装配式钢结构施工-装配式钢结构施工技术

基础浇捣完毕冬季约14 d，夏季约7 d 后，一般可进行主钢结构的吊装。吊装前应检查施工现场有无条件，如电力的供应、现场吊车行走路线及地基承载力情况和路面情况等。

1.垫板设置

柱底板下设置的支承垫板应符合下列规定：

（1）垫板应设置在靠近地脚螺栓的柱脚底板加劲板或柱脚下。

（2）每组垫板叠放不宜超过三块，垫板外露出柱底板小于30 mm。

（3）垫板与混凝土柱面紧贴平稳，其面积在施工作业设计中根据基础混凝土的抗压强度计算确定。

（4）垫板边缘应清除氧化铁渣和毛刺。

（5）地板标高应根据实际测得的柱底面至牛腿距离决定每个基础垫板的顶面标高，其标高允许偏差为±30，水平度偏差为L/1 000。

2.刚架吊装

刚架吊装应根据现场的情况，首先确定起重机械的使用，是使用16 t、25 t 还是50 t 的汽车起重机，是使用一台还是两台，都要根据设计图纸和施工现场实际施工情况及总进度计划的要求确定，可参考相应的机械手册。一般地，单片起吊大梁长度在25 m 以下可使用单台汽车起重机两点起吊，32 m 以上宜同时使用两台吊机四点起吊。

（1）主刚架吊装方法。

① 总体上的安装顺序一般是先吊装有水平和垂直支撑的区间，吊装好后做调整，调整完毕后再吊装其他区间。这样有助于减小累计误差和后期刚架调整的工作量，以保证施工工期。

② 单榀框架一般宜采用先柱后梁，先主梁后次梁，先梁后板的程序吊装。

③ 先吊装柱，吊装前检查构件编号及总体尺寸，防止误吊；检查螺栓丝扣，保证完好；检查各种工具，特别是钢丝绳的粗细，必须保证绝对安全。

④ 钢柱吊装时，首先将钢丝绳的一端固定在钢柱上，另一端固定在吊钩上，吊车起吊1 m左右，检查钢丝绳固定位置是否合适，若不合适，则卸吊，并移动起吊位置，直至合适。起吊，安装钢柱至基础上。对于特别重的钢柱，钢丝绳固定时应作适当保护，防止构件翼缘边与钢丝绳产生严重磨损，并应使用特制的吊钩防止构件在空中打转，产生危险。

⑤ 在钢柱柱脚上做好中心标记，钢柱与地脚螺栓固定，并采用经纬仪和靠尺结合初调好钢柱，安装缆风绳，防止倾倒。

⑥ 将另外一边的边柱采用同样方法吊起，固定。

⑦ 两侧钢柱安装好后，开始安装该片主梁。由于运输的关系，大梁的每段尺寸一般控制在12 m 以内，因此，吊装主梁前，一般需要在地上拼接好大梁，安装好高强度螺栓（高强度螺栓的安装下文有详细说明）。

⑧ 钢梁吊装时，首先将钢丝绳固定在钢梁上，吊车起吊1 m 左右，同样检查钢丝绳固定位置是否合适，若不合适，则卸吊，并移动起吊位置，直至合适。起吊、安装钢梁至钢柱上，连接好高强度螺栓，并在大梁上拉缆风绳，防止钢梁倾覆。吊车松钩，这样，一幅刚架吊装完成。

⑨ 用同样方法安装第二幅刚架，这样，第一个内开间就完成了。

（2）完成和调节第一个内开间的正确位置至关重要，当此开间被正确校正和设置支撑后，其余构件会在很大程度上自动调正和校直。在第一个内开间结构完成后，将所有檩条、围梁、屋檐支梁安装在装好支撑的开间，在进行下一步骤前将整个开间调正、校直并设置支撑。在最后检测建筑调正状况时，如有必要可再做适当调整。

