門式鋼架結(jié)構(gòu).doc

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門式鋼架結(jié)構(gòu)年級：10級專業(yè)：建筑結(jié)構(gòu)班級：建工6班學號：105199186姓名：肖萍 摘要：本文針對普通大跨度實腹式門式剛架隨著跨度的增大經(jīng)濟性指標下降的問題，提出了索支承實腹式門式剛架結(jié)構(gòu)體系。索支承實腹式門式剛架只須通過伸長撐竿施加預應力，比較于其他需要張拉鋼索的預應力鋼結(jié)構(gòu)它是一種節(jié)點構(gòu)造簡單、施工簡便，預應力效果明顯的結(jié)構(gòu)關(guān)鍵詞：構(gòu)造結(jié)構(gòu)，制作施工，預應力1引子：我國有多例跨度6072米的實腹式輕鋼門式剛架工程，包括湛江港從美國引進的60米跨的保稅倉庫、北京西郊機場從美國引進的一座跨度72米的飛機庫，和國內(nèi)自行設計大連72米門式剛架糧倉儲備庫，跨度再大的就非常少見。這是因為隨著跨度的增大，剛架梁的撓度和梁柱節(jié)點彎矩顯著增加，對剛架起控制作用的往往是剛架梁的跨中撓度，這時候采用較高強度的鋼材不能解決問題，須要加大剛架截面。此時，增大截面是為了控制變形，沒有充分利用鋼材的強度。 因此普通大跨度實腹式門式剛架用鋼量大幅度增加，經(jīng)濟性指標大大下降，削弱了輕鋼結(jié)構(gòu)自重輕這一優(yōu)勢。國內(nèi)自行設計的大連72米門式剛架糧倉儲備庫，最大截面已達用鋼量（僅剛架部分，不包括圍護結(jié)構(gòu)）達到49.7kg/m29。 針對上述問題，目前有幾種解決方法，例如采用預應力格構(gòu)式門式剛架、在普通實腹式門式剛架柱頂布置直線式預應力鋼索。但是預應力格構(gòu)式剛架對部分桿件施加預應力，預應力鋼索的布置比較復雜，節(jié)點構(gòu)造繁瑣給施工帶來不便。 門式剛架柱頂布置直線式鋼索須待剛架整體安裝完畢后張拉鋼索施加預應力，無法避免高空作業(yè)。而且剛架中直線式預應力索的效率往往不能充分發(fā)揮作用，而且預應力對梁的平面內(nèi)穩(wěn)定非常不利。 為了增加斜梁剛度，并降低結(jié)構(gòu)用鋼量，本文提出了索支承實腹式門式剛架這種新型預應力鋼結(jié)構(gòu)形式。2門式剛架結(jié)構(gòu)與一般普通鋼結(jié)構(gòu)相比具有以下技術(shù)特征: 結(jié)構(gòu)構(gòu)件的橫截面尺寸較小，可以有效地利用建筑空間，降低房屋的高度，建筑造型美觀。 門式剛架的剛度較好，自重輕，橫梁與柱可以組裝，為制作、運輸、安裝提供了有利條件。 屋面剛架用鋼量僅為普通鋼屋架用鋼量的1/51/10(2050kg/m2)，是一種經(jīng)濟可靠的結(jié)構(gòu)形式。2.1.1門式剛架結(jié)構(gòu)的組成 n 主要承重骨架門式剛架 n 檁條、墻梁冷彎薄壁型鋼 n 屋面、墻面壓型金屬板、彩鋼夾芯板 n 屋面及墻面保溫芯材聚苯乙烯泡沫塑料、聚氨 酯泡沫塑料、巖棉等 n 支撐屋面支撐、柱間支撐2.1.2門式剛架結(jié)構(gòu)的特點 n 重量輕(2050kg/m2) n 工業(yè)化程度高、施工周期短 n 柱網(wǎng)布置靈活 n 綜合經(jīng)濟效益高 門式剛架結(jié)構(gòu)性能： 1.門式剛架屋面體系的整體性可以依靠檁條、隅撐來保證，從而減少了屋蓋支撐的數(shù)量，同時支撐多用張緊的圓鋼做成，很輕便。2.門式剛架的梁、柱多采用變截面桿件，可以節(jié)省材料。 