鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)發(fā)展在我國已經(jīng)有了日新月異的規(guī)模。其中焊接技術(shù)等鋼結(jié)構(gòu)的制作關(guān)鍵技術(shù)和制作質(zhì)量,在建設(shè)工程中的作用是十分重要的。
鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展規(guī)模來看,我國已經(jīng)成為世界產(chǎn)鋼大國。2005年中國生產(chǎn)鋼已突破3億噸,其中鋼結(jié)構(gòu)的產(chǎn)量高達(dá)1.4億噸,能源、交通、冶金、機(jī)械、化工、電力、建筑及基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)等領(lǐng)域的鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)業(yè)已成為國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的支柱。隨著我國建筑業(yè)的快速發(fā)展,建筑鋼結(jié)構(gòu)在國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的作用也越來越重要。2005年全國建筑鋼結(jié)構(gòu)用鋼量約1155萬噸,比2002年的836萬噸增長了38%。高層鋼結(jié)構(gòu)、空間鋼結(jié)構(gòu)、橋梁鋼結(jié)構(gòu)、輕鋼鋼結(jié)構(gòu)、住宅鋼結(jié)構(gòu)和鋼結(jié)構(gòu)廠房等工業(yè)與民用建筑,在全國很多地方得到廣泛運(yùn)用。大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)已在各種體育館、展覽中心、飛機(jī)庫和一些工業(yè)廠房中應(yīng)用。已建成的高層超高層鋼結(jié)構(gòu)建筑有60多幢。僅宜賓至上海的長江段,已建和在建橋梁數(shù)目多達(dá)50余座,其中一半以上是鋼橋,有的堪稱世界級橋梁。我國鋼結(jié)構(gòu)住宅也將進(jìn)入新的快速發(fā)展階段。
從我國建筑鋼結(jié)構(gòu)的工程運(yùn)用特點(diǎn)來看,很多鋼結(jié)構(gòu)建筑造型新穎獨(dú)特、結(jié)構(gòu)體系繁多、節(jié)點(diǎn)構(gòu)造復(fù)雜,焊接接頭形式多,由此對構(gòu)件制作和現(xiàn)場安裝中的焊接技術(shù)要求也越來越高。國家體育場"鳥巢"鋼結(jié)構(gòu)工程技術(shù)難度就是典型的一例。建筑高度高、結(jié)構(gòu)跨度大,抗震性能強(qiáng)對主要鋼結(jié)構(gòu)焊接質(zhì)量要求也相應(yīng)提高。所以焊接質(zhì)量和制作質(zhì)量必須有保障,才能發(fā)揮鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)有作用。
隨著建筑鋼結(jié)構(gòu)用鋼量的國產(chǎn)化,我國鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展迎來新的機(jī)遇。鋼構(gòu)件吊裝施工技術(shù)在現(xiàn)代建筑施工過程中占據(jù)著舉足輕重的位置。由于我國現(xiàn)階段的鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)掌握方法并不是十分成熟,所以限制了行業(yè)發(fā)展,這都是現(xiàn)階段很大的挑戰(zhàn)。
一、梁柱設(shè)置常用的:Ⅰ字形截面梁經(jīng)濟(jì)跨度為6~12m,設(shè)計(jì)時須考慮建筑上部結(jié)構(gòu)進(jìn)行選擇,次梁有利于荷載均勻分布和明確傳力途徑次,間距一般取1.5~2.5m,在震動設(shè)備集中或荷載較大處應(yīng)適量減小:鋼次梁一般與主梁鉸接,可減小梁的跨中彎矩和撓度,但須考慮對焊接工作量的影響,考慮經(jīng)濟(jì)合理因素可選用箱形鋼框架柱截面,無強(qiáng)弱軸之分結(jié)構(gòu)較為合理,但拼裝焊接量工藝有難度:框架柱可選用連接難度較小的軋制寬翼緣H型鋼,但須考慮層高較高時是否可滿足弱軸長細(xì)比的要求,如不滿足可選用十字形截面鋼柱。
二、節(jié)點(diǎn)優(yōu)化(1)、梁柱節(jié)點(diǎn):梁柱節(jié)點(diǎn)通常采用剛性連接,確保梁上下翼緣與柱翼緣焊接牢固,腹板與柱翼緣剪力板連接,對于有抗震設(shè)防要求的建筑,應(yīng)與梁翼緣設(shè)置與其等厚的水平加勁肋,并與柱全熔透焊接。在每個梁翼緣對應(yīng)位置設(shè)置柱的水平加勁肋可加強(qiáng)梁柱節(jié)點(diǎn)的剛度與穩(wěn)定性,對于截面高度較小的梁腹板可加大局部高度,但須注意腋部翼緣坡度。(2)、拼裝節(jié)點(diǎn):對于高度較高的柱與跨度較大的梁,常選用多段現(xiàn)場拼接的措施加長,須注意柱接頭不在框架節(jié)點(diǎn)塑性區(qū)內(nèi),并須滿足極限承載力要求。Ⅰ字形截面柱接頭翼緣可采用全熔透坡口