调正方法如下：

调整结构时用经纬仪从柱子的两条轴线观测。在翼缘板内侧通过经纬仪直接看出任何不垂直的地方，用调整对角斜撑的方法来调整柱的垂直度，所有的测量应从翼缘的中线开始。

① 以上第一个区间完成后，进行其余区间刚架吊装。

② 刚架隅撑建议用螺栓固定到横梁上（不拧紧），随刚架梁同时吊起。

③ 当天吊装完成的刚架必须用檩条连成整体，并有可靠支撑；否则，遇到台风季节，可能会造成构件扭曲、倒塌。

注意事项：

钢结构吊装前，应将构件表面的污染物清除，否则以后清除将会很困难，并影响工程美观。钢结构的吊装必须由起重工统一指挥。

3.安装檩条

刚架安装完，将檩条从建筑的一端安装至另一端。为了有助于整个结构的刚度，将结构斜撑安装在规定位置，所有用于连接檩条、围梁和屋檐支梁的螺栓不要拧紧，以便于最后调整结构。为便于施工，将每跨间所需要的檩条成捆运至对应梁和柱的位置。

（1）安装过程中的临时支撑。

① 檩条临时支撑。在安装屋面板和保温层以前，要确保檩条垂直。至少应在柱距一半处放一排临时撑木。必要时增加几排撑木以便使檩条保持平直，安装下一间时，将撑木移至下一间。

② 刚架临时撑。刚架必须充分地加以支撑。缆风绳必须固定于正确的固定物上。

（2）安装抗风斜撑。

对角斜撑圆钢应按照安装图安装且应拉紧以防刮风时建筑物摇摆或振动，同时也要防止不要拉得过紧以防结构构件弯曲。

4.高强度螺栓的连接

（1）摩擦型高强度螺栓连接的承载力为：

式中 m—— 连接接头的螺栓个数；

nf —— 传力摩擦面数；

μ —— 抗滑移系数；

P—— 每个高强度螺栓的预拉力（kN）。

由上式可知，高强度螺栓预拉力P 和抗滑移系数μ 是影响连接强度的关键因素，而这两项指标在施工后难以检查，因此，要求施工前必须检验。

（2）影响抗滑移系数的因素。

摩擦面的表面有铁屑、飞边、毛刺、焊渣等都将影响连接板间的密贴；氧化铁皮、不应有的涂料和污垢等都将降低连接面的抗滑移系数。

（3）工程吊装前的相关试验（表4-9）。

表4-9　高强度螺栓的相关试验

5.大六角头高强度螺栓连接的质量控制

（1）高强度螺栓在钢结构吊装前进行初拧，初拧值控制在终拧值的50%左右，钢结构调整后使用扭矩扳手进行终拧。施拧及检查用的扭矩扳手，扳前必须校正标定，扳后还须校验，以确定此扳手在使用过程中，扭矩未发生变化。

（2）若扳后校验发现扭矩误差超出允许范围，则用此扳手施工的螺栓应视为全部不合格。扳手重新校正后，欠拧的应重新施拧，是超拧的高强度螺栓应全部更换，重新按要求施拧。

（3）施工用扳手在使用前标定，误差应控制在±3%内，使用后校验，误差不应超过±5%；检查用扭矩扳手标定误差不应超过±3%。这些都是为了确保连接的可靠、扭矩检查的准确性。

（4）高强度螺栓连接施工工具和标定。

①施加和控制预拉应力的方法。目前，高强度螺栓连接常用的施加和控制预加应力的方法是扭矩控制法。即使用可以直接显示扭矩的特制扳手，并事先测定加在螺母上的紧固扭矩与导入螺栓中的预拉力之间的关系。