3.組成構(gòu)件的桿件較薄，對制作、運輸、安裝的要求高。 4.構(gòu)件的抗彎剛度、抗扭剛度比較小，結(jié)構(gòu)的整體剛度也比較柔。 2.1.3門式剛架結(jié)構(gòu)的應用情況 1.我國門式剛架設計標準：門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程(CECS102:2002) 2.應用范圍：輕型廠房、物流中心、大型超市、體育館、展覽廳、活動房屋、加層建筑等。 3.應用規(guī)模：國內(nèi)每年有一千萬平方米的輕鋼結(jié)構(gòu)建筑物竣工。2.1.4門式剛架的適用范圍及截面形式(1)屋面荷載較小，橫向跨度為924m，柱高為4.59m。 (2)沒有吊車或設有中、輕級工作制吊車的廠房。 (3)當廠房橫向跨度不超過15m，柱高不超過6m時，屋面剛架梁宜采用等截面剛架形式。當廠房橫向跨度大于15m，柱高超過6m時，宜采用變截面剛架形式。2.1.5變截面剛架與等截面剛架的對比: 柱和梁采用變截面形式時，截面形狀與內(nèi)力圖形附合較好，受力合理、節(jié)省材料。 變截面剛架在構(gòu)造連接及加工制造方面不如等截面方便。 門式剛架柱腳分為鉸接和剛接兩種連接形式。2.2 門式剛架結(jié)構(gòu)布置2.2.1門式剛架的各種結(jié)構(gòu)形式 門式剛架又稱山形門式剛架。其結(jié)構(gòu)形式按跨度可分為單跨、雙跨和多跨。按屋面坡脊數(shù)可分為單坡、雙坡、多坡屋面。按截面形式分，有等截面與變截面。 結(jié)構(gòu)形式的選取考慮生產(chǎn)工藝、吊車噸位及建筑尺寸等因素門式剛架的橫梁與柱為剛接，柱腳與基礎宜采用鉸接；當水平荷載較大，檐口標高較高或剛度要求較高或有中重級工作制吊車時，柱腳與基礎可采用剛接。變截面與等截面相比，前者可適應彎矩變化，節(jié)約材料，但在構(gòu)造連接及加工制造方面，不如等截面方便，故當剛架跨度較大或房屋較高時才設計成變截面。2.22門式剛架的結(jié)構(gòu)布置1.剛架的建筑尺寸和布置 跨度：一般為924m 高度：取地坪柱軸線與斜梁軸線交點高度，宜取4.59m 柱距：應綜合考慮剛架跨度、荷載條件及使用要求等因素，宜取6m、7.5m、或9m，最大12m 挑檐長度：根據(jù)使用要求確定，宜為0.51.2m 溫度分區(qū)：縱向溫度區(qū)段=300m 橫向溫度區(qū)段141注:坡口的加工應以機械加工為主,以火焰切割為輔, 坡口加工之后,按下列要求檢查合格后方可進行拼接.a) 坡口處母材無裂紋,重皮及毛刺等缺陷.b) 坡口加工尺寸符合圖紙要求.c) 焊接前應將母材焊口規(guī)定范圍內(nèi)的油、漆、垢、銹等清理干凈,直至發(fā)出金屬光澤.清理范圍如下:手工電弧焊對接焊口:每側(cè)各為10-15mm埋弧焊對接焊口: 每側(cè)各為20mm且在清理范圍內(nèi)應無裂紋,夾渣等缺陷.6）焊接檢驗:鋼板的拼接對焊焊縫屬于二類焊縫。碳素結(jié)構(gòu)鋼應在焊縫冷卻到環(huán)境溫度,方可進行焊縫探傷檢驗。焊接接頭的內(nèi)部質(zhì)量應符合二類焊縫的要求.7）放樣下料:當鋼板拼接完成后,經(jīng)過檢驗矯正后,方可進行放樣下料,下料切割前應將鋼材表面的油、銹等污物清理干凈；下料用的量具為樣桿，制作樣桿的量具應經(jīng)計量檢定部門檢定合格. 