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100万NM3/日(CO+ H2)气化炉支架高层钢结构工程安装工艺

作者：建筑钢结构网    
时间：2009-12-22 20:26:20 [收藏]

    摘 要：本文介绍100万M3/日（CO+H2）原料路线改造钢结构工程在施工过程中制定的高层钢结构的吊装方案，及高空焊接及测量控制的技术措施
    关键词：吊装工艺 测量控制

    一、工程概况
    安徽临泉化工股份有限公司100万NM3/日（CO+H2）原料路线改造钢结构工程位于安徽省临泉县临化路2号临化公司厂区内，由甘肃省石油化工设计院设计，安徽富煌钢构股份有限公司承建。
    本工程为钢结构与钢筋混凝土组合结构的建筑，标高＋26.98m以下为钢筋混凝土框架结构，标高＋26.98m～＋31.98m为钢骨混凝土柱（箱型柱包钢筋混凝土）框架结构，标高＋31.98m～＋86m为全钢框架（箱型柱、H型钢梁）结构；建筑物总高度约90米，结构用钢量约2200T，主结构均为箱形构件，箱形断面为□700×700×28×28、□500×500×28×28。
    本工程主要材料钢柱、钢梁、钢支撑采用GB/T700《碳素结构钢》的Q235C，次梁：采用Q235B，楼面钢铺板采用钢格板。

    二、施工难点、重点分析
    1.施工难点及重点：
    最大高度达86米高的钢框架构件的吊装是本工程施工难点，高空焊接和安装测量控制是本工程施工重点。
    2.施工分析：
    2.1、选用C7050塔吊吊装，高度90m，悬臂长度60m,满足回转半径45m和高度86m时起吊要求。
    2.2、选择直流焊机提高焊接速度和焊接质量。
    2.3、进行焊接工艺试验和工艺评定，确保工艺可靠。焊接前必须进行严格的工艺试验和评定，只有在工艺评定报告符合规范要求后方可进行正式焊接，施工过程中边焊接边检验。
    2.4、采取结构约束措施，减少焊接变形，在大截面构件对接焊前将靠近焊接节点的钢梁先安装，使钢梁与下侧钢柱形成比较完整的结构体系，对焊接变形起约束作用，依此减少焊接变形。
    2.5、箱形柱空中焊接实施双人对面旋转焊，减少焊接变形，在大截面箱形柱对接焊时，将焊接习惯和焊接速度相似，焊接电流相似的两名焊工配对实施对面旋转焊接，尽量减少焊接变形。
    2.6、为指导工程施工，确保工程质量，测量工作采取从整体到局部，高精度控制低精度的程序进行；另建立平面控制网，实施对整体工程安装联测。

    三、施工方法及技术措施
    C7050塔吊进场安装应按相关的标准进行安装调试，并出具使用安全可靠性证明，并对塔吊的基础的强度进行可靠性试验。钢构件吊装前编制详细的施工方案及技术保证措施，具体施工流程如下：

    1.施工准备
    吊装前必须对钢柱的定位轴线、框架结构轴线和标高，地脚螺栓直径和伸出长度等进行检查和办理交接验收，并对钢柱的编号、外形尺寸、螺孔位置及直径、连接板的方位等等，进行全面复核。确认符合设计图纸要求后，划出钢柱上下两端的安装中心线和柱下端标高线。将吊索具、操作平台、爬梯、溜绳以及防坠器等固定在钢柱上。严格验算塔吊覆盖范围内的各起重点的吊装重量，以确保每根立柱在塔吊起重范围内的正常起吊。
    2．柱、梁安装及调整
    2.1钢结构的安装顺序
    本工程采用全方位对称安装方案，柱、梁安装顺序严格按照制定好的“安装流水段的划分及安装顺序”具体顺序如下：