高强度螺栓连接副终拧扭矩值按下式计算：

式中 T —— 终拧扭矩值；

K —— 高强度螺栓扭矩系数（0.110～0.150）；

P —— 施工预拉力标准值（表4-10）；

D —— 高强度螺栓公称直径。

为了补偿拉力可能出现的松弛，施加力矩数值超过5%～10%，以控制扭矩来控制预拉力。

表4-10　高强度螺栓连接副施工预拉力标准值P（单位：kN）

② 手动扭矩扳手的标定。从上面公式可看出，由于高强度螺栓连接在实际作业时，无法测定高强度螺栓的预拉力。为此，要从使用螺栓的扭矩系数关系式（T = K × P × D ）中，以扭矩值推定其预拉力。所以，螺栓在紧固后的检查控制一定要确认扭矩值，以取代预拉力的测定。因此，紧固所使用的扳手一定要进行标定，以明确扭矩指示值。

③ 表盘式手动扭矩扳手的标定方法与步骤：

a.确定扭矩标定值T。

b.测定扭矩扳手自力矩 1T（扳手自重所产生的力矩）。将螺栓穿入固定不动的连接板，拧上六角螺母，用扭矩扳手施加一个略大于T 的扭矩；将扭矩扳手的套筒套在六角螺母上，使扳手悬空处于水平位置，这时扳手表盘上指示的扭矩就是扳手的自力矩（ 1T ）。将表盘指针调到零位，消除自力矩，以后加荷砝码所产生的力矩就是扳手的实际扭矩值。

c.求出加荷砝码所产生的力矩（ T2 ）。在扳手的受力中心位置挂一个砝码盘，然后在砝码盘上缓慢地加砝码，直至扳手表盘指示的扭矩值达到扭矩标定值T，算出砝码和砝码盘的总重G2 ，测出扳手受力中心到套筒轴线的距离L2，则可计算出 T2 = G 2× L2，T2 即为扳手实际扭矩值。

d.根据 2T ，修正扳手扭矩指示值。

如 T2= T ，说明该扳手扭矩指示值和实际扭矩值相符，扳手是合格的。

如 2T ≠T ，说明该扳手扭矩指示值为T 时，实际扭矩值为 2T ，这时可将表盘上指示的值修正为 2T 。修正后的扳手仍可使用，但前提是扳手扭矩指示值的重复性是好的（即同样加荷标定，结果是一样的）。

（5）质量控制与验收。

① 检查使用的扭矩扳手应在每班作业前后分别进行标定和校验，检查扭矩按下列公式计算：(www.xing528.com)

② 高强度大六角头螺栓终拧结束后校验时，应采用“小锤敲击法”对螺栓（螺母处）逐个进行敲检，且应进行扭矩随机抽检。

“小锤敲击法”是用手指紧按住螺母的一个边，按的位置尽量靠近螺母近垫圈处，然后宜采用质量为0.3～0.5 kg 的小锤敲击螺母相对应的另一个边（手按边的另一边），如手指感到轻微颤动为合格，颤动较大即为欠拧或漏拧，完全不颤动即为超拧。

扭矩检查采用“松扣、回扣”法，即先在螺母螺杆的相对应位置画一条细线，然后将螺母拧松约60°，再拧到原位（即与该细直线重合）时测得扭矩，该扭矩与检查扭矩的偏差在扭矩的±10%范围以内为合格。

扭矩检查应在终拧1 h 以后进行，并在24 h 以内完成。

扭矩检查为随机抽样，抽样数量为每个节点螺栓连接副的 10%，但不少于1 个连接副。如发现不符合要求的，应重新抽样 10%检查，如仍为不合格，是欠拧、漏拧的，应该重新补拧，是超拧的应予更换螺栓。

6.扭剪型高强度螺栓的质量控制

（1）由于连接接头处钢板不平整，先拧紧与后拧紧的高强度螺栓的预拉力有很大的差异。为克服这现象，使节点各螺栓受力均匀，扭剪型高强度螺栓的拧紧应分为初拧和终拧，对大型节点尚应增加复拧，复拧扭矩等于初拧扭矩。

（2）扭剪型高强度螺栓的终拧采用专用的电动扭断器进行。

（3）由于设计和构造的关系，对于一些无法使用扭断器终拧的高强度螺栓，可以将其扭矩值换算成相应规格的大六角头高强度螺栓的扭矩值后使用扭矩扳手终拧，但这些高强度螺栓的数量占的百分比应遵循当前规范不大于该节点螺栓数的5%的规定。