各種樣桿及鉆模的尺寸公差應符合下表的要求:表2 樣板、樣桿的尺寸公差項目名 稱基 本 尺 寸(MM)15001501-30003001-600060001零件劃線用樣板長度0.52零件劃線用樣桿長度0.53矩形樣板平面兩對角線之差（絕對值）0.51.01.01.04曲線位移值1.01.51.52.05孔距0.56加工樣板的角度207相鄰中心線之間偏差0.28平行線距離和分段尺寸0.58）邊緣加工：下料后,應將焊件的外露邊緣或焊接邊緣的氧化物,飛濺物等污物打磨及清理干凈.對于構(gòu)件或零部件的外露邊緣或焊接邊緣(坡口), 一般都采用火焰切割,不再進行邊緣加工.只有在零部件精度要求較高時（如：吊車梁的腹板、柱子的腹板、有孔群的鋼梁的腹板的邊緣）,剪切邊緣或切割質(zhì)量達不到附表7的要求時才采用刨邊或刨坡口,其刨削量不應小于2.0mm.凡頂緊面?zhèn)魉蛢?nèi)力的部位,如加勁板等頂緊的零部件均應刨平或銑平.在本工程中，所有坡口均采用坡口機坡口或雙頭火焰自動切割機坡口并進行打磨，鋼柱加勁板與底板連接處應銑平。9) 銑平面的允許偏差: 銑平面的平面度0.3mm；銑平面對軸線的垂直度不大于L/1500；銑平面的表面粗糙度不大于0.03mm.銑平面的頂緊部位應有75的面積緊貼,用0.3mm塞尺檢查, 其塞入面積之和不得大于總面積的25,邊緣最大間隙不得大于0.8mm.10) 組裝：本次制作的鋼柱及屋面梁的截面尺寸均在350*175以下,因此均可在H型鋼組立機上組合成型.組合前應對機械進行空運行檢查,檢查各系統(tǒng)運轉(zhuǎn)是否正常,對中系統(tǒng)是否準確.應檢查前道工序的產(chǎn)品是否合格,連接接觸面和沿焊縫邊緣每邊30-50mm范圍內(nèi)的鐵銹,毛刺,污物等是否清理干凈。當?shù)谝粔K翼板與腹板組合成T型時,應仔細檢查其垂直度及中心偏移度,組合完畢后,吊離工作臺.將第二塊翼板吊上放平對中后與T型組合成H型.組合成型的H型鋼應達到以下的質(zhì)量要求:項目高度(h)組合間隙垂直度中心偏移長度起拱允差0.5 0.51.5 10.52組立機的定位焊用二氧化碳氣體保護焊,定位焊應在焊道以內(nèi).對定位焊的說明：定位焊不能焊在焊縫交叉處,通常至少應離開這些地方50mm才能焊定位焊.為防止焊接過程中工件開裂,應盡量避免強制裝配,必要時,可增加定位焊縫的長度,并減少定位焊縫的間距。定位焊所采用的焊接材料型號應與焊件材質(zhì)相匹配,焊接厚度不宜超過設計焊縫厚度的2/3且焊縫長度不應小于30mm,且間距不應大于300-400mm,定位焊位置應在焊道以內(nèi),并由合格焊工施焊。質(zhì)量應達到同類焊縫的要求。H型梁組合完成后應在每道焊縫的兩側(cè)配置引弧板。11) 焊接:鋼結(jié)構(gòu)的主結(jié)構(gòu)材質(zhì)一般為Q345B或Q235B。 H型鋼的焊接順序:要求對稱焊；焊腳高度：按圖紙標注。焊縫的質(zhì)量等級:A一級: 主材接長的對接焊縫.B二級: 除A以外的其它要求溶透的焊縫.C三級: 所有角焊縫.焊縫的外觀缺陷應達到所示標準.焊絲,焊劑的使用：對材質(zhì)為Q345B的材料不管是否開坡口,均焊絲為H08MnA,對材質(zhì)為Q235B的材料焊死絲為H08A，焊劑均為HJ431，焊接完畢,應清理焊縫表面的溶渣及兩側(cè)的飛賤物,自檢焊縫的外觀質(zhì)量.進行焊接檢驗,除按要求進行外觀檢查外,一類焊縫,應進行100%的超聲檢查.二類焊縫應進行20%的超聲檢查。以上內(nèi)容完成后，應對外構(gòu)件形尺寸全面檢查.12) 校正:焊接檢驗合格后, 應對H型梁、柱進行校正,校正應在翼緣校直機上進行,校正前應先檢查機械各部分的運轉(zhuǎn)是否正常,然后根據(jù)被矯翼緣的寬度調(diào)整好機架的位置.