鋼結構新技術應用總結

鋼結構新技術應用總結1厚鋼板焊接技術1.1工程概況本工程大劇場、多功能廳主體鋼結構對接形式均采用焊接。焊接施工是本工程一大特點，也是一大難點?，F(xiàn)場焊接部位主要有鑄鋼件與箱形鋼梁焊接、箱形鋼梁對接、鋼桁架H型鋼焊接等。其中部分接頭焊接難度較大，特別是鑄鋼件與箱形鋼梁異種鋼材焊接，鑄鋼件結構復雜焊接操作空間小。鑄鋼件接頭在整個結構中起聯(lián)接承載傳力作用，相當部分接頭焊縫呈斜向對接，仰焊部位較多，鑄鋼件的分支多達4個至10個分支，最厚壁厚達75mm。焊接施工特點如下：(1).鑄鋼節(jié)點(GS—20MN5N)與箱形梁(Q345GJB)的異種鋼焊接；(2).箱形梁空間全位置焊接；(3).高空復雜折面操作環(huán)境下的高質量焊接；(4).焊接作業(yè)時風雨防范措施；(5).全焊接主體結構的焊接變形控制。1.2施工方法施工工藝流程

分析結構，制訂對策 制定焊接方案焊接實驗確定焊接參數(shù)分析節(jié)點校正數(shù)據(jù)確定焊接順序焊接前準備，焊縫坡口檢查焊縫預熱 焊接焊縫后熱、保溫焊縫打磨、探傷不合格 合格返工記錄驗收施工過程工藝要點焊接前準備坡口打磨由于鑄鋼件的表面光潔度較差，在組對前把凹陷處用角向磨光機磨平，坡口表面不得有不平整、銹蝕等現(xiàn)象。焊接箱型鋼梁的對接處清理與鑄鋼件相同。不得在鑄鋼件部位進行硬性敲打，防止產(chǎn)生裂紋。坡口打磨圖校正、預留焊接收縮量加工制作的鑄鋼件存在誤差，管口可能存在變形，這些都將集中體現(xiàn)在現(xiàn)場組對的接頭處，組對后的校正用專用器具對平整度認真核對，確認無誤差后，用千斤頂之類起重器具把接頭處坡口間隙頂至成上部大于下部2mm~3mm的焊接收縮預留量，以保證整個焊接節(jié)點最終的收縮相等。預留收縮量圖焊前預熱GS—20MN5N鑄鋼件與Q345GJB箱型鋼梁焊接前，預熱沿焊縫中心兩側各100mm以內(nèi)進行全方位均勻加熱，當預熱溫度范圍均達到預定值后，恒溫20-30分鐘，加熱源采用氧乙炔加熱時至少使火焰焰蕊距管壁具有不少于100mm的距離且不時繞鋼梁運作。焊前預熱措施圖焊接過程控制根部焊接全位置箱型梁對接接頭在焊接根部時，自焊口的最低處中線10mm處起弧至焊口的最高處中心線超過10mm左右止，完成半個焊口的封底焊，另一半焊前將前半部始焊與收尾處用角向磨光機修磨成緩坡狀并確認無未熔合現(xiàn)象后，在前半部分焊縫上起弧始焊至結束處焊縫上終了整個焊口的封底焊接。根部焊接圖填充層焊接在進行填充焊接前剔除首層焊后焊道上的凸起部分與粘連在坡壁上的飛濺粉塵。運焊時采用小8字方式，焊接仰焊部位時采用小電流施焊，在平焊部位再次增大電流密度焊接，在坡口邊注意停頓，以便于坡口間的充分熔合，每一填充層完成后都做與根部焊接完成后相同的處理方法進行層間清理。填充層焊接面層焊接在面層焊接時為防止焊道太厚而造成焊縫加強面超高選用偏大的焊接電壓進行焊接。為控制線能量，嚴格執(zhí)行多層多道的焊接原則，特別是面層焊接，焊道控制其寬度不得大于8－10mm，焊接參數(shù)嚴格規(guī)定熱輸入值。焊接層次圖面層焊接圖后熱及防護措施焊后立即進行后熱保溫處理，后熱在焊縫兩側各100mm處全方位均勻加熱，采用火焰加熱的方式可對構件進行去力回火處理。保溫時間不少于4小時以上，確保接頭區(qū)域達到環(huán)境溫度后方能拆出。