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摘要:最近几年,钢结构因其工厂预制率高、施工周期短、抗震性能好和受荷能力强等特性,在各行业领域均得到广泛应用。在设计多层钢结构工业厂房时,设计人员应当在前期设计环节就建立完整的设计理念,将钢结构的优势特性充分发挥,满足工业厂房的各项需求。本文基于多层钢结构厂房安装施工技术分析展开论述。
关键词:多层钢结构厂房;安装施工;技术分析
引言
钢结构厂房以其强度高以及工期短的优势在工业厂房中发挥作用,了解多层钢厂房的安装施工关键技术,做好在实际施工过程中的空间参数测控与校正,掌握钢结构高强度螺栓连接工艺质量控制,了解钢结构安装节点的焊接工艺质量控制方式,使之适应当前钢结构厂房安装的实际需要。
1多层钢结构厂房的特点
与普通的民用钢结构建筑相比,多层钢结构厂房可以满足生产设备布置及原材料的装载和其他生产功能的基本要求,负荷承载能力一般可达到2.5~20kN/m2的范围,直接力很高。第二,多层钢结构厂房,荷载情况往往比普通多层民用钢结构建筑更复杂,集中荷载和悬挂荷载使用要求更高。其中集中载荷主要是生产中设备的满载重量和生产中产生的振动载荷。悬挂荷载主要包括室内运输设备、和水、电、风、工艺管道等。第三,多层民用钢结构建筑的平面布置多具有对称和平面连续性特点。相反,多层钢结构厂房由于生产工艺的要求,经常出现结构平面不规则、楼板双层、楼板开闭现象。因此,地面完整性不好,如果发生地震,逆转的情况更容易。与此同时,随着地板框架产生短支柱组效应,水平方向上的剪切力将作用于局部支柱段。第四,与多层民用钢结构建筑相比,多层钢结构厂房由于生产工艺的特殊要求,层距较大,一般为4~8米。另外,钢结构厂房内部空间大,6~18米的柱间距较为常见。以上是多层钢结构厂房的特点。
2结构选型
(1)框架体系。框架系统的梁和柱通常在垂直和水平方向都刚刚连接,力很明显,造型很简单。在工业设计中,由于部分管线布置和大型设备布置,工厂内部不适于布局支持,可以选择纯框架系统。与混凝土框架结构一样,钢结构框架也应遵循“强柱弱梁”、“强节点弱构件”的原则。框架体系结构弹性高,固有频率长,抗震性能好。同时,由于弹性刚度差异,在大水平载荷下容易发生大位移,从而导致整个结构倾覆和损坏。如果横向位移太大,则只能增加梁柱截面,从而提高整体刚度,因此框架系统的钢用量更大。(2)框架-支撑系统包括刚连接的刚架、梁柱节点、垂直钢柱和柱之间的支撑、钢梁铰支、柱之间的支撑,可以有效提高整个结构的横向刚度,提高建筑的抗震性能,同时减少梁柱剖面,降低整个建筑的钢筋量。框架-支撑系统适用于水平短、垂直长的厂房,需要在厂房内部设置垂直支撑,因此对空间利用率有一定的影响。(3)框架加支撑混合系统。此结构形式与框架-支撑系统的不同之处在于,框架和柱之间的支撑在垂直方向混合,而水平荷载同时在框架和柱之间进行支撑。系统在不影响厂房内部空间的情况下,将支柱间的支撑纵向设置在最外侧。为了调整柱变形,楼板应具有较大的平面内部刚度,通常使用钢筋混凝土楼板。
3钢结构柱体的吊装施工工艺与技术要点
