鋼結(jié)構(gòu)冬季施工技術(shù)

鋼結(jié)構(gòu)冬季施工技術(shù)1、鋼結(jié)構(gòu)冬季施工1.1工程概況適用于冬季嚴(yán)寒條件下特別是北方廣大地區(qū)鋼結(jié)構(gòu)的施工。1.2施工準(zhǔn)備1.2.1技術(shù)準(zhǔn)備1.組織措施(1)進(jìn)行冬期施工的工程項目，在入冬前應(yīng)組織專人編制冬期施工方案。編制的原則是：確保工程質(zhì)量；經(jīng)濟(jì)合理，使增加的費(fèi)用為最少；所需的熱源和材料有可靠的來源，并盡量減少能源消耗；確實(shí)能縮短工期。冬期施工方案應(yīng)包括以下內(nèi)容：施工程序；施工方法；現(xiàn)場布置；設(shè)備、材料、能源、工具的供應(yīng)計劃；安全防火措施；測溫制度和質(zhì)量檢查制度等。方案確定后，要組織有關(guān)人員學(xué)習(xí)，并向隊組進(jìn)行交底。(2)進(jìn)入冬期施工前，應(yīng)專門組織人員進(jìn)行技術(shù)業(yè)務(wù)培訓(xùn)，學(xué)習(xí)本工作范圍內(nèi)的有關(guān)知識，明確職責(zé)，經(jīng)考試合格后，方準(zhǔn)上崗工作。凡參加在負(fù)溫下施工的電焊工，除了取得常溫焊接資格證外，還須經(jīng)過負(fù)溫焊接工藝培訓(xùn)，經(jīng)考試合格后，方可參加負(fù)溫下鋼結(jié)構(gòu)施工。(3)與當(dāng)?shù)貧庀笈_保持聯(lián)系，及時接收天氣預(yù)報，防止寒流突然襲擊。(4)安排專人測量施工期間的室外氣溫，暖棚內(nèi)氣溫，并做好記錄。(5)在負(fù)溫下施工的構(gòu)件，應(yīng)當(dāng)在負(fù)溫下進(jìn)行可焊性試驗。在負(fù)溫下通過試驗，并經(jīng)檢驗合格后方可進(jìn)行負(fù)溫焊接施工。2.圖紙準(zhǔn)備凡進(jìn)行冬期施工的工程項目，必須復(fù)核施工圖紙，查對是否能適應(yīng)冬期施工要求。鋼結(jié)構(gòu)能否在冷狀態(tài)下安全過冬等問題，應(yīng)通過圖紙會審解決。3.現(xiàn)場準(zhǔn)備(1)根據(jù)實(shí)物工程量提前組織鋼材、焊接材料、涂裝材料和緊固件等進(jìn)場。(2)施焊前采取合理有效的焊接地點(diǎn)擋風(fēng)、擋雨雪措施。(3)構(gòu)件的堆放順序應(yīng)按流程圖要求堆放，盡量避免在現(xiàn)場兩次或多次倒運(yùn)，以免在倒運(yùn)過程中損傷構(gòu)件。(4)構(gòu)件堆放場地必須平整堅實(shí)、無水坑，地面不積冰、無積雪。1.2.2材料要求1.鋼結(jié)構(gòu)制作和安裝用的鋼尺、量具，應(yīng)和土建施工單位使用的鋼尺、量具，用同一精度級別進(jìn)行檢定。并制定土建結(jié)構(gòu)和鋼結(jié)構(gòu)的不同驗收標(biāo)準(zhǔn)和不同溫度膨脹系數(shù)差值的調(diào)整措施。2.在負(fù)溫度下施工的鋼材，宜采用平爐或氧氣轉(zhuǎn)爐Q235鋼、16Mn、15MnV、16Mnq和15MnVq鋼。鋼材應(yīng)保證沖擊韌性。Q235鋼應(yīng)具有－20℃合格的保證，其他應(yīng)具有－403.在負(fù)溫條件下施工的鋼結(jié)構(gòu)工程，在滿足設(shè)計要求的前提下，應(yīng)選擇屈服強(qiáng)度較低，沖擊韌性較好的低氫型或鈦鈣型焊條。4.高強(qiáng)度螺栓、普通螺栓應(yīng)有產(chǎn)品合格證，高強(qiáng)度螺栓應(yīng)在負(fù)溫下進(jìn)行扭矩系數(shù)、軸力的復(fù)驗工作，符合要求后方能使用。5.