    2.2 安装要点
    1）安装顺序应根据事先编制的安装顺序图表及流水段划分原则进行安装。
    2）在地面组拼的构件，需设置胎架，易变形的构件应先进行加固。组装后的尺寸经检验无误后，方可安装。
    3）构件的吊装按下述方法设置
    a.因首节钢柱是劲性柱，在起吊后将钢柱固定在钢筋混凝土框架结构之上的预埋螺栓上，用经伟仪及水准仪将轴线，标高校正无误后，应立即采取临时固定措施，采用钢性支撑做四面固定，确保稳定。土建单位方可进行二次灌浆、浇灌钢柱周围及31.98m标高混凝土梁。钢柱中混凝土浇灌后，浇灌混凝土用孔及柱横隔板中心预留孔需及时补强板封闭。

    b.待31.98m楼层混凝土梁及钢柱混凝土达到强度，经复测无误经建设单位及监理通知后，根据计划安排可吊装31.98m平台以下及以上钢构件。第二节钢柱吊装：
    利用柱两端临时固定耳板上开孔。此孔既是吊装孔，又是捆缆风孔（用于刚柱垂直度调整）。用自动卡环吊两个吊耳起吊。如下图所示：
    c.钢构件的组合件的吊点：因组合件形状、尺寸不同，可计算中心确定吊点，采用两点吊、三点吊、四点吊。凡不易计算者，可加倒链协助找中心，构件平衡后起吊。
    4）钢构件的零件及附件应随构件一起起吊。尺寸较大、重量较重的节点板，应用铰链固定在构件上。钢柱上的软爬梯，大梁上的轻便走道，应牢固固定在构件上一起吊装。调整柱子垂直度的风绳或支撑夹板，应在地面与柱子绑扎好，同时起吊。
    5）当天安装的构件，应形成空间稳定体系，确保安装质量和结构安全。
    6）安装时，楼面上的施工载荷不得超过梁和楼板的承载力。
    7）每个流水段一节柱的全部钢构件安装完毕并验收合格后，方能进行下一流水段钢结构的安装。
    2.3 安装精度控制
    钢结构安装过程中，每节柱子的垂直度应用两台经纬仪校正，在相互垂直位置投点，设有固定支架固定在柱顶连接板上。竖向投递网以±0.000(本工程相对应测点设在26.98m标高平台上注意搭设测点平台)地处设点为基准向上投点。
    a.第一节柱子标高，由柱顶下控制标高线确定柱子支垫高度，以保证上部结构的精度。将柱脚变形差值留在柱子底板与混凝土基础的间隙中。(50mm调节空间)　　　
    b.采用相对标高法测定柱子的标高时，先抄出下节柱顶标高，并统计出相对标高值，根据此值与相应的预检柱长度值，进行综合处理，以控制层间标高符合规范要求。同时要防止标高差的累计误差不大于5mm。
    c.柱底位移值的控制。下节柱施焊后投点于柱顶，测得柱顶位移值，根据柱子垂直度综合考虑下节柱底的位移值，即减小垂直偏差，又减小柱连接处错位。
    d.本工程结构主要是测控钢柱垂直度及楼层面标高。影响钢结构垂直度的主要因素及措施是：
    a).钢结构加工制作的影响。因此必须用运全面质量管理的手段严格把关，加强构件验收管理及预检工作。
    b).着重解决控制网竖向投递精度。如果塔式起重机运转时建筑物摆动大，应停止塔吊运转或在夜间停工时投点。
    c).钢梁施焊后，焊缝横向变形对钢柱垂直度影响较大。因此要采用合理的施焊工艺， 坚持预留控制，综合处理。
    d).温差大或风大时应停止测量。
    e).严格控制电梯井与边柱的垂直度。安装主梁时对相邻柱垂直度监测。
    e.钢结构柱安装时，每节柱的定位轴线必须从地面的柱控制定位轴线直接引上，不得从下节柱的定位轴线上直接引出，以免造成柱位置和垂直度超差。
    3.焊接
    完成安装流水区段内的主要构件的安装、校正、固定（包括预留焊接收缩量）；确定构件接头的焊接顺序，绘制构件焊接顺序图；
    3.1焊接顺序
    a.接头的焊接顺序，平面上应从中部对称地向四周扩展，竖向可采取有利于工序协调、方便施工、保证焊接质量的顺序。
    b.构件的焊接顺序图应根据接头的焊接顺序绘制，并应列出顺序编号，注明焊接工艺参数。多层梁焊接应遵守先焊顶层梁、后焊底层梁，再焊次顶层梁、次层梁。
    c.一节柱的竖向焊接顺序是：
    上层主梁-------下层主梁--------中层主梁
    d.上柱与下柱的焊接。
    1)柱与柱的焊接，应由两名焊工在相对两面等温、等速对称施焊。加引弧板进行柱与柱接头的焊接时的施焊方法如下：
    第一个两对面施焊------ 切除引弧板 ------清理焊缝表面------ 第二个对面施焊------ 再换焊第一个两对面------如此循环直到焊满整个焊缝。
    2)不加引弧板焊接柱接头时，一个焊工可焊两面，也可以两个焊工从左向右逆时针方向转圈焊接。起焊在离柱棱50mm处，焊完一层后，以后施焊各层均在前一层起焊点相距30～50mm处起焊。每焊一遍后要认真清渣，焊到棱角处要放慢施焊速度，使柱棱角成为方角。焊缝最后一层为盖面层，可以用直径较小的焊条和电流施焊。
    3)梁和柱接头的焊缝，必须在焊缝的两端加引弧板，引弧板的长度为焊缝厚度的3倍，引弧板的厚度必须与焊缝的厚度相适应，焊完后割去引弧板时，应留5-10mm.。
    4)梁和柱接头的焊缝，先焊工字钢的下翼缘板，再焊工字钢的上翼缘板。一根梁的两个端头先焊一个端头，等其冷确到常温后再焊另一个端头。平面上从中部对称地向四周发展，立面上有利于结构的稳定性，尽量减少焊接应力，确保安装及焊接质量；
    e.箱形柱施焊顺序见下图：

