钢结构定义：用型钢或钢板制成基本构件，根据使用要求，通过焊接或螺栓连接等方法，按照一定规律组成的承载机构叫钢结构。钢结构在各项工程建设中的应用极为广泛，如钢桥、钢厂房、钢闸门、各种大型管道容器、高层建筑和塔轨机构等。 钢结构建筑（工程）定义：由专业钢结构制造厂制作、由具有钢结构施工资质企业安装的工业厂房、高层建筑、大跨度建筑、建筑造型、塔桅等以钢结构为主的建筑结构工程。,建筑工程主
2、结构形式的发展历程,1、木结构为主的工程； 2、钢筋混凝土结构为主的工程； 3、钢混（型钢混凝土）结构或者钢结构为主的工程。,钢结构工程的主要特点（备注：结构设计可靠性）,钢结构自重较轻、强度高； 塑性、韧性好：塑性好钢结构不会因为偶然超载或局部超载而发生突然断裂；韧性好钢结构较能适应不同温度情况下的振动荷载和冲击荷载作用。（钢结构工作的可靠性较高） 钢结构工业化程度高，施工速度快；（工厂加工占整个施工工作量的比例超过50，并不受气候影响；安装现场可以快速准确地装配。） 密封性好； 钢材环保性能好； 与其他结构形式比较，钢结构具有更好的综合经济性能； 施工噪音底、粉尘少，文明施工程度高； 耐热
3、却不耐火（250350 600 ）； 耐腐蚀性差。,劲性结构（柱和梁）,劲性结构兼具钢结构的高强度和钢筋混凝土结构的良好耐火性。,钢管混凝土柱,钢管混凝土柱可以很有效提高耐火极限，而且钢管直径(或边长)越大，耐火时间越长。直径500mm的圆钢管混凝土柱，当涂敷厚15mm的隔热型防火涂料时即可满足3h的耐火时间。,钢结构工程在世界范围内的发展历史,1885年建立的芝加哥家庭保险公司大楼，高11层55米，第一座超过10层钢结构大楼；（里程杯） 1889年巴黎建立的320.7米高的爱菲尔铁塔； 1931年建成的美国纽约帝国大厦，102层，高381米；（最高建筑记录保持了41年）； 1972年建成的纽
4、约世界贸易中心，110层，北塔417米+南塔415米，钢结构；（2001年9月11日遭毁）； 1974年，芝加哥西尔斯大厦，110层，高442.3米；（最高建筑记录保持了23年）； 1997年建成的马来西亚吉隆坡石油公司大厦（双塔大厦），88层（包括夹层为95层），452M； 日本的NFC大厦； 德国的法兰克福商业银行大楼； 根据统计，在全世界100幢最高建筑物中，全钢结构58幢，钢与混凝土混合结构26幢，两项合计占总数的84%，钢筋混凝土结构占16%； 世界十大高楼中要么是全钢结构，要么是以钢结构为主的混合结构； 可见在高层建筑，特别是超高层建筑最适合的结构类型应是钢结构或以钢结构为主的混合
5、结构或组合结构。,钢结构工程在国内的发展历史,四川大渡河陆定桥建于康熙45年即1706年，长130余米，总重40余吨。 1930年代的钱塘江大桥； 1934年建成的22+2层，高82.5米的上海国际饭店,为我国第一幢高层钢结构； 20世纪80年代以前，我国钢结构建筑的应用主要是网架、网壳结构。1994年前，超过100米高的建筑153幢，其中只有9幢采用钢结构或钢混结构。每年的建筑用钢量只有1%被用于预制钢结构，而发达国家达到80%，差距巨大。 1996年我国钢产量达到1亿吨后，一直处于世界第一产量，现钢产量超过美国10倍。现国家实行的是鼓励用钢政策。 90年代，上海金茂大厦，88+3层，420