安装钢柱之前,必须检查建筑物的定位轴线、标高和地脚螺栓,以便进行后续的安装工作。钢结构的吊装在建筑物中间依次延伸,在每个框架操作单元中安装钢柱,安装框架梁,然后安装其他构件,逐层由上而下,最终形成框架。开始安装钢柱时,独立钢柱不受水平力支撑,结构本身没有任何保护措施,在安装过程中存在很大的结构风险。因此,每个钢柱侧都有三个支架,支架和钢柱结合起水平固定作用,同时在钢柱顶部拉紧,防止钢柱在不理想的条件下倒下。完成每个框架安装后,必须安装所有主要元件,以确保空间刚性和稳定性。钢柱吊装一般采用汽车起重机单旋转方法抬起,应在地面上铺木板,防止柱底部与地面碰撞,锚螺栓损坏的现象。将钢柱脚戴在预埋螺栓上,并放置在调节螺母上。吊装用基准螺母和垫片调整高度,拧紧整个螺栓螺母以固定气缸。钢柱安装后必须校正,以确保平面和高程位置满足设计要求,柱垂直和坡度满足规范要求。校正钢柱时,必须首先使用基准螺母和垫片调整标高,然后调整位移,调整垂直偏差,重复上述步骤,直到钢柱的标高、位移、垂直偏差符合要求为止。
4外墙保温装饰一体板技术
外墙采用聚氨酯封边金属幕墙板,由内、外层金属板和芯材组成。外层金属板技术参数:防腐保护为镀55%铝锌,双面镀铝锌含量≧150g/m2,外层金属板金属厚度0.676mm,外层板表面保护层为氟碳(PVDF)涂层,氟碳涂层厚度正面≧25um,背面为≧10um,外侧板为纯平板;内层金属板技术参数:厚度0.476mm,防腐保护为镀55%铝锌,双面镀铝锌含量≧50g/m2,表面保护层为聚酯(PE)涂层,聚酯涂层厚度为≧20um,背面为5um;芯材技术参数:岩棉+聚氨酯(Pu)侧封,岩棉厚度50mm,岩棉容重不小于100kg/m3,渣球含量(粒径大于0.25mm)≤10%,燃烧性能A级,纤维平均直径(μm)≤7.0,导热系数(W/(m•K)(平均温度25℃)≤0.040,憎水率≥98.0%,抗拉强度(kPa)≥7.5,压缩强度(kPa)(10%变形)≥40,导热系数为0.044W/(m2•k)。两边侧封采用聚氨酯封边,企口搭接,自下而上安装。板和檩条、墙梁的固定采用钩头螺栓和自攻螺钉。隔音良好,燃点低防火效果好,隔热保温很好,耐高温,防腐蚀,抗老化,防水性能好,外型有线条感,效果出众。
5多层钢结构工业厂房结构设计要点
5.1安装节点的焊接质量控制技术
为了确保梁与柱之间连接的稳固性,主要以高强螺栓以及焊接相结合的方式,其中焊接中的全熔透焊缝主要应用在梁翼缘板的连接中,要做好全熔透焊接的准备工作,在衬板的设计上要满足焊接规定的需要,关注翼缘坡口两侧安装状态,对梁腹板上下端进行处理,借助引弧板的作用做成半径为35mm的扇形切角,掌握翼缘焊接的顺序,主要按照从下到上的顺序焊接,并实施对称施焊。在安装节点焊接的过程中可以将手工电弧焊以及二氧化碳保护半自动焊有效的结合在一起,其中前者主要在电焊固定以及钢板连接板的焊接,工作量相对较小,而后者主要在钢柱焊接以及支撑焊接发挥作用。
5.2做好横纵向设计把关
对于工业厂房结构设计,要做好横纵向的综合分析。在横向设计方面,要重点分析如何提升多层钢结构功能水平,体现其多样性特征,保证多层钢结构厂房可以达到现代化企业生产的多样化需求。对于工业厂房结构的纵向设计,设计人员要从安全以及稳定性角度出发,做好设计要点的把控。提高提升建筑的技术安全性水平,需要高度关注厂房的抗震能力。在设计的过程中,通过优化材料选择,充分利用抗震技术,采取有效的手段,比如部件咬合制约手段,来提高多层钢结构厂房结构设计质量。除此之外,要重点分析施工构件之间的弯矩耦合效应,关注轴向力,做好技术把控,全面提高厂房结构的性能水平。
结束语
多层钢结构厂房安装施工技术的应用方式具有多样性,将柱与梁吊装技术、梁连接节点技术以及无支撑压型钢板组合混凝土楼承板技术综合在一起分析,建立健全完善的监督运行保障机制,针对在具体施工过程中存在的问题进行及时的纠正,有助于提升多层建筑施工质量。
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