    1)在A、B面由两名焊工在两侧对称等速焊至板厚的1/3；
    2)切去夹具 ；
    3)在C、D面由两名焊工在两侧对称等速焊至板厚的1/3；
    4)由两名焊工分别承担相邻两侧两面焊接，即一名焊工在一面焊完一层后，立即转过900接着焊另一面，而另一面焊工在对称侧以相同的方式保持对称同步焊接，直至完毕；
    5)两层之间焊道接头应相互错开，两名焊工焊接的焊道接头每层也应错开。
    3.2由于构件制作和安装均存在允许偏差，因此，当柱和主梁安装校正预留偏差后，构件的焊缝不符合要求时，要进行以下处理：
    a.柱子间的焊缝间隙处理。当用连接板固定上下柱时产生较大的间隙时，现场不得施工，须经整改后，再按焊接工艺把焊缝焊接好。上柱和下柱连接板，要在焊肉达到母材厚度1/3时才允许割除。连接板的切割应距离母材10-15mm，并要求均匀平整。
    b.柱顶标高采用相对标高控制法，找出本层最高、最低差值，确定安装标高（与相对标高控制值相差5mm为宜）；在连接耳板上下留有15-20mm间隙，临时固定上下连接板，利用起重机起落调节柱间隙，直至符合规定标高，以定位焊固定，拧紧高强度螺栓。为防止焊缝收缩及柱自重压缩变形，标高偏差调整为+5mm为宜。
    c.钢柱扭转调整可在柱连接耳板的不同侧面夹入0.5mm-1.0mm厚钢垫板,拧紧高强度螺栓即可,钢柱扭转每次调整3mm.
    d.如遇柱垂直度存在偏差时,施工现场不得进行下一步工序施工，须经整改后达到规范要求，方可施工。
    4．焊缝质量检验
    钢结构的焊缝质量分三级，采用外观检查、无损检验、超声波探伤等。
    3.4.1.梁与柱、支撑与柱、箱形柱水平加劲肋与柱、箱型柱的翼缘板和腹板以及梁与梁翼缘的连接剖口焊，拼接焊缝为一级；
    3.4.2.梁柱加劲肋等节点的各种剖口焊缝、主次梁的角焊缝连接为二级，焊接梁的翼缘和腹板焊缝的质量等级为二级，钢楼梯、栏杆等其余次构件的连接为三级。

    四、结束语
    本工程在施工过程中,严格按照方案施工,建立全面的质量保证体系，制定了完善的质量管理制度、明确质量管理责任，并实施过程加强质量控制和检验工作, 从而全面保证了整个工程顺利完工。尤其是在高层钢结构的吊装过程中，提出了对吊装顺序、空中焊接及测量控制的技术方案，解决了高层钢结构工程安装的难题，为高层钢结构的安装进一步奠定了基础。


    参考文献：
    1、《钢结构工程施工质量施工验收规范》GB50205-2001）
    2、《建筑钢结构焊接技术规程》（JGJ81－2002）
    3、《钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果分级》(GB11345－89)
    4、《高层民用建筑钢结构技术规程》（JGJ99-98）
    5、《建筑钢结构施工手册》北京：中国计划出版社，2002
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