6、.5米，RCSRC结构； 台北101大楼，101层，高508米，钢结构空心柱内灌高密度混凝土； 上海环球金融中心大厦，101层，492米，于2007年建成。钢结构重量接近6万吨。 北京中央电视台新台址。钢结构总重量12.5万吨。 北京国家体育场（鸟巢工程），钢结构总重量4.2万吨。 武汉新火车站工程，钢结构总重量6万多吨。,中建三局钢结构工程施工力量发展,上世纪90年代以前，总体来说，一公司钢结构综合实力最强（一公司安装分公司），四公司即原机械施工公司第二，二公司第三，其他象三公司、金属结构厂稍差。发展最早的是一公司，以进入深圳承接到深圳地王大厦为契机发展壮大起来。 1995年，三局以深圳地王
7、大厦项目部为基础，成立了中建三局钢结构建筑安装工程公司（简称局钢结构公司）。1996年11月，正式注册成立了深圳建升和钢结构建筑安装工程有限公司，与中建三局钢结构建筑安装工程公司实行“一套人马，两块牌子”运作，直到2005年年中。 2005年，由建升和、建达（四公司钢结构公司）、建隆（二公司钢结构公司）合并成立中建三局股份钢结构公司。 2008年9月16日，中建股份和中建三局各出资1.5亿元，以中建三局股份钢结构公司为班底成立中建钢构有限公司。 现在，三局内具有钢结构施工力量的有中建钢构有限公司、二公司工业设备安装公司、一公司华东分公司钢结构经理部。,钢结构工程主要形式一：工业厂房钢结构系列,
8、彩钢板安装完成后效果图,门式钢架效果图,北京首都机场大通关项目,天津大运载项目,钢结构工程主要形式二：构筑物钢结构系列,澳门观光塔,河南省广播电视发射塔,钢结构工程主要形式三：大跨度钢结构系列（体育场馆）,沈阳博览中心室内足球场,位于沈阳苏家屯浑河大市场，总建筑面积180,000，其中室内足球场占地30,000，37榀钢桁架每榀净跨度达144m，为亚洲最大的室内足球场，钢结构总重32,000t。,北京国家体育场,钢结构工程主要形式三：大跨度钢结构系列（火车站、航站楼基础设施建筑）,汉口新火车站,天河机场第二航站楼,武汉新火车站,钢结构工程主要形式三：大跨度钢结构系列（会展中心）,武汉光谷光电子
9、博览中心,武汉国际会展中心,钢结构工程主要形式三：大跨度钢结构系列（文化设施钢结构）,湖北剧院,南宁新民族影城,云南博物馆,钢结构工程主要形式四：超高层及高层钢结构系列,长春光大银行,北京银泰中心,二、钢结构工程主要施工内容,钢结构工程包括两大主要施工程序：加工、安装。细分为：图纸审查深化设计加工运输安装。,加工,安装,钢结构加工工序,其中：深化设计、加工、运输由专业加工厂完成，加工包括：编制工艺文件材料检查材料矫直表面预处理放样号料切割下料坡口加工组装组装焊接焊接检测矫正与加工预拼装防腐涂装包装等工序。,三、钢结构工程安装要点,钢结构安装主要内容： 1、安装施工准备； 2、吊装； 3、安装连
10、接（焊接或螺栓连接）； 4、测量校正； 5、除锈补漆； 6、防火涂料施工。 7、钢结构安全管理,1、钢结构安装主要准备工作,施工现场准备工作,技术准备,设备准备,材料准备,施工组织设计,深化设计,试验,其他,吊车、焊机等,辅材,临时材料,特殊措施,吊装方案、安全方案、地脚螺栓方案、测量方案、焊接方案、压型钢板铺设方案、防火涂料施工、特殊部位方案,制作厂：焊接工艺评定、钢材复试、高强螺栓摩擦面试验；现场：焊接工艺评定、高强螺栓摩擦面试验、,包括焊条、焊丝、高强螺栓、栓钉,包括：O2、C2H2、CO2、垫板、临时螺栓、安全用材料（爬梯、跳板、安全网、安全绳、操作架、）：,包括栈桥、胎架、滑移系统、