后熱措施圖保溫防護措施圖焊后外觀檢查、清理焊接完成后采用角向磨光機認真除去飛濺與焊渣，采用焊縫量規(guī)、放大鏡等器具對焊縫外觀進行檢查，不得有凹陷、咬邊、氣孔、未熔合、裂紋等缺陷，并做好焊后自檢記錄。焊后外觀清理圖清理后外觀效果圖焊接防護焊接作業(yè)區(qū)域設置防雨、防風措施。防護達下述要求：(1).上部稍透風、但不滲漏，兼具防一般物體擊打的功能；(2).中部寬松，能抵抗強風的傾覆，不致使大股冷空氣透入；(3).下部承載力足夠4名以上作業(yè)人員同時進行相關作業(yè)，需穩(wěn)定、無晃動，不因甲的作業(yè)給乙的正在作業(yè)造成干擾；可以屯放必需的作業(yè)器具和預備材料且不給作業(yè)造成障礙，無可造成器具材料脫控墜落的縫隙。中部及下部防護采用阻燃材料遮蔽。焊接防護蓬圖防護蓬內(nèi)焊工作業(yè)圖焊縫的無損檢測焊縫在外觀檢查合格的前提下，經(jīng)焊后≥24小時冷卻使鋼材晶相組織穩(wěn)定后按要求對焊縫進行超聲波無損檢測，執(zhí)行GB11345-89鋼焊縫手工超聲波探傷方法和結果分級規(guī)定的檢驗等級并出具探傷報告。箱梁對接焊縫無損檢測圖鑄鋼節(jié)點與箱梁對接焊縫無損檢測圖創(chuàng)新點接頭形式選擇針對鑄鋼件與箱型梁的高空全位置焊接連接形式，經(jīng)與深化設計協(xié)商，選用坡口形式為帶內(nèi)襯板的V形坡口。此坡口形式可減少焊縫斷面，減少根部與面縫部收縮差，防止由于焊接力過度集中在近面縫區(qū)產(chǎn)生撕裂現(xiàn)象?？烧{(diào)襯板可調(diào)襯板箱形截面接頭形式圖焊接變形控制1、節(jié)點焊接順序：從下向上，由中間向四周，盡可能減少焊接約束，保證焊接力釋放自由，防止力受約束過大，導致整體變形過大。2、鑄鋼節(jié)點所有分枝與對接鋼管安裝、精校到位，方可施焊。4、節(jié)點分枝焊接順序：本工程節(jié)點分枝多：從3—10個分枝不等，其中最大節(jié)點分枝有10根，節(jié)點接頭越多，相互影響越大。節(jié)點分枝先焊后焊所存在的收縮差，對節(jié)點x、y、z值影響較大：影響到節(jié)點本身空間定位精度、影響到相關節(jié)點空間安裝、影響到桿件的安裝。平面力求對稱施焊。根據(jù)節(jié)點焊前的測量的報告，制定每個分枝焊接順序。5、接頭反變形矯正節(jié)點施焊后，必然產(chǎn)生向上微彎變形。采取中性火焰后熱進行反彎，上部加熱面積小，下部加熱面積大，從而恢復接頭。1.3質量保證措施建立三檢制度，實行并堅持自檢、互檢、交接檢制度。對于質量容易波動、容易產(chǎn)生質量通病或對工程質量影響較大的工序和環(huán)節(jié)要加強預控、中間檢查和技術復核工作，以保證工程質量。焊縫探傷自檢焊縫探傷監(jiān)督抽檢過程控制：首先控制整體焊接變形：采取從下向上，由中間向四周焊接順序，盡可能減少焊接約束，并制定每個節(jié)點的焊接順序；控制節(jié)點各分枝焊接相互變形，平面力求對稱施焊；根據(jù)節(jié)點焊前的測量的報告，調(diào)整節(jié)點每個分枝焊接順序；同時采取接頭反變形矯正措施。焊后檢驗：對所有的焊縫進行100%的超聲波探傷。通過力變測試，對結構焊前、焊后、拆除胎架后引起的內(nèi)力變化進行跟蹤觀測，并記錄相關的數(shù)據(jù)，確保焊接引起的內(nèi)力設計力值。