當翼緣的厚度超過20mm時,一般需往返多次,每次矯正量不超過2mm校正好的翼緣板與腹板的垂直度應達到技術(shù)標準。鋼柱由于焊接變形產(chǎn)生的旁彎,側(cè)彎應根據(jù)具體情況實行火焰校正,校正前應首先制訂注意:放樣時,必須根據(jù)工件形狀,大小和鋼材規(guī)格尺寸, 利用預先計算法,顛倒插角法等合理進行套裁,做到合理用料,節(jié)約鋼材,提高材料利用率。放樣劃線時,必須用尖銳的劃針、尖細的石筆、細粉線。用石筆劃線時,線條寬度不得大于0.5mm,用粉線打時, 線條寬度不得大于1mm。號料劃線時預留加工余量。13) 銑端面:銑端面應在端面銑床上進行.柱子需要銑平的部位有:a柱子的底平面及基礎板的頂平面.b. 兩節(jié)柱子間的連接面.c. 蓋板的加勁肋. d. 構(gòu)件銑平后的平面應達到以下要求：銑平面的允許偏差：銑平面的平面度0.3mm；銑平面對軸線的垂直度不大于L/1500；銑平面的表面粗糙度不大于0.03mm。銑平面的頂緊部位應有75的面積緊貼,用0.3mm塞尺檢查, 其塞入面積之和不得大于總面積的25,邊緣最大間隙不得大于0.8mm.14) 柱梁端板的安裝a 柱子端板安裝前應首先將孔鉆好,并在底板上劃出縱橫中心線及柱梁的安裝輪廓線。按柱梁的中心線及輪廓線將端板裝到柱梁的端面,并與柱梁頂緊,檢查頂緊面,焊牢。采用對稱焊接法加焊加固肋。b加筋板的焊接: 加筋板下端刨平與底板頂緊后焊接,為防變形,腹板兩側(cè)對稱的兩塊加筋板應兩人同時施焊. 加筋板的直角角焊縫的始未端,應采用回焊等措施避免弧坑.回焊長度,不小于三倍直角角焊縫的焊腳尺寸。加筋板靠近底板的直角角焊縫未端應嚴格避免弧坑和咬邊。與底板的對接焊縫應熔透,達到一級對接焊縫要求。15) 劃線鉆孔a端板的板鉆孔應在構(gòu)件組裝前進行。 b柱子鉆孔。首先找出劃線基準線,即柱子的中心線,柱子的孔群標高線。 從柱子的底平面實際上量至孔群標高線。 根據(jù)以上基準線找出孔群的中心線,用鉆模鉆孔。c. 孔徑：螺栓直徑小于16mm，孔徑等于螺栓直徑+1.0mm螺栓直徑大于16mm，孔徑等于螺栓直徑+1.5mmd. 高強螺栓的孔徑允差見下表序號偏差名稱允許偏差1孔徑栓桿直徑14.16.180+0.43栓桿直徑20.22.240+0.52栓桿直徑37.300+0.842不圓度(最大和最小直徑差)栓桿直徑14.160+1.00栓桿直徑16以上0+1.53中心線傾斜度應大于板厚的3%且單層板不得大于2.0,多層板迭組合不得大于3.0e. 孔距的允許偏差見下表：項次項目允許偏差(mm)500500-12001200-300030001同一組內(nèi)相鄰兩孔間0.7-2同一組內(nèi)任意兩孔間1.01.2-3相鄰兩組的端孔間1.21.52.03.0f梁：序號項目標準（mm）1長度（名義）00001000mm-410013000-630015000-85000-102旁彎度1板梁長且103扭曲值1板梁長且104板梁托架標高2g.立柱：序號項目標準(mm)1立柱名義長度8000m-4800015000+2 -615000+2 -82彎曲度1柱長且103旁彎度1柱長且10，柱長且104扭曲度5底板長5板梁托架標高5底板長當螺栓孔的允許偏差超出述規(guī)定時,不得采用鋼塊填塞,可采用與母材材質(zhì)相匹配的焊條補焊后重新制孔。16) 產(chǎn)品的檢驗a.產(chǎn)品的工序檢驗:需要進行檢驗的工序有:鉆模及樣桿制作、下料、組合、焊接、鉆孔等. 每道工序的產(chǎn)品制作完成后,先由班組進行自檢,然后由廠質(zhì)檢員及下道工序施工負責人根據(jù)班組自檢記錄進行抽檢,每種產(chǎn)品的抽檢數(shù)量不少于50% .