輕型鋼結(jié)構(gòu)的施工
一、輕型鋼結(jié)構(gòu)的制造輕型鋼結(jié)構(gòu)的制造工藝與普通鋼結(jié)構(gòu)并無很大的區(qū)別。
輕型鋼結(jié)構(gòu)的材料規(guī)格小,桿件細而薄,而且材料的調(diào)直、下料、彎曲成型、加工拼裝、構(gòu)件的翻身搬運容易,不需要大型的專用設(shè)備,故特別適合在中、小型工廠加工制造。
圓鋼、小角鋼的輕型鋼結(jié)構(gòu)桿件較細,容易成型,這是加工制造的有利條件。但在加工過程中也容易造成桿件彎曲和損傷等情況,這種彎曲和損傷對結(jié)構(gòu)承載力的影響較大,加工制造時應加以注意。
采用冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)比采用普通鋼結(jié)構(gòu)一般多一道酸洗除銹或酸洗磷化處理工藝。當采用兩個槽鋼拼焊成方管時焊接量較大。由于桿件連接多為頂接,故下料的精確度要求稍高。過去人們曾擔心,冷彎薄壁型鋼構(gòu)件的壁厚較薄,材料的調(diào)直不太容易,但實踐證明,其調(diào)直工藝比普通鋼結(jié)構(gòu)還易掌握。通常采用撐直機撐直和在平臺上用錘子錘打兩種方法:前者凹凸現(xiàn)象易于調(diào)整,且能保證質(zhì)量。
對于桁架式檁條,三鉸拱屋架或梭形屋架,其連續(xù)彎曲的蛇形圓鋼腹桿多在胎具上用手工完成,直徑較小時采用冷彎,直徑較大時需利用氧氣乙炔局部加熱進行彎曲。冷彎和熱彎的直徑界限隨各制造單位的具體情況而不同,其彎曲半徑為圓鋼直徑的2.5倍。由于蛇形圓鋼在彎曲后有回彈現(xiàn)象,成型后的誤差比較大,所以胎具的定位器應比腹桿軸線間的夾角要小一些,并在成型后用樣板校核。
鋼材的切斷應盡可能在剪切機上或鋸床上進行,特別是對于薄壁型鋼屋架,因下料要求準確,最好采用電動鋸割法,不僅工效高,而且斷面光滑平整,質(zhì)量好,長度誤差可控制在±1mm以內(nèi)。如無設(shè)備時,也可采用氣割為了提高氣割質(zhì)量,宜采用小口徑噴嘴,并在切割后用錘子輕輕敲打,使切口平整,以清除熔渣,保證焊接質(zhì)量。
焊接是輕型鋼結(jié)構(gòu)的主要連接方法,因桿件截面一般較小,厚度較薄,容易產(chǎn)生焊接變形和燒穿,因此在焊接時必須注意選擇適當?shù)暮附庸に嚭秃附訁?shù),如焊條直徑、焊接電流的大小和焊接程序等。焊接參數(shù)的選擇應根據(jù)不同的焊件厚度和操作技術(shù)水平確定。一般常用的焊條直徑為φ3.2mm-4mm,當焊接厚度≤2mm時,可用φ2.5mm的焊條。同時注意選擇合適的焊接電流。電流過大,容易燒穿,過小又易產(chǎn)生焊縫夾渣。根據(jù)不同的焊條直徑,焊接電流可在80A-200A范圍內(nèi)變動,焊接技術(shù)好的,電流可適當加大。焊接時應根據(jù)不同的節(jié)點形式、空間位置和焊接件厚薄,正確地掌握焊條角度、施焊方法、焊接速度以及焊件中的溫度分布,以確保焊接質(zhì)量。
應盡可能采用平焊和船形焊,如需立焊或橫焊時,應由技術(shù)熟練的焊工焊接。此外,應注意采用有效措施防止焊接變形。當幾部焊機同時焊接一個構(gòu)件時,焊點要分散,使熱量在整個構(gòu)件上均勻分布;長焊縫應采用逆向分段焊接法。焊縫以一次焊成為宜,如必須分兩次焊接時,應在第一道焊縫冷卻后再焊第二道,不宜在一條短焊縫上連續(xù)重復燒焊,以防燒傷金屬。對焊工的技術(shù)水平應有一定要求,不熟練的焊工容易出現(xiàn)咬肉、氣孔、夾渣、裂紋、未焊滿的陷槽等缺陷。輕型鋼結(jié)構(gòu)的桿件較多,焊點分散,尤應注意檢查有無漏焊和錯位等現(xiàn)象。