堿性焊條在使用前必須按照產(chǎn)品出廠證明書的規(guī)定進(jìn)行烘焙。烘焙合格后，存放在80—100℃6.焊劑在使用前必須按照出廠證明書的規(guī)定進(jìn)行烘焙，其含水量不得大于0.1％。在負(fù)溫度下焊接時，焊劑重復(fù)使用的間隔不得超過2h，否則必須重新烘焙。7.氣體保護(hù)焊用的二氧化碳，純度不宜低于99.5％(體積比)，含水率不得超過0.005％(重量比)。使用瓶裝氣體時，瓶內(nèi)壓力低于1N/mm2時應(yīng)停止使用。在負(fù)溫下使用時，要檢查瓶嘴有無冰凍堵塞現(xiàn)象。8.鋼結(jié)構(gòu)使用的涂料應(yīng)符合負(fù)溫下涂刷的性能要求。1.2.3主要機(jī)具鋼結(jié)構(gòu)冬期施工中常用機(jī)具有：烘箱、保溫桶、防滑隔墊、超聲波探傷儀、暖棚及鋼結(jié)構(gòu)常溫施工所用機(jī)具。1.3施工工藝1.3.1鋼結(jié)構(gòu)制作1.放樣和號料(1)鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行放樣前應(yīng)仔細(xì)校核施工圖紙，必要時需根據(jù)氣溫情況，對尺寸進(jìn)行計算修正。樣板要按加工工藝圖，以1：1的實(shí)足尺寸進(jìn)行加工制作。在負(fù)溫下施工時，不宜用塑料板制作樣板，因負(fù)溫下塑料板易脆裂會給使用帶來麻煩。負(fù)溫施工應(yīng)使用0.5mm—0.75mm厚的鐵皮材料制作樣板。樣桿可使用鐵皮、扁鐵、木桿等，亦不宜使用塑料類制品材料。(2)制作樣板及放樣時，各項尺寸要考慮部件加工時的余量，包括焊接收縮量，銑刨時加工留量。在冬期條件下，尚需考慮由于氣溫影響產(chǎn)生的溫度收縮量。特別是在構(gòu)件長度方向的影響更不能忽視，否則會影響安裝質(zhì)量。由于溫度產(chǎn)生的收縮量，可根據(jù)溫度不同通過計算確定。2.下料(1)在冬期施工時，對于碳素結(jié)構(gòu)鋼不得在－20℃以下，合金結(jié)構(gòu)鋼不得在－15(2)在負(fù)溫下需要對邊緣加工的零件應(yīng)用精密切割加工，焊縫坡口宜采用自動切割。采用坡口機(jī)、刨邊機(jī)進(jìn)行坡口加工時，注意不得出現(xiàn)鱗狀表面。對重要結(jié)構(gòu)的焊縫坡口，應(yīng)采用機(jī)械加工或自動切割加工，不宜用手工氣割加工。(3)端頭為焊接接頭的構(gòu)件下料時，應(yīng)根據(jù)工藝要求預(yù)留焊縫收縮量，多層框架和高層鋼結(jié)構(gòu)的多節(jié)柱還要預(yù)留荷載使柱子產(chǎn)生壓縮的變形量。焊接收縮量和壓縮變形量必須與鋼材在負(fù)溫下產(chǎn)生的收縮變形量相協(xié)調(diào)。(4)形狀復(fù)雜和要求在負(fù)溫下彎曲加工的構(gòu)件，應(yīng)按制作工藝規(guī)定的方向取料。彎曲構(gòu)件外側(cè)不應(yīng)有大于1mm的缺口和傷痕。在冬期使用氧乙炔氣時，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：1)冬期使用的乙炔發(fā)生器應(yīng)放置在0℃2)一般情況下氧氣瓶在使用時也應(yīng)置于暖棚中，如露天放置時應(yīng)注意檢查氧氣瓶的出氣口是否因氧氣中含有水分凍結(jié)，堵塞出氣口。3.鋼結(jié)構(gòu)的校正和成型(1)鋼結(jié)構(gòu)零件及構(gòu)件的校正成型分為冷校正和熱校正。在冬期施工中，鋼材隨著溫度的降低，強(qiáng)度增高，塑性和韌性要降低，產(chǎn)生裂紋和斷裂的傾向性更大，所以對冷加工的溫度環(huán)境要加以限制。