抽檢應有詳細的記錄,檢查合格后,由上下道工序的負責人簽字認可.并由持檢員將檢查記錄存檔. 當工序檢驗有不全格產(chǎn)品時,由質(zhì)檢員及技術(shù)員填發(fā)“整改通知單”限期整改.b.產(chǎn)品制作的最終檢驗：產(chǎn)品制作的最終檢驗應在噴砂防腐前進行.最終檢驗應有技術(shù)人員,質(zhì)檢人員及施工人員參加.由質(zhì)檢員主持.產(chǎn)品檢驗完成后,由質(zhì)檢人員填簽證表格：表格填寫完成后,由項目負責技術(shù)人員存檔,作為產(chǎn)品合格證的附件。17) 產(chǎn)品的噴砂及防腐（一）施工準備1. 根據(jù)設計圖紙要求，選用底漆及面漆。2. 準備除銹機械，涂刷工具。3. 涂裝前鋼結(jié)構(gòu)、構(gòu)件已檢查驗收，并符合設計的除銹等級要求。4.經(jīng)檢查焊縫、螺栓孔質(zhì)量及產(chǎn)品外形都符合要求,就可以開始進行鋼絲刷除銹(摩擦面處理)、油漆防腐。（二）工藝流程基面清理 底漆涂裝 面漆涂裝鋼結(jié)構(gòu)表面在涂底漆前,應采用拋丸除銹，除銹等級應達到Sa2.5級 。有關(guān)除銹、涂裝、摩擦面的處理等按照鋼結(jié)構(gòu)除銹涂裝規(guī)范進行施工。（三）涂層檢查與驗收1. 涂裝后處理檢查，應該是涂裝顏色一致，色澤鮮明，光亮，不起皺皮，不起疙瘩。2. 表面涂裝施工時和施工后，對涂裝過的工作進行保護，防止飛揚塵土和其他雜物。3. 涂裝漆膜厚度的測定，用觸點式漆膜測厚儀測定漆膜厚度，漆膜測厚儀一般測定3點厚度，取其平均值。（四）成品保護1. 鋼構(gòu)件涂裝后加以臨時圍護隔離，防止踏踩，損傷涂層。2. 鋼構(gòu)件涂裝后，在4小時之內(nèi)遇有大風或下雨時，加以覆蓋防止影響涂層的附著力。3. 裝后構(gòu)件需要運輸時，注意防止磕碰。4. 涂裝后的鋼構(gòu)件勿接觸酸類液體，防止損傷涂層。（五）應注意的質(zhì)量問題1. 涂層作業(yè)氣溫應在538之間為宜，當氣溫低于5時，選用相應的低溫涂層材料涂。2. 溫度高于40時，停止涂層作業(yè)。經(jīng)處理后再進行涂層作業(yè)。3. 空氣濕度大于85，或構(gòu)件表面有結(jié)露時，不進行涂層作業(yè)，或經(jīng)處理后再進行涂層作業(yè)。4. 結(jié)構(gòu)制作前，對構(gòu)件上隱藏部位，結(jié)構(gòu)夾層難以除銹，提前涂刷。18)產(chǎn)品的標識：應注意除銹、涂裝、摩擦面的處理前后標識要一致, 噴砂除銹前后及防腐前后應進行標識移植，移植后標識的顏色與底色應有大的反差，不能模糊不清。3.2 鋼結(jié)構(gòu)安裝施工方案3.2.1 作業(yè)準備(1) 技術(shù)資料準備A）將施工圖紙及技術(shù)文件、施工作業(yè)指導書發(fā)放至施工班組。B）組織有關(guān)施工人員認真熟悉圖紙及施工作業(yè)指導書，學習施工規(guī)范、規(guī)程，掌握施工工藝。C）編制設備復印查記錄表格及各種安裝記錄表格。(2) 施工準備A）廠房基礎檢查、劃線和墊鐵安裝1) 鋼構(gòu)架安裝前必須根據(jù)驗收記錄進行基礎復查，并應符合下列要求：a) 符合設計和國家標準混凝土結(jié)構(gòu)工程及驗收規(guī)范的規(guī)定b) 定位軸線應與廠房建筑標準點校核無誤。c) 廠房基礎劃線允許偏差為：柱子間距： 10m 1mm 10m 2mm 柱子相應對角線: 20m 5mm 2