房屋建筑钢结构施工技术要点分析
摘要
关键词
房屋建筑;钢结构;施工技术;要点
正文
前言:在房屋建筑结构中,钢结构的优势是毋庸置疑的,不仅体现在材料性能方面,还符合当前节能减排的生产理念,应用在房屋建筑结构中,可以推动房建行业健康、长远发展。所以,在房建项目中,推广应用钢结构施工技术是价值意义突出的,这意味着相关建设单位要全面把握钢结构施工技术的应用特点,然后结合房建项目需求,合理地应用钢结构施工技术,才能打造优质房建项目的同时,推动房建行业健康长远发展,为我国社会经济的高质量、持续发展提供有力赋能。
1工程概况
以某地区的高层建筑工程当作研究对象,此项目的总建筑面积为5万m²,涵盖2层地下建筑与20层地上建筑。地上部分的支撑结构,其安全等级设计为二级,耐火等级为一级;地下部分结构选用框剪结构,且均以Q325作为结构材料,装配率为AA级。该项目结构的整体刚度良好,层间位移相对较小,抗侧力性能较为优良。大部分建筑主要采用的材料为钢管混凝土,所以该项目对钢结构的需求量较大。装配式高层建筑工程项目概况参数如表1所示。
表1装配式高层建筑工程项目概况参数
项目名称 | 说明 |
建筑类别 | 该建筑属于一类高层公共建筑 |
建筑高度 | 1~5层层高为5.5m,6~10层层高4.5m,11~20层层高5.5m,裙房20.5m,东楼76.4m,西楼80.3m |
建筑功能 | 东楼的1~10层用于办公功能,顶层主要用于风机房;西楼的1~8层、18层主要是用于办公建筑,9~17层主要用于公寓;裙房的服务大厅设置在1层,2层为会议室 |
抗震设防类别 | 丙类 |
防水等级 | I级 |
设计使用年限 | 50年 |
2房屋建筑钢结构施工技术要点
2.1设计和选材
钢结构设计是整个施工项目的基础,直接关系到建筑的安全性和使用寿命。在钢结构设计过程中,需要综合考虑多种因素,以确保设计的合理性和结构的稳定性。以下是几个关键的设计考量:
2.1.1结构荷载
在钢结构设计过程中,结构荷载是首要考虑的因素之一。结构荷载可分为以下几种:
(1)恒载:恒载指的是建筑物本身的重量,包括钢结构的自重、固定设备的重(2)活载:活载是指建筑物在使用过程中可能会受到的可变荷载,例如人员活动和家具的重量。这些荷载是动态的,可能会随时间和使用情况而变化。
(3)风载:风载是指风对建筑物产生的水平和垂直方向的力。风载的大小和方向会因地理位置和气候条件而有所不同,在设计时需进行详细的风荷载分析。
2.1.2抗震性能
抗震性能在钢结构设计中尤为重要,特别是在地震频发地区。合理的抗震设计可以有效减少地震对建筑物的破坏,保护人员的生命安全。抗震设计包括以下几个方面:
(1)结构布置:合理的结构布置可以有效分散和吸收地震能量,减少对单一构件的冲击。对称的结构布置一般具有更好的抗震性能。
(2)节点设计:节点是钢结构的关键部位,其设计直接影响整体结构的抗震性能。需要通过精确计算和合理选材,确保节点的强度和韧性。
(3)减震措施:在设计中可以采用各种减震技术,如减震支座、阻尼器等,以进一步提高建筑物的抗震能力。
2.1.3防火性能
钢材在高温下会失去强度,因此钢结构的防火设计也是不可忽视的重要环节。在防火设计中,主要考虑以下几个方面:
(1)防火涂料:在钢构件表面涂覆防火涂料,可以延缓钢材在火灾中的升温速度,增加结构的耐火时间。
(2)防火隔离:通过合理的防火隔离设计,将火源与钢结构隔离,减少火灾对钢结构的直接影响。
2.1.4选材
选材是钢结构设计中不可或缺的一部分,直接关系到结构的强度、耐久性和经济性。在选材过程中,需要综合考虑以下因素:
(1)材料强度:应选用符合设计要求的高强度钢材,以保证结构的承载能力和安全性。
(2)材料韧性:钢材的韧性决定了其在动态荷载和冲击荷载下的表现,具有良好韧性的钢材可以提高结构的抗震能力。
(3)连接方式:合理选择连接方式,如焊接、螺栓连接等,不同的连接方式具有不同的优缺点,需根据具体工程需求进行选择。
(4)耐腐蚀性:在潮湿或腐蚀性环境中使用的钢材,应具有良好的耐腐蚀性能,必要时可以进行防腐处理。合理的设计和选材是保证钢结构安全性和耐久性的前提。通过综合考虑结构荷载、抗震性能、防火性能以及材料选择等多方面因素,可以设计出安全、可靠且经济合理的钢结构建筑。
2.2钢结构预埋构件安装施工