（4）扭剪型高强度螺栓施工检验。

检验方法：

观察尾部梅花头拧掉情况。尾部梅花头被拧掉可视同其终拧扭矩达到合格质量标准，尾部未被拧掉者应按照扭矩法或转角法检验。

（5）安装替换高强螺栓的注意事项。

① 螺栓穿入方向应便于操作，并力求一致，目的是使整体美观。

② 螺栓应自由穿入螺栓孔，对不能自由穿入的螺栓孔，允许在孔径四周层间无间隙后用锉刀进行修整。但扩孔后的孔径不应超过原孔径+3 mm；不得将螺栓强行敲入，并不得气割扩孔。

③ 螺栓连接副安装时，螺母凸出一侧应与垫圈有倒角的一面接触，大六角头螺栓的第二个垫圈有倒角的一面应朝向螺栓头。

④ 安装高强度螺栓时，构件的摩擦面应保持干燥，不得在雨中作业。

⑤ 终拧完成后，高强度螺栓丝扣外露一般控制在2～3 个，允许有部分外露1 扣或4 扣，但其百分比应遵循当前规范不超过螺栓总数10%的规定。

7.楼层板的安装

在有夹层或多层钢结构的建筑中，经常要使用楼层错板。其主要的施工要点如下：

（1）材料检查。

① 楼层板原材料应有生产厂的产品质量证明书。

② 楼层板基材表面不得有裂纹，镀锌板不能有锈点，涂层压型钢板的漆膜不应有裂纹、剥落和露出金属基材等损伤。

③ 对于外观尺寸检查，其偏差应符合相关规范的规定。

（2）在楼层板铺设以前，必须认真清扫钢梁顶面的杂物，并对有弯曲和扭曲的楼层板进行矫正，板与钢梁顶面的面距应控制在1 mm 以下。

（3）为了防止对钢梁上的焊接连接件产生不良影响，钢梁顶部上翼缘不应涂刷油漆。

（4）安装时，先根据板的布置图确定每个排板区域，在钢梁上翼缘上弹出墨线，标明所需块数，并确定第一块板在钢梁上的起始位置，再依次将该区域的板铺设到位，同时，对切口、开洞等作补强处理。

（5）将栓钉穿透楼层板直接焊于钢梁上翼缘，栓钉的间距应按图纸的要求排列。

（6）楼层板未施工完毕前，不得在上面堆载重物，以防止板变形。

（7）对于直径小于22 mm 的栓钉完成后应按照比例进行30°弯曲试验检查，其焊缝和热影响区不应有肉眼可见的裂纹。

（8）栓钉根部焊脚应均匀，焊脚立面的局部未熔合或不足360°的焊脚应进行修补。

（9）为保证施工质量，提高施工效率，最好采用专用的栓焊设备施工，一般机焊为1 500～2 000 个/班，而手工焊则为300～400 个/班。另外，由于焊接时瞬间电流比较大，为1 000～2 000 A，因此，使用前需认真检查供电线路以防影响其他设备正常工作或引起电线短路等安全事故。