1.4經(jīng)濟、社會效益焊接過程中，克服了異種鋼高空全位置焊接的困難。現(xiàn)場一級焊縫達2萬延長米，經(jīng)第三方檢測合格率達100%。焊接殘余力觀測合格，保證了工期，為后續(xù)施工創(chuàng)造了有利的條件。經(jīng)過對焊接環(huán)境的著意保護、焊接工藝優(yōu)化和監(jiān)控、焊接過程各道工序的有效制約，可以說本項目異種鋼材復雜條件下焊接取得了成功，為建筑用鑄鋼在大型、復雜的鋼結構建筑推廣與用創(chuàng)了先河。

2鋼結構安裝施工仿真技術2.1工程概況本工程建設規(guī)模較大，結構形式新穎獨特，結構類型較多，鋼結構用量較大，運輸、吊裝路線錯綜復雜，施工工況多，難度較大。為探明各種工況下結構的內(nèi)力變化機理，根據(jù)施工方案和組織設計對施工過程進行仿真模擬分析，預先發(fā)現(xiàn)施工中存在的質量和安全隱患，保證工程的順利進行。選用有限元軟件DIANA（或ANSYS）對結構進行模擬分析。根據(jù)建筑物的結構形式和施工方案，針對不同的施工階段建立相的有限元模型，考察其在施工荷載作用下的受力情況。根據(jù)施工監(jiān)測進度計劃及時提供分析結果，并將分析中發(fā)現(xiàn)的隱患和相的建議及時上報，指導后續(xù)施工過程。2.2施工方法施工工藝流程針對多功能廳及大劇場鋼結構特點及其吊裝順序，對鋼結構吊裝變形進行分析，分析主要采用大型通用有限元分析程序ANSYS進行，桿件單元采用BEAM188，分析時考慮了結構的大變形。鋼材為Q345GJB，彈性模量E=2.06×105MPa，屈服強度fy=295MPa，泊松比為0.3。施工過程主要考慮結構桿件重力荷載和施工活荷載，施工機械設備和人員等大都直接作用在腳手架構造的平臺上，構件荷載以自重為主。在鋼結構吊裝過程中需搭設臨時胎架（主要支承結構）及大面積腳手架（附屬支承結構）支撐，考慮到安全性與經(jīng)濟性，待鋼結構部分安裝完畢后可先將附屬支承結構拆除，待鋼結構全部安裝完畢后才將主要支承結構拆除（卸載）。在吊裝過程中，結構桿件的受力情況有別于其設計情況，因此需對結構安裝進行跟蹤模擬，并對吊裝變形進行分析，來作為鋼結構吊裝施工的依據(jù)，保證結構的安全。施工過程工藝要點施工過程主要采用有限元進行分析，將多功能廳施工過程分為十二個工況進行分析，將大劇場施工過程分為二十二個工況進行分析。典型分析過程如下：工況一：分別將吊裝鑄鋼節(jié)點、主梁、平面次梁的有限元模型及約束條件提取工況圖，計算得最大位移及力取變形圖和力云圖。如下所示：計算模型圖結構變形圖結構力云圖工況十二：選取最后一個結構面的主梁、次梁和保留鑄鋼節(jié)點下部胎架作為工況，制訂有限元模型及約束條件，提取工況圖。計算得最大位移和力圖如下：計算模型圖結構變形圖結構力云圖創(chuàng)新點采取有限元分析對整個施工過程分階段進行計算模擬。計算結構吊裝過程中的安裝性，同時也計算支撐胎架卸載過程中的結構安全性。針對本工程鋼結構特點，在鋼結構施工過程中需搭設臨時胎架及大面積腳手架支撐，待鋼結構安裝完畢后將其全部拆除。胎架卸荷采用“原位監(jiān)測同步控制、分區(qū)分級逐步卸荷”的方法進行。在卸載過程中必將引起結構剛度的變化，產(chǎn)生內(nèi)力重分配。為此，對卸荷過程進行計算機仿真模擬，通過大型通用有限元分析軟件ANSYS，按照既定的卸載（拆除胎架）順序，分析其在卸載過程中的變形與力的變化，以保證結構的安全。