二、輕型鋼結(jié)構(gòu)安裝準備工作輕型鋼結(jié)構(gòu)安裝準備工作的內(nèi)容和要求與普通鋼結(jié)構(gòu)安裝工程相同。
鋼柱基礎(chǔ)施工時,應做好地腳螺栓定位和保護工作,控制基礎(chǔ)和地腳螺栓頂面標高。基礎(chǔ)施工后應按以下內(nèi)容進行檢查驗收:
。1)各行列軸線位置是否正確;
。2)各跨跨距是否符合設(shè)計要求;
。3)基礎(chǔ)頂標高是否符合設(shè)計要求;
。4)地腳螺栓的位置及標高是否符合設(shè)計及規(guī)范要求。
構(gòu)件在吊裝前應根據(jù)《鋼結(jié)構(gòu)工程施工及驗收規(guī)范》中的有關(guān)規(guī)定,檢驗構(gòu)件的外形和截面幾何尺寸,其偏差不允許超出規(guī)范規(guī)定值之外;構(gòu)件應依據(jù)設(shè)計圖紙要求進行編號,彈出安裝中心標記。鋼柱應彈出兩個方向的中心標記和標高標記;標出綁扎點位置;丈量柱長,其長度誤差應詳細記錄,并用油筆寫在柱子下部中心標記旁的平面上,以備在基礎(chǔ)頂面標高二次灌漿層中調(diào)整。
構(gòu)件進入施工現(xiàn)場,須有質(zhì)量保證書及詳細的驗收記錄;應按構(gòu)件的種類、型號及安裝順序在指定區(qū)域堆放。構(gòu)件地層墊木要有足夠的支撐面以防止支點下沉;相同型號的構(gòu)件疊層時,每層構(gòu)件的支點要在同一直線上;對變形的構(gòu)件應及時矯正,檢查合格后方可安裝。
三、輕鋼結(jié)構(gòu)安裝機械選擇輕鋼結(jié)構(gòu)
輕鋼結(jié)構(gòu)安裝機械選擇輕鋼結(jié)構(gòu)的構(gòu)件相對自重輕,安裝高度不大,因而構(gòu)件安裝所選擇的起重機械多以行走靈活的自行式(履帶式)起重機和塔式起重機為主。所選擇的塔式起重機的臂桿長度應具有足夠的覆蓋面,要有足夠的起重能力,能滿足不同部位構(gòu)件起吊要求。多機工作時,臂桿要有足夠的高度,有能不碰撞的安全轉(zhuǎn)運空間。
對有些重量比較輕的小型構(gòu)件,如檁條、彩鋼板等,也可以直接有人力吊升安裝。
起重機的數(shù)量,可根據(jù)工程規(guī)模、安裝工程大小及工期要求合理確定。
四、輕鋼結(jié)構(gòu)安裝
1.結(jié)構(gòu)安裝方法輕鋼結(jié)構(gòu)安裝可采用綜合吊裝法或分件安裝法。采用綜合安裝法,是先吊裝一個單元(一般為一個柱間)的鋼柱(4-6根),立即校正固定后吊裝屋面梁、屋面檁條等、等一個單元構(gòu)件吊裝、校正、固定結(jié)束后,依次進行下一單元。屋面彩鋼板可在輕鋼結(jié)構(gòu)框架全部或部分安裝完成后進行。
分件吊裝法是將全部的鋼柱吊裝完畢后,再安裝屋面梁、屋面(墻面)檁條和彩鋼板。分件吊裝法的缺點是行機路線較長。
2.構(gòu)件的吊裝工藝
。1)鋼柱的吊裝鋼柱起吊前應搭好上柱頂?shù)闹迸捞荩讳撝刹捎脝吸c綁扎吊裝,扎點宜選擇在距柱頂1/3柱長處,綁扎點處應設(shè)軟墊,以免吊裝時損傷鋼柱表面。當柱長比較大時,也可采用雙點綁扎吊裝。