規(guī)范規(guī)定，碳素結(jié)構(gòu)鋼當(dāng)環(huán)境溫度低于－16℃，低合金結(jié)構(gòu)鋼當(dāng)環(huán)境溫度低于－12在負(fù)溫下進(jìn)行冷校正時，應(yīng)以靜力校正為主，嚴(yán)禁用錘擊敲打。(2)鋼材的熱校正主要是用氧乙炔火焰進(jìn)行烘烤加熱校正。冬期施工推薦使用這種方法。當(dāng)構(gòu)件在負(fù)溫度下進(jìn)行熱校正時，鋼材加熱溫度不得超過800℃冬期進(jìn)行熱校正時，應(yīng)注意以下事項：1)冬期在室外進(jìn)行熱校正時，應(yīng)搭設(shè)棚罩，要防風(fēng)、防雨雪；2)當(dāng)氣溫較冷時，校正后應(yīng)緩慢降溫，不得使冰雪碰上；3)當(dāng)氣溫較低時，鋼材冷卻較快，根據(jù)烘烤區(qū)域大小，應(yīng)使用2把以上烤槍同時烘烤，焊嘴應(yīng)選用大號。1.3.2鋼結(jié)構(gòu)的負(fù)溫焊接1.在冬期施工中，由于氣溫較低，工人操作有一定困難，鋼材焊后降溫速度較快，稍有不當(dāng)易造成質(zhì)量事故，所以冬期鋼結(jié)構(gòu)制作和安裝必須編制專門的焊接工藝規(guī)程。鋼結(jié)構(gòu)負(fù)溫焊接工藝規(guī)程內(nèi)容可包括有：(1)根據(jù)設(shè)計規(guī)定的鋼材和溫度條件選用相應(yīng)的焊條、焊劑、焊絲的規(guī)格及型號；(2)焊條烘焙條件，使用規(guī)定要求；(3)焊縫坡口型式選擇，加工要求，焊前清理檢查規(guī)定；(4)負(fù)溫焊接時，對正常焊、拼接焊、定位點(diǎn)焊等焊接方式及所選用的電流要求；(5)焊接地點(diǎn)擋風(fēng)、擋雨雪措施；(6)根據(jù)材質(zhì)及材料厚度確定焊件預(yù)熱溫度要求，預(yù)熱區(qū)域范圍；(7)制定焊接方法，焊接順序，多層焊時層間溫度控制要求；(8)引弧板、熄弧板的設(shè)置，起弧點(diǎn)、收弧點(diǎn)要求及可以停焊部位；(9)焊件焊后的緩冷、保溫措施以及降溫速度；(10)焊件焊后的熱處理方法及要求；(11)焊接質(zhì)量檢查及要求；(12)焊接缺陷修補(bǔ)方法及要求；(13)焊工的負(fù)溫焊接培訓(xùn)；(14)冬期負(fù)溫下焊接的安全技術(shù)。2.焊前預(yù)熱冬期負(fù)溫焊接時，鋼材是處于負(fù)溫條件，由于氣溫較低，焊接時為了避免鋼材的驟熱而影響焊接質(zhì)量，應(yīng)進(jìn)行焊前預(yù)熱。預(yù)熱條件與鋼板厚度、工作地點(diǎn)溫度有關(guān)。一般應(yīng)通過試驗確定預(yù)熱溫度。預(yù)熱方法可采用氧乙炔火焰烘烤及其他電熱紅外線法烘烤。3.起弧和熄弧在負(fù)溫條件下進(jìn)行焊接操作時，起弧和熄弧極易產(chǎn)生焊接缺陷而留隱患，所以在焊接時必須在焊縫兩端設(shè)置起弧板和熄弧板。4.焊后熱處理由厚鋼板組成的結(jié)構(gòu)在負(fù)溫下焊接完成后，應(yīng)立即進(jìn)行焊后熱處理。焊后熱處理一方面可消除焊接產(chǎn)生的殘余應(yīng)力，另一方面亦可使殘留的氫逸出，以免產(chǎn)生氫脆事故。焊后熱處理范圍應(yīng)在焊縫的兩側(cè)板厚的2～3倍范圍內(nèi)，用氧乙炔火焰進(jìn)行烘烤。加熱溫度1.50℃～300℃熱處理后立即用石棉布覆蓋保溫。冷卻速度控制在不大于I0℃5.負(fù)溫焊接特點(diǎn)及要求負(fù)溫焊接由于氣溫較低，熱量損失較快，當(dāng)鋼材厚度大于9mm時，應(yīng)采用多層焊接工藝，焊縫由下往上逐層推焊，并注意控制層間溫度。為防止降溫過快產(chǎn)生缺陷，原則上一條焊縫應(yīng)一次焊完，不得中斷，如有人為中斷(如去廁所、吃飯、喝水等)應(yīng)及時有人接替，不可空時過長。