11、提升系统,准备工作常见问题,吊装设备选择不到位，没有考虑到特殊构件深化后的重量，部分构件超重，要针对节点进行分析选择； 钢结构安装方案没有考虑到土建的情况，导致钢结构安装时的条件有变化，有空洞、挡墙，吊车无法行走或构件无法就位； 钢结构安装工序考虑与土建施工穿插有问题，特别是劲性柱混凝土梁、混凝土柱劲性梁结构的施工； 材料、设备机具不齐全，特别是吊装用的卡具、各种规格的钢丝绳、操作架、爬梯等； 各种工艺试验不全，焊接工艺评定的数量不够，监理不允许吊装； 吊装方案和安全专项方案要通过专家论证； 单位、人员、特殊工种资质证书不全。,2、吊装,构件进场验收 吊装方案,构件进场验收,构件验收是钢结构安
12、装前比较重要的一步，主要验收影响到安装的项目： （1）对照图纸认真、仔细地检查构件的几何尺寸，包括构件的长度、截面，零部件的位置、角度、几何尺寸，连接件的几何尺寸、孔位、孔径、孔距等； （2）按照图纸检查构件上的附件（如牛腿、连接板、安装临时连接板、安装耳板、测量坐标点等）是否齐全； （3）构件的涂装质量、焊缝的外观质量、摩擦面的质量、坡口的质量等； （4）填写构件验收记录表。,构件验收项目一：钢构件长度复查,直接影响建筑结构标高,构件验收项目二：钢构件截面复查,影响结构构件相互装配,构件验收项目三：临时耳板检查,影响构件吊装能否及时结束,构件验收项目四：焊接破口角度检查,影响构件焊接质量,构
13、件验收项目五：螺栓孔检查,影响构件栓接质量,构件验收项目六：节点检查,影响构件装配精度,构件验收问题的处理办法,除重大问题没有按照设计要求进行制作，造成构件严重变形或者尺寸严重误差，影响安装不能进行，需要返厂返工外，其他一般性问题可以在现场进行处理： 1、构件长度问题：利用焊缝的衬板宽度对焊缝间隙进行调整达到消除焊缝长度的影响；若不能利用间隙进行调整根据实际情况将上段柱的长度进行调整。,焊接衬板,构件验收问题的处理办法,2、螺栓孔错误：补焊后重新进行钻孔，禁止火焰扩孔； 3、除锈不彻底或者油漆脱落：重新除锈并补刷油漆。,防腐油漆现场返工,严禁现场火焰扩孔,吊装方案,根据构件尺寸、重量、安装位置
14、、安装现场环境等因素确定吊装方案。一个好的吊装方案至少包括三方面的内容：科学的结构计算、精准的图片、简练准确的文字表达。吊装方案技术要点： 1、吊装机械选择； 2、吊装稳定性保证措施：吊装过程中受 力及变形计算；计数机三维模拟安装技术；(核心技术) 3、胎架设计及卸载技术。（核心技术）,吊装机械选择原则,最不利工况确定吊装机械的原则：确保全覆盖并满足所有构件吊装； 最经济的原则：优化吊装工况，选用最小型吊机；就地选用吊机；人工费与机械费组合最优化等； 安全的原则。,吊装机械选择一：高层钢结构吊装常用机械,北京中海广场C7050塔吊与国贸三期大厦动臂式塔吊,深圳证券项目两台1280D动臂式塔吊,