鋼柱宜采用旋轉(zhuǎn)法吊升,吊升時宜在柱腳底部栓好拉繩并墊以墊木,防止鋼柱起吊時,柱腳拖地和碰壞地腳螺栓。
鋼柱對位時,一定要使柱子中心線對準基礎(chǔ)頂面安裝中心線,并使地腳螺栓對孔,注意鋼柱垂直度,在基本達到要求后,方可落下就位。經(jīng)過初校,待垂直度偏差控制在20mm以內(nèi),擰上四角地腳螺栓臨時固定后,方可使起重機脫鉤。鋼柱標高及平面位置已在基面設(shè)墊板及柱吊裝對位過程完成,柱就位后主要是校正鋼柱的垂直度。用量臺經(jīng)緯儀在兩個方向?qū)输撝鶅蓚面上的中心標記,同時檢查鋼柱的垂直度,如有偏差,可用千斤頂、斜頂桿等方向校正。
鋼柱校正后,應將地腳螺栓緊固,并將墊板與預埋板及柱腳底板焊接固定。
。2)屋面梁的吊裝屋面梁在地面拼裝并用高強度螺栓連接緊固。屋面梁宜采用兩點對稱綁扎吊裝,綁扎點亦設(shè)軟墊,以免損傷構(gòu)件表面。屋面梁吊裝前設(shè)好安全繩,以方便施工人員高空操作;屋面梁吊升宜緩慢進行,吊升過柱頂后由操作工人扶正對位,用螺栓穿過連接板與鋼柱臨時固定,并進行校正。屋面梁的校正主要是垂直度檢查,屋面梁跨中垂直度偏差不大于H/250(H為屋面梁高),并不得大于20mm.屋架校正后應及時進行高強度螺栓緊固,做好永久固定。
高強度螺栓緊固、檢驗應按規(guī)范進行。
。3)屋面檁條、墻面梁的安裝薄壁輕鋼檁條,由于重量輕,安裝時可用起重機或人力吊升。當安裝完一個單元的話鋼柱、屋面梁后,即可進行屋面檁條和墻梁的安裝。墻梁也可在整個鋼框架安裝完畢后進行。檁條和墻梁安裝比較簡單,直接用螺栓連接在檁條擋板或墻梁托板上。檁條的安裝誤差應在±5mm之內(nèi),彎曲偏差應在L/750(L為檁條跨度),且不得大于20mm.墻梁安裝后應用拉桿螺栓調(diào)整平直度,順序應由上向下逐根進行。
。4)屋面和墻面彩鋼板安裝屋面檁條、墻梁安裝完畢,就可進行屋面、墻面彩鋼板的安裝。一般是先安裝墻面彩鋼板,后安裝屋面彩鋼板,以便于檐口部位的連接。
彩鋼板安裝有隱藏式連接和自攻螺絲連接兩種。隱藏式連接通過支架將彩鋼板固定在檁條上,彩鋼板橫向之間用咬口機將相鄰彩鋼板搭接口咬接,或用防水粘結(jié)膠粘接(這種做法僅適用于屋面)。自攻螺絲連接是將彩鋼板直接通過自攻螺絲固定在屋面檁條或墻梁上,在螺絲處涂防水膠封口,這種方法可用于屋面或墻面彩鋼板連接。
彩鋼板在縱向需要接長時,其搭接長度不應小于100mm,并用自攻螺絲連接,防水膠封口。
彩鋼板安裝中,應注意幾個關(guān)鍵部位的構(gòu)造做法:山墻檐口,用檐口包角板連接屋面和墻面彩鋼板;屋脊處,在屋脊處蓋上屋背蓋板,根據(jù)屋面的坡度大小,分屋面坡度≥10°和<10°兩種不同的做法;門窗位置,依窗的寬度,在窗兩側(cè)設(shè)立窗邊立柱,立柱與墻梁連接固定,在窗頂、窗臺處設(shè)墻梁,安裝彩鋼板墻面時,在窗頂、窗臺、窗側(cè)分別用不同規(guī)格的連接板包角處理;墻面轉(zhuǎn)角處,用包角板連接外墻轉(zhuǎn)角處的接口彩鋼板;天溝安裝,天溝多采用不銹鋼制品,用不銹鋼支撐固定在檐口的邊梁(檁條)上,支撐架的間距約500mm,用螺栓連接。