（10）栓钉端头与圆柱头部不得有锈或污染，受潮的瓷环必须烘干后方可使用。

（11）气温在0 °C 以下、降雨、雪或工件上有水分时不得施焊。

（12）如设计图纸上注明施工阶段需设置临时支撑，则在楼层板施工结束后，钢筋施工前，即应设置临时支撑，并在混凝土达到足够强度后方可拆除。

8.钢结构的现场焊接工程

在一般钢结构工程中，现场焊接工程的成功与否直接关系到整个工程的质量优劣，是整个钢结构工程中最为重要的分项工程之一。

（1）材料。

焊接材料除了制造本身决定其性能优劣外，与出厂日期、保存条件和方法、烘焙有很大的关系，所以在使用前必须按照设计要求和相关规范的规定进行准备：

① 设计及规范要求选用焊条，焊条须具有出厂合格证明。如需改动焊条型号，必须征得设计部门同意。

② 焊接前将焊条进行烘焙处理并做好烘焙记录。

③ 严禁使用过期、药皮脱落、焊芯生锈的焊条。

（2）施工人员条件。

① 在钢结构工程施工焊接工作中，焊工是特殊工种，其操作技能和资格与工程质量直接相关，必须充分重视。

② 从事钢结构现场焊接前，必须根据焊接工程的具体类型，按照国家现行行业标准《建筑钢结构焊接技术规程》（JGJ 81—2002）等的规定对焊工进行考试。焊工通过考试，并取得合格证后才可上岗，如停焊超过半年以上时，则重新考核后才准上岗。

（3）操作工艺。

① 焊条使用前，必须按照质量证明书的规定进行烘焙后，放在保温箱内随用随取。首次采用的钢材和焊接材料，必须进行焊接工艺评定，即使是Q235 或Q345 等常用的钢材，若施工单位从未做过焊接工艺评定，也必须要进行并通过焊接工艺评定后才能允许施工。

② 施焊前，必须对焊缝两侧钢板表面进行检查，若发现生锈，则必须先使用机械打磨除锈至露白，确保去除表面的铁锈、飞溅物等杂物。

③ 多层焊接应连续施焊，其中每一层焊缝完后应及时清理，如发现有影响焊接质量缺陷的，必须清除后再焊。

④ 要求焊成凹面贴角焊缝，可采用顺位焊接使焊缝金属与母材间平缓过渡。

⑤ 焊缝出现裂纹时，焊工不得擅自处理，须申报焊接技术负责人查清原因，定出修补措施后才可处理。

⑥ 严禁在焊缝区以外的母材上打火引弧，在坡口内起弧的局部面积应熔焊一次，不得留下弧坑。

⑦ 钢构件重要焊缝接头，要在焊件两端配置引弧板，其材质和坡口形式应与构件相同。焊接完毕用气割割除并修磨平整，不得用锤击落。

⑧ 要求等强度的对接和丁字接头焊缝，除按设计要求开坡口外，为了确保焊缝质量，焊接前采用碳弧气刨刨焊根，并清理根部氧化物后再进行焊接。

⑨ 为了减少焊接变形与应力，常常采取如下措施：

a.焊接时尽量使焊缝能自由变形，钢构件的焊接要从中间向四周对称进行。

b.收缩量大的焊缝先焊接。

c.对称布置的焊缝应由成双数焊工同时焊接。

d.长焊缝焊接可采用分中逐步退焊法或间断焊接。

e.采用反变形法：在焊接前，预先将焊件在变形相反的方向加以弯曲或倾斜，以消除焊后产生的变形，从而获得正常形状的构件。

f.采用刚性固定法：用夹具夹紧被焊零件能显著减少焊件残余变形及翘曲。

g.锤击法：锤击焊缝及其周围区域，可以减少收缩应力及变形。

⑩ 焊接结构变形的矫正。

（4）外观检查。

① 焊缝表面不得有裂纹、焊瘤等缺陷。

② 一级焊缝不得有咬边、未焊满、根部收缩等缺陷。

③ 二级以上焊缝表面不得有气孔、夹渣、弧坑裂纹、电弧擦伤等缺陷。

（5）探伤检查。

① 碳素结构钢应在焊缝冷却到环境温度，低合金结构钢应在完成焊接24 h 后，进行焊缝探伤检验。

② 对于设计要求全焊透的一、二级焊缝，应采用超声波探伤进行内部缺陷的检验，内部缺陷分级及探伤方法应符合现行国家标准《焊缝无损检测 超声检测 技术检测等级和评定》（GB 11345）的规定。

③ 超声波探伤无法对缺陷做出判断时，应采用射线探伤，其指标须符合《金属熔化焊焊接接头射线照相》（GB 3323—2005）的规定。