15、利用塔吊或者动臂式塔吊吊装。,吊装机械选择二：大跨度钢结构吊装常用机械,大型汽车吊、履带吊、行走式塔吊或者两种吊机联合吊装（抬吊）。,安徽广电东区裙楼巨型桁架利用300吨汽车吊吊装,安徽广电西区演播厅屋顶桁架利用600吨履带吊吊装,武汉天河机场二号航站楼屋顶大跨度桁架利用300吨履带吊与行走式塔吊联合吊装,双机抬吊注意事项,每台吊机的设计起重量应为原额定起重量70； 确保两台吊机动作缓慢、同步、均衡。,双机抬吊钢梁,双机抬吊钢柱,铁扁担,吊装机械选择三：工业厂房钢结构吊装常用机械,中小型汽车吊：100吨以下汽车吊。,天津大运载项目利用多台50吨以下 汽车吊吊装门式钢架。,大跨度桁架吊装稳定性保
16、证措施,大跨度桁架结构在吊装过程中的变形分析与调整是保证吊装稳定性的关键因素。同时通过计算机三维模拟安装过程，确保预调值。,工业厂房吊装稳定性保证措施,确保前两榀钢架形成稳定单元后再向后连续吊装；,地脚螺栓基础（拧紧螺栓后安装钢梁）,杯形基础（先灌浆再安装钢梁）,确保钢柱稳定后再吊装钢梁。,工业厂房安装稳定性事故,2008年11月10日下午16时，青海省互助土族自治县金圆水泥公司在建车间12根钢梁连环倒塌，造成5人死亡1人重伤。发生事故的车间由青海路拓工程设施制造有限公司负责承建。事发时，数十名工人正在钢梁下现场作业，场地北侧两辆吊车在起吊钢梁时不慎将已竖起的钢梁撞倒。顷刻间，已安装到位的12
17、根钢梁连环倒塌，并向场地南侧砸去。,事故现场钢柱地脚螺栓基础,水泥墩与钢架接触有很大空隙 ，施工人员仅用钢板和粗制的水泥石块填充,高层钢结构吊装稳定性保证措施,先内框、再外框钢构件的安装顺序,北京国家环保总局项目 钢结构吊装,北京国家环保总局项目 钢框架核心砼结构,卸载：应编制卸载方案并经过专家论证。,3、钢结构安装连接方式,主要有三种连接形式：焊接、螺栓连接、栓焊连接。 钢柱之间通常采用焊接；钢梁之间通常采用螺栓连接；钢柱与主梁之间通常采用栓焊连接。,焊接,栓焊连接,螺栓连接,钢结构安装连接常识,轻钢结构中常用有抽芯铆钉（拉铆钉）、自攻螺钉、射钉和焊钉等连接方式。 焊接方法：手工电弧焊、氩弧
18、焊、CO2气体保护焊、埋弧焊、电渣焊（焊接箱形柱结构横隔板部位）。 焊缝缺陷：未焊透、未熔合、夹渣、气孔、咬边、焊瘤、烧穿、偏析、裂纹、弧坑、及焊缝外形尺寸不符合要求、焊接成型不良等。 焊缝质量检查：质量等级分为一级、二级和三级。检查方法有外观检查、超声波探伤、射线探伤。 螺栓连接：普通螺栓（地脚螺栓）、高强螺栓。 普通螺栓：按照制作精度可分为A、B、C三个等级。A、B级精制制作安装复杂，价格较高，较少在钢结构中采用。C级为粗制螺栓，材料性能等级为4.6级和4.8级。表示方法如M16。 高强螺栓：从外形上可分为大六角头和扭剪型两种；按强度（性能）等级，大六角头的有8.8级和10.9级两种，扭剪
19、型的只有10.9级一种。 高强螺栓的优点：安装简便、迅速，能装能拆，承压力高，受力性好，安全可靠。是当今钢结构连接的主要手段之一。 高强螺栓使用注意事项：钢结构吊安装时必须用临时螺栓进行临时连接，禁止直接用高强螺栓，否则高强螺栓容易 损坏；摩擦面摩擦系数不够，或有飞边毛刺，造成摩擦力下降；没有及时进行终拧，或终拧后没有及时涂刷封闭油漆。,安装现场常用焊接类型,手工电弧焊与CO2气体保护焊,CO2气体保护焊,手工电弧焊,过焊孔,央视新址项目钢梁、钢柱过焊孔,常见焊接质量缺陷,气孔、夹渣、咬边、未熔合等。,加塞钢筋,夹渣、未熔合,咬边,气孔,北京顺义减河景观桥工程1号索桥 2006年12月因钢结构