如遇有停電、雨雪等不可抗拒的中斷時，在重新施焊之前，應(yīng)仔細(xì)清渣檢查焊縫是否有缺陷，如有缺陷，按要求處理合格后，方可重新進(jìn)行預(yù)熱后施焊。6.負(fù)溫下施工時，雨雪天不得施焊，如雨雪天施焊需搭設(shè)棚罩，在棚罩內(nèi)進(jìn)行。風(fēng)速超過10m/s以上的風(fēng)天不得施焊。焊縫溫度降到自然氣溫前不得碰到雨雪。7.網(wǎng)架結(jié)構(gòu)負(fù)溫焊接(1)焊前預(yù)熱、焊后緩冷用噴燈或水焊工具在焊前加熱，加熱范圍為球焊道外l00mm左右，鋼管200mm左右，加熱溫度一般為150℃～200℃(2)選用低氫焊接材料使用的焊條應(yīng)升高一等級，現(xiàn)場設(shè)烘干箱，溫度約300℃(3)減少或消除約束應(yīng)力縮小制作單元塊體，防止個別桿件因焊口應(yīng)力集中產(chǎn)生裂縫。通過試驗和計算，確定桿件焊接收縮量?？偲磿r，應(yīng)從中間向兩邊或四周發(fā)展。單元塊體焊接時，一般先焊下弦，使下弦收縮向上拱起，然后焊腹桿及上弦。1.3.3鋼結(jié)構(gòu)安裝1.在負(fù)溫下安裝鋼結(jié)構(gòu)的專用機(jī)具應(yīng)按負(fù)溫度要求檢驗。2.冬期鋼結(jié)構(gòu)的安裝工作應(yīng)盡量減少高空作業(yè)。所以在起重設(shè)備能力允許條件下，盡可能在地面組拼成擴(kuò)大的單元。為防止構(gòu)件吊裝過程中擴(kuò)大單元的局部受力過大產(chǎn)生變形，必要時應(yīng)進(jìn)行驗算，或采取臨時加強(qiáng)措施。3.負(fù)溫下安裝用的吊環(huán)必須用韌性好的鋼材制作，如Q235號鋼，防止低溫脆斷。4.用捆綁法起吊鋼構(gòu)件時，要用防滑隔墊，防止吊索打滑。和構(gòu)件連接在一起的起吊附件，如節(jié)點(diǎn)板、校正用的卡具、安裝人員用的掛梯、繩索等應(yīng)綁扎牢固，防止碰動吊落發(fā)生事故。構(gòu)件起吊前要仔細(xì)檢查吊環(huán)、吊耳有無裂紋及損傷。特別注意檢查焊縫有無裂紋及其他焊接缺陷。這些缺陷在低溫下起吊時，由于受動荷載及沖擊作用極易造成裂紋急劇擴(kuò)展斷裂。5.鋼結(jié)構(gòu)材料對溫度較敏感，我國北方地區(qū)冬期每日最高溫度和最低溫度差一般為l0℃～15℃，在東北地區(qū)北部有時高達(dá)6.多層鋼結(jié)構(gòu)安裝時，樓面上堆放的荷載必須限制，尤其應(yīng)考慮積雪結(jié)冰，其重量不得超過鋼梁和樓板的承載能力。7.在負(fù)溫度下安裝構(gòu)件，要編制鋼構(gòu)件安裝順序圖表，施工中嚴(yán)格按照規(guī)定順序安裝。平面上應(yīng)從建筑物的中心從里向四周擴(kuò)展，安裝立面上宜從下部逐件往上安裝。焊接結(jié)構(gòu)如在負(fù)溫下組拼時，預(yù)留焊縫收縮值宜由試驗確定。點(diǎn)焊縫的數(shù)量和長度由計算確定。8.零件組裝必須把接縫兩側(cè)各50mm內(nèi)的鐵銹、毛刺、泥土、油污、冰雪等清理干凈，并保持接縫干燥，沒有殘留水分。1.4應(yīng)注意的問題1.冬期氣溫較低，大型設(shè)備和大型構(gòu)件移動運(yùn)輸都比較困難，所以鋼結(jié)構(gòu)的安裝工程在安裝前必須編制安裝工藝流程圖，并嚴(yán)格按流程圖進(jìn)行安裝工作。構(gòu)件的堆放順序亦應(yīng)按流程圖要求堆放，盡量避免在現(xiàn)場兩次或多次倒運(yùn)，以免在倒運(yùn)過程中損傷構(gòu)件。構(gòu)件堆放場地必須平整堅實(shí)、無水坑，地面無結(jié)冰，無積雪，四周要有排水條件，雪后應(yīng)易于清掃。如果構(gòu)件堆放在已結(jié)冰的軟土或冰層上，解凍時構(gòu)件的墊塊會下沉，致使構(gòu)件產(chǎn)生變形和損壞。