完成选择布置施工机械后,需要科学地设计钢结构预埋件。在设计时必须要以高层建筑结构为基础,文章所采用的预埋构件,主要采取的是组合锚栓与矩形短柱。依据实际施工状况科学确定预埋件的标高。依照钢结构安装的施工步骤规划,设定对应的轴线,且反复加以核查,切实保障设定轴线的偏差处于相应范畴内,避免安全隐患产生。要充分运用好校正手段,对螺牙予以科学矫正,将弯曲的螺纹全面清理干净,以此确保地脚锚栓的性能。通过主塔吊吊起预埋件,并在锚栓预先设定时将其埋设。布置预埋构件标高垫块,同时进行相应的加固处理。在浇灌混凝土之前,需对标高垫块进行焊接,待钢柱抵达指定位置,对垫块的叠合方式予以相应调整,进而降低安装锚栓产生的水平偏差。在预埋构件趋于稳定后,混凝土应分层浇筑,并实时记录锚栓的水平位移数据,一旦出现较大位移,即刻采取相应举措加以调整,有力防止预埋构件出现跑位现象。钢结构安装施工主要构件参数如表2所示。
表2钢结构安装施工主要构件参数
项目名称 | 使用部位 | 截面参数 |
圆形钢柱 | 外框筒钢柱 | Φ1400×20、Φ1400×35、 Φ1200×22、Φ1000×25等 |
H型钢柱 | 核心筒内钢骨柱 | H1000mm×450mm×20mm×35mm、 H1000mm×450mm×30mm×40mm等 |
伸臂桁架 | 标高125.6m | H型构件制作,连接板下料,组装 |
箱型柱 | 核心筒钢柱 | 1000mm×800mm×30mm、 1000mm×700mm×20mm、 1000mm×800mm×40mm等 |
十字柱 | 核心筒钢柱 | 500mm×250mm×20mm×30mm、 十字500mm×250mm×30mm×40mm等 |
H型钢梁 | 楼层梁 | H700mm×400mm×16mm×40mm、 H600mm×200mm×11mm×17mm等 |
2.3建筑瀑布幕墙钢结构安装施工
在设计上述钢柱构件后,需要对其钢结构进行科学合理设计,使其达到相关标准要求。通常来讲,瀑布幕墙主要处在建筑塔楼的外侧区域,它与钢架相连接,其安装施工存在一定难度。可将吊杆体系应用在各个楼层之间,并构建起连接钢结构的销轴,这样就能有效作用于混凝土柱上。在瀑布幕墙的安装进程中,需要一定数量的牵引装置,同时还需要精确计算出轮滑组中的拉力值,具体的计算公式为:
F=[ξm+n-1(ξ-1)/ξm-1]×Q(1)
式中:F——拉力值(kN);ξ——阻力系数;m——工作所需要的绳数(段);n——整个过程所需要的滑轮个数;Q——计算荷载。
在完成牵引装置拉力值的计算后,通过倒装法可把钢结构安装施工细分为自下而上的施工阶段,可采用提升托架的方式进行有效辅助,以更好地达成钢结构的垂直运输。依照钢结构的实际特点,在相应的楼层位置设置提升托架,同时在托架上铺设安全网和木模板,并在其周围设置防护栏杆。瀑布幕墙钢结构安装施工流程如图1所示。
图1瀑布幕墙钢结构安装施工流程
安装前需要做的准备工作是按照建筑的具体结构系统性安装相应的钢板与提升托架,从而将两者之间的连接全面建立起来。按照实际安装施工作为基准,不断调整板梁标高与平直度。将瀑布幕墙的钢结构采用相应的焊接方式进行全面固定,安装施工完成后需要全面进行测量与校正。
2.4螺栓施工
在螺栓施工中,需要选择合适的螺栓材料,一般情况下,螺栓采用高强度钢材制成,以确保其承载能力和抗拉性能。常用的螺栓材料包括碳素钢、合金钢等,根据具体工程要求和环境条件进行选择。螺栓直径和长度根据连接件的厚度和设计要求进行确定。螺栓施工前,需要对连接件螺栓孔进行预处理,以确保螺栓能够精准、稳固地安装在连接件中。
螺栓安装是螺栓施工的关键环节之一,在安装过程中,需要确保螺栓的规格、方向和紧固力或扭矩等参数符合设计要求,以确保连接牢固。使用时,螺栓需在结构构件中心位置调整完毕后再行安装,其穿入方向要以施工便利性为依据,且尽量保持一致。螺母带圆台面的那一侧要朝着垫圈有倒角的那一侧。在安装螺栓时,切不可强行穿入螺栓(例如用锤子敲打),倘若不能自由穿入,就需用铰刀或者锉刀对该孔进行修整,修整之后,孔的最大直径应当小于螺栓直径的1.2倍。在修孔时,为避免铁屑落入板缝当中,在铰孔之前,应当把四周的螺栓全部拧紧,让板紧密贴合之后再操作,绝对禁止采用气割来扩孔。螺栓施拧前,需对扭矩扳手进行校正;施拧时,连接处的螺栓按一定顺序施拧,一般由螺栓群中央顺序向外拧紧;施拧后,需对螺栓的紧固力或扭矩等进行检查,以确保螺栓的施工质量。检查合格后的螺栓节点做防腐处理,以延长其使用寿命。
结束语:
概而言之,本文全面探讨了钢结构施工的关键技术应用,涵盖了设计和选材、钢结构预埋构件安装施工、建筑瀑布幕墙钢结构安装施工,通过详细分析关键技术要点,揭示了其在房屋建筑项目中的重要性和实用性。未来的研究可以聚焦于提高施工效率、优化工艺流程、提升建筑质量等方面,通过进一步深入研究钢结构施工技术的创新与发展,特别是在智能化施工、节能减排、工艺改进等方面进行探索。随着建筑行业的不断发展和技术的进步,钢结构施工将面临新的挑战和机遇。
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