對于保溫屋面,彩鋼板應安裝在保溫棉上。施工時,在屋面檁條上拉通長鋼絲網(wǎng),鋼絲網(wǎng)間格為250-400mm方格。在鋼絲網(wǎng)上保溫棉順著排水方向垂直鋪向屋脊,在保溫棉上在安裝彩鋼板。鋪保溫板與安彩鋼板依次交替進行,從房屋的一端施工向另一端。施工中應注意保溫材料每幅寬度間5的搭接,搭接的長度宜控制在50mm左右。同時當天鋪設(shè)的保溫棉上,應立即安裝好彩鋼板,以防雨水淋濕。
輕鋼結(jié)構(gòu)安裝完工后,需進行節(jié)點補漆和最后一遍涂裝,涂裝所用材料同基層上的涂層材料。
由于輕鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件比較單薄,安裝時構(gòu)件穩(wěn)定性差,需采用必要的措施,防止吊裝變形。
五、輕鋼結(jié)構(gòu)的防腐蝕
1.輕鋼結(jié)構(gòu)防腐蝕的重要性和措施輕鋼結(jié)構(gòu)因壁薄桿細,一經(jīng)腐蝕會嚴重降低結(jié)構(gòu)的承載力,特別時薄壁型鋼結(jié)構(gòu)的防腐蝕問題更為突出。因此,在設(shè)計輕鋼結(jié)構(gòu)時,除在結(jié)構(gòu)選型、截面組成以及鋼材材質(zhì)上予以注意外,尚應根據(jù)結(jié)構(gòu)所處的環(huán)境及其重要程度,提出相應的防腐措施。
鋼結(jié)構(gòu)的銹蝕與建筑物周圍的環(huán)境,空氣的有害成分(如酸、鹽等),建筑物內(nèi)的濕度、溫度和通風情況有關(guān)。輕鋼結(jié)構(gòu)不宜用于高濕、高溫及強烈腐蝕介質(zhì)的環(huán)境中。
人們造不斷總結(jié)經(jīng)驗的基礎(chǔ)上,逐步認識到一些輕鋼結(jié)構(gòu)的腐蝕與防腐蝕的規(guī)律。只要采取積極的防腐蝕措施,排除產(chǎn)生腐蝕的根源,輕鋼結(jié)構(gòu)的防腐蝕,并不比普通鋼結(jié)構(gòu)特殊和困難。其防腐蝕的設(shè)計原則如下:
。1)全面考慮結(jié)構(gòu)的整體布置,隔離有腐蝕介質(zhì)區(qū)域或限制腐蝕介質(zhì)的來源(即改進工藝設(shè)備和生產(chǎn)過程),部分或全部消除有害因素。采用有利于自然通風的結(jié)構(gòu)布置方案,以降低有害物的含量。
。2)盡可能選用含有適量合金元素的耐腐蝕性較高的低合金鋼材(如09MnCuPTi、15MnVCu、15MnTiCu),其耐腐蝕性比Q235鋼約提高50-70%.含Cu鋼普通顯示出它的良好的耐腐蝕性能。
。3)從結(jié)構(gòu)上采用措施,選用不易受腐蝕的合理方案,節(jié)點結(jié)構(gòu)要簡單,盡量避免有難于檢查、清理、涂漆以及易積留濕氣和灰塵的死角和凹槽。
。4)盡可能采用表面面積最小的圓管和方管的管形截面。根據(jù)調(diào)查結(jié)果表明,封閉的方管即使有的有小氣孔,但其內(nèi)壁也不會銹蝕,故管內(nèi)壁一般可不涂刷油漆。
。5)將構(gòu)件徹底除銹,并選用防銹性能良好的涂料。
。6)在加工制造中要保證焊接質(zhì)量。焊縫內(nèi)的夾渣,易引起腐蝕。對于薄壁閉口截面,要求節(jié)點處焊接密封,以免水氣侵入。
。7)盡量避免或減少涂刷后進行焊接,以防止破壞漆膜的完整性,對施工中破壞的漆膜,應及時補涂油漆。
(8)對原材料和加工好的構(gòu)件要加強管理,妥善堆放,避免生銹。
2.除銹方法鋼材的除銹好壞,是關(guān)系到涂料能否獲得防護效果的關(guān)鍵之一。