多層構(gòu)件堆放時，構(gòu)件之間墊塊要注意選用防溜滑材料。型鋼堆放時，要背面朝上或朝下，以免積雪水。構(gòu)件運(yùn)輸時，要注意清除運(yùn)輸車箱上的冰、雪。墊塊更應(yīng)注意防滑。要用拉結(jié)繩拉牢以免運(yùn)輸中產(chǎn)生碰撞使構(gòu)件局部損壞。2.在低于0℃涂刷時必須將構(gòu)件表面的鐵銹、油污、邊沿孔洞的飛邊毛刺等清除干凈，并保持構(gòu)件表面干燥。為了加快涂層干燥速度，可用熱風(fēng)、紅外線照射干燥。干燥時間和溫度由試驗確定。雨雪天氣或構(gòu)件上有薄冰時不得進(jìn)行涂刷工作。3.冬期施工常見質(zhì)量事故原因分析及防治方法(1)鋼屋架低溫條件下焊接節(jié)點(diǎn)鈑斷裂：1)事故現(xiàn)象在－30℃2)原因分析因施焊環(huán)境溫度較低，發(fā)生了斷裂事故，屬于脆斷。3)防治辦法a.鋼材應(yīng)嚴(yán)格按設(shè)計要求選用，在低溫條件下宜選用抗裂性較好的堿性(低氫型)焊條。焊條焊接普通碳素鋼結(jié)構(gòu)時，最低施焊溫度見表1。表1焊條選用焊條母材厚度(mm)允許施焊的最低溫度(℃)堿性≤16—2017～25一1526～40一10酸性≤20—10注：1.母材厚度大于20mm時，不宜用酸性焊條。2.當(dāng)施焊溫度低于本表時，應(yīng)采取焊前預(yù)熱(100℃～150b.堿性焊條的焊藥易受潮，使用前按產(chǎn)品說明書進(jìn)行烘焙，烘焙合格后，存放在80℃～100c.重要結(jié)構(gòu)應(yīng)采用超低氫型焊條，保證焊縫不產(chǎn)生冷脆。(2)高強(qiáng)螺栓1)事故現(xiàn)象高層鋼結(jié)構(gòu)建筑用高強(qiáng)螺栓接點(diǎn)在承載后數(shù)月產(chǎn)生脆性斷裂，影響結(jié)構(gòu)安全。2)原因分析a.高強(qiáng)螺栓在－20℃～40b.螺栓鋼材強(qiáng)度越高，延遲斷裂可能性越大。易產(chǎn)生延遲斷裂的高強(qiáng)螺栓其抗拉強(qiáng)度集中在1200～1300N/mm2。c.制作高強(qiáng)螺栓的鋼中碳、磷、硫等化學(xué)元素含量越高，其非金屬夾雜物越多，越能引發(fā)延遲斷裂，因此應(yīng)加強(qiáng)原材料檢驗工作。3)防治辦法a.高強(qiáng)螺栓宜選用抗裂性能高的鋼材，進(jìn)行低溫150℃～200b.高強(qiáng)螺栓材料的抗拉強(qiáng)度控制在1100N/mm2.以下，并應(yīng)作化學(xué)性能分析，防止碳、硫、磷偏高。c.當(dāng)環(huán)境溫度低于－10℃(3)厚鋼板焊接1)事故現(xiàn)象負(fù)溫焊接厚鋼板(超過40mm)往往在焊接區(qū)出現(xiàn)裂紋或?qū)訝钏毫选?)原因分析a.焊接前，厚鋼板的焊縫區(qū)未進(jìn)行預(yù)熱，焊接時產(chǎn)生收縮應(yīng)力而發(fā)生裂縫。b.母材含硫、磷量過高，一般超過0.045，或焊條質(zhì)量不好。c.未按規(guī)范要求采取保溫防護(hù)措施。3)防治辦法a.負(fù)溫度下厚鋼板焊接前，焊縫區(qū)要進(jìn)行預(yù)熱，以減緩焊接區(qū)驟熱、速冷，防止收縮應(yīng)力裂縫的產(chǎn)生。b.鋼材要選用合格材料，并進(jìn)行力學(xué)及化學(xué)性能分析。c.采取低溫保護(hù)措施，當(dāng)室外低于－15℃(4)鋼吊車梁1)事故現(xiàn)象低溫條件下焊接工字形鋼吊車梁時，產(chǎn)生了較大彎曲變形。2)原因分析當(dāng)焊接環(huán)境溫度較低時，容易產(chǎn)生焊接變形。另外焊縫的工藝順序不合理也可能產(chǎn)生焊接變形。冬期施工時若上述兩因素都具備時，將