20、焊接质量造成塌垮事故。,已破坏焊缝断口处存在大量气孔、未焊透、夹渣、未熔合等缺陷， 部分对接熔透焊缝根部存在加塞焊条的现象 。,北京运乔铁城混凝土搅拌站水泥筒仓2007年7月3日下午3时许因上下节筒身连接处因焊接质量发生倒塌事故。,加塞钢筋,夹渣、未熔合,气孔、咬边,高强螺栓类型,扭剪型高强螺栓：安装工具为扭剪型电动扳手,大六角头高强螺栓：安装工具为扭矩型扳手,高强螺栓安装程序一,安装临时螺栓,更换高强螺栓,高强螺栓安装程序二,高强螺栓初拧、24小时内终拧、打磨处锈，最后进行涂刷防腐涂料封闭。,4、钢结构测量校正,钢结构安装应编制测量方案。测量主要是控制轴线、标高、垂直度。 高层钢结构测量校正
21、主要注意事项： 1、钢柱顶部标高偏高时，在下一节钢柱进行调整，关键要保证牛腿标高就是楼层标高； 2、测量时焊接临时措施，应尽量避免在结构上随意焊接； 3、对于钢柱的偏差应考虑到焊接收缩对钢柱垂直度的影响：要总结经验对钢柱的焊接方位以及钢柱的垂直度联系起来，对钢柱进行预偏，使钢柱在焊接后的垂直度偏差更小。 4、钢梁对接部位错口：一般为上下错口，牛腿的高度与钢梁的高度不一致； 5、跟踪测量和复测：构件安装就位后进行初校，成为框架后进行复测，然后进行终校，拧紧高强螺栓，焊接后再次进行复测，为下一节安装提供依据。 6、测量控制点布设不合理，将造成测量困难或无法测量。,测量常用设备,标高：水准仪、全钻仪
22、 轴线：经纬仪、全钻仪 距离：测距仪、全钻仪,便携式激光测距仪,钢柱垂直度测量,测量时利用两台全站仪控制柱顶相邻两个端面的轴线垂直度进行控制。,钢柱测量,测量校正,用调节杆进行校正,用千斤顶进行校正,多种校正方法综合使用,用缆风绳进行校正,高层钢结构测量孔,5、除锈补漆,焊缝两侧、摩擦面及钢梁上表面在加工厂不需要喷防腐材料,钢梁上表面,6、防火涂料施工,钢结构厚涂型防火涂料,防火涂料喷涂现场,钢柱防火涂料喷涂,钢梁防火涂料喷涂,7、钢结构安全管理,钢结构安全隐患常见类型：高处坠落、物体打击、火灾、起重吊装、塌陷。,高处坠落,高处坠落：由于危险势能差引起的伤害，包括从架子、屋架上坠落以及平地坠入
23、坑内等。,防坠器的使用：适用于钢柱吊装。,物体打击,物体打击：指落物、滚石、锤击、碎裂、崩块、砸伤等造成的人身伤害。不包括因爆炸而引起的物体打击。,火灾,火灾：在火灾时造成的人体烧伤、窒息、中毒等。 高层钢结构在施工后期，火灾极易因结构幕墙封闭而形成烟囱效应。,塌陷,塌陷：指建筑物、堆置物倒塌以及土石方等引起的事故伤害。 现场钢构件堆放不能超过三层。,从事钢结构专业应掌握的专业知识,三大能力三大学科： 结构计算能力； 三维制图能力； 文字表达能力； 金属材料； 焊接； 吊装； 不断发展的钢结构其他先进技术。 以上知识点，需要我们有随时收集相关资料并吸收消化的意识和行动！,设计、优化设计、深化设计,设计（原设计院）优化设计（施工单位）深化设计（钢结构加工厂，主要用于节点设计，以便于施工为原则）； 设计和优化设计应用软件：PKPM、3D3S、SAP2000、MIDAS等； 深化设计应用软件：XSTEEL。,企业在钢结构工程领域的发展前景,公司钢结构发展史上三次重大机遇： 1998年6月，公司承接长春光大银行工程：公司第一次承接到典型的高层钢结构工程； 1999年下半年，安装分公司施工沈阳博览中心室内足球场钢结构工程：公司第一次亲自施工大跨度钢结构工程； 2001年，北京银泰中心钢结构工程。,汇报完毕！非常感谢！,