但這點往往被施工單位所忽視。如果除銹不徹底,將嚴重影響涂料的附著力,并能使漆膜下的金屬表面繼續(xù)生銹擴展,使涂層破壞失效,達不到預期的保護效果,造成經(jīng)濟上的浪費和生產(chǎn)上的損失。因此徹底清除金屬表面的鐵銹、油污和灰塵等,使金屬表面露出灰白色,以增加漆膜與構(gòu)件表面的粘結(jié)力。目前除銹的方法有四種:
。1)手工除銹:工效低,除銹不徹底,影響油漆的附著力,使結(jié)構(gòu)容易透銹。限于條件,圓鋼、小角鋼的輕鋼結(jié)構(gòu)多采用這種除銹方法。但在手工除銹施工過程中,應盡量做到認真細致,使露出金屬表面為止。
(2)噴砂、噴丸除銹:將鋼材或構(gòu)件通過噴砂機將其表面的鐵銹清除干凈,露出金屬的本色。較好的噴砂機能將噴出的石英砂、鐵砂或鐵丸的細粉自動篩去,防止粉末飛揚,減少對工人健康的影響。這種除銹方法比較徹底,效率亦高,在較發(fā)達的國家普遍采用,是一種先進的除銹方法。
。3)酸洗除銹:將構(gòu)件放入酸洗槽內(nèi),除去油污和鐵銹。采用這一方法時應使用其表面全部呈鐵灰色,酸洗后必須清洗干凈,保證鋼材表面無殘余酸液存在。為防止構(gòu)件酸洗后再度生銹,可采用壓縮空氣吹干后立即涂一層硼鋇底漆。
。4)酸洗磷化處理:構(gòu)件酸洗后,然后再用2%左右的磷酸作磷化處理,處理后的鋼材表面有一層磷化膜,可防止鋼材表面過早返銹,同時能與防腐涂料緊密結(jié)合,提高涂料的附著力,從而提高其防腐蝕性能。
酸洗磷化處理的工藝并不復雜,酸洗槽的設(shè)置也比較簡單,其工藝過程如下:去油-酸洗-清洗-中和-清洗-磷化-熱水清洗-涂油漆。
綜合來看,以酸洗磷化處理最好,噴砂除銹、酸洗除銹次之,人工除銹最差。薄壁型鋼結(jié)構(gòu)最好優(yōu)先采用酸洗磷化處理方法,以延長其維修年限和使用壽命。
3.防銹涂料的選擇涂料(習慣稱油漆)是一種含油或不含油的膠體溶液,將它涂敷在構(gòu)件表面上,可以結(jié)成一層薄膜來保護鋼結(jié)構(gòu)。
防腐涂料一般由底漆和面漆組成,底漆主要起防銹作用,故稱防銹底漆,它的漆膜粗糙,與鋼材表面附著力強,并與面漆結(jié)合好。面漆主要是保護下面的底漆,故對大氣和濕氣有抗氣候性和不透水性,它的漆膜光澤,增加建筑物的美觀,又有一定的防銹性能,和增強對紫外線的防護。
鋼結(jié)構(gòu)的防腐蝕,除要求徹底除銹外,選擇使用防銹性能好的涂料,對于保證結(jié)構(gòu)的使用年限,和減少維護費用,也起很重要的作用。選擇涂料的原則應以貨源廣、成本低為前提。涂料的品種多,性能和用途各異,在選用時要注意下列問題:
。1)根據(jù)結(jié)構(gòu)所處的環(huán)境,選用合適的涂料。即根據(jù)室內(nèi)、室外的溫度和濕度、侵蝕性介質(zhì)的種類和濃度,選用涂料的品種。對于酸性介質(zhì),可采用耐酸性較好的酚醛樹脂漆,而對于堿性介質(zhì),則應采用耐堿性能較好的環(huán)氧樹脂漆。
(2)注意涂料的正確配套,使底漆和面漆之間有良好的粘結(jié)力。例如,過氧乙烯漆對鋼材表面的附著力差,與磷化底漆或鐵紅醇酸底漆配套使用,才能得到良好的效果。而不能與油性底漆(例如油性紅丹漆)配套使用,因為過氯乙烯中含有強溶劑,會咬起這種底漆的漆膜。
。3)根據(jù)結(jié)構(gòu)構(gòu)件的重要性(是主要承重構(gòu)件還是次要承重構(gòu)件)分別選用不同品種的涂料,或用相同品種的涂料,調(diào)整涂復層數(shù)。