卸載工況分析在卸載過程中，由于結構本身的復雜性以及同時卸載的困難，必將引起結構剛度的變化，產(chǎn)生內(nèi)力重分配。需按照既定的卸載順序，分析其在卸載過程中的變形與力的變化，用ansys大型有限元通用程序，使用beam188單元能很好地模擬結構主次梁，計算其在卸載過程中及卸載之后的力及位移的變化。2.3質量保證措施采用同步分級逐步卸載的方法對所有鑄鋼節(jié)點下胎架進行卸載模擬計算。共14個點，分三步三級逐步卸載。采用分級卸載的方法：第一級按節(jié)點豎向位移量的30%卸載；第二級按節(jié)點豎向位移量的40%卸載；第三級按節(jié)點豎向位移量的30%卸載。2.4經(jīng)濟、社會效益采用施工過程同步模擬分析技術，使得廣州***復雜三維空間結構的施工安全得到保障。同時，施工過程中分析完畢后，針對不同的鑄鋼節(jié)點采用相的支撐措施。減少了大面積支撐胎架設置的費用，節(jié)約資金約100萬元。經(jīng)過模擬計算，確定了整體的安裝和焊接順序，為施工過程提供了依據(jù)。使得整個施工過程得以受控。提高了施工工期的可預見性，加快了施工的步伐，節(jié)約了施工工期。

3鋼結構的防火防腐技術3.1工程概況大劇場設計耐火等級為一級；選用TN-LB薄型鋼結構防火涂料，耐火極限分別為3.0小時、2.0小時、1.0小時；涂裝范圍：除m1、m2、m3、m4、m5、m6、m8、m9、m21、m29外的大劇場所有結構面。多功能廳耐火等級為二級；選用LB薄型鋼結構防火涂料，耐火極限2h，涂層厚度3.6mm，涂裝面積約35000m2；涂裝范圍：除m3、m21、m22、m35外的小石頭所有結構面。不作防火涂料處理的面與需要涂裝的面相交處的鋼構件，須作涂裝處理。3.2施工方法3.2.1施工工藝流程3.2.2施工過程工藝要點(1).環(huán)境條件：施工過程中和涂層干燥固化前，環(huán)境溫度宜保持在5-38℃，相對濕度不宜大于85%，空氣流通。環(huán)境溫度低于0℃時不宜施工。當風速大于5m/s（或以上穿堂風）不宜作業(yè)。雨天或構件表面結露時不宜進行露天施工。(2).防護及圍護：施工時對不需要施工防火涂料的部位和設備，可以鋪設彩條布進行防護，防止污染；彩條布要固定牢固，地面在每遍噴涂后及時進行清掃。(3).基層處理：檢查基層防銹漆情況，已涂好防銹漆的鋼構件表面清除油污、灰塵等雜物后才能進行涂料施工?；鶎忧謇硗瓿?，由現(xiàn)場工程師和甲方及監(jiān)理驗收通過后才可開始噴涂。(4).每天施工前進行機械空載試運轉，運轉正?？蛇M行施工。(5).攪拌：檢查防火涂料標識與質量，打開包裝桶，用木棒將涂料攪拌均勻。(6).攪拌好的涂料倒進噴槍進行噴涂。(7).噴涂次數(shù)及時間間隔：每天一個機組噴涂300㎡左右，第一次噴涂0.5mm左右。正常施工時每天噴涂3遍，即間隔4h、保證上一遍涂層固化表面干燥后方可噴涂下一遍。(8).噴槍手隨身帶測厚標尺，注意在噴涂最后一遍時檢測噴涂厚度及控制表面平整度。(9).每次噴涂結束將機械沖洗干凈，并關掉電源。防火涂料噴涂施工3.2.3創(chuàng)新點鋼結構防火涂料為水溶性防火涂料，雨天或者濕度超過85%時將會對涂層的固化、干燥產(chǎn)生不利影響，即需停止噴涂，以保證施工質量。噴涂每層外側邊緣時，如遇陰雨天，及時采取遮蓋（用彩條布）等措施，防止雨水沖淋。3.3質量保證措施全過程控