。4)考慮施工條件的可能性,有的宜刷涂。在一般情況下,宜選用干燥快,便于噴涂的冷固型涂料。
。5)選擇涂料時,除考慮結(jié)構(gòu)使用性能、經(jīng)濟性和耐久性外,尚應考慮施工過程中的穩(wěn)定性,毒性以及需要的溫度條件等。此外,對涂料的色澤也應予以注意。
4.油漆的施工與維護油漆是鋼結(jié)構(gòu)加工制造的最后一道工序,不得與結(jié)構(gòu)的焊、鉚、拼接等工序交叉進行。
正確的涂裝設(shè)計必須有嚴格的施工來保證,不僅施工技術(shù)人員應當掌握涂料的施工技術(shù),而且涂裝技術(shù)工人也應對涂料施工有一定的基本知識和熟練的操作技能。同時還應有一套嚴格施工管理制度,才有可能很好地完成設(shè)計規(guī)定的指標和要求。
油漆涂料的保護性能隨涂層厚度的增加而提高。漆膜是涂料固化后生成的膜,在使用過程中,由于漆膜內(nèi)的有機物老化或受腐蝕等多種因素作用,漆膜會受損傷。因此要有足夠的漆膜厚度,以免造成鋼材表面的腐蝕。但漆膜厚度還要根據(jù)結(jié)構(gòu)的使用條件和耐久性要求確定,目前國內(nèi)在這方面還沒有同一的漆膜厚度選用標準。根據(jù)有關(guān)資料按鋼結(jié)構(gòu)使用要求,鋼結(jié)構(gòu)涂層的總厚度(包括底漆和面漆),一般室內(nèi)鋼結(jié)構(gòu)要求涂層厚度100μm-150μm,室外鋼結(jié)構(gòu)150μm-200μm.油漆的操作方法分刷涂和噴涂兩種。對于油性基漆,如紅丹防銹漆等,它的干性慢,但滲透性大,流平性好,以涂刷為宜。對于過氯乙烯漆、環(huán)氧樹酯類漆,因干燥迅速,為使漆膜均勻平整,避免針孔,可采用噴涂。噴涂雖然工效高,但涂料利用率低,浪費大,因此,噴涂在一般鋼結(jié)構(gòu)涂裝中并不常采用。
由于各種涂料性能不同,要求施工環(huán)境的溫、濕也不盡相同。溫度可根據(jù)有關(guān)涂料的產(chǎn)品說明書或涂裝規(guī)程的規(guī)定進行控制,一般為10℃-30℃;濕度一般控制在相對濕度不大于80%.南方地區(qū)相對濕度小于80%的天氣較少,可采用鋼材表面溫度高于露點3℃的方法來控制,此法較為合理也較實用。此外,在雨、霧、雪和有較大量灰塵條件下,應禁止在戶外施工。
底漆的施工在制造廠進行,面漆的施工一般應在結(jié)構(gòu)安裝完成并固定后進行。在運輸和安裝過程中底漆被損壞的部分應予補涂,然后再涂面漆。
油漆防護工程一般的使用期間應具有十年以上的目標為好。但由于漆膜在使用過程中,受紫外線、溫度、濕度、干濕交替、溫度變化等作用和腐蝕介質(zhì)的腐蝕作用后會受到破壞,有時還會發(fā)生機械損傷,因此需要對涂層進行經(jīng)常性的維修。涂層的維修工作與新建時候不同,第一、基層條件不同,如涂層有的已被腐蝕,有的表面積回、積油等;第二、施工條件不同,維修時條件往往比新建時的施工條件差,特別是在不停產(chǎn)條件下的維修。由于這些原因,不少維修工作往往只是在舊構(gòu)件表面上罩上一道新涂料,就算是作了維修,因而繼續(xù)使用時間很短,有的不到一年,長的兩三年還要修,形成一兩年涂一次漆,給生產(chǎn)帶來不利影響。因此,不到使用年限的小修是可以局部地修補或表面加涂涂層,而使用到不能再用時的大修,則應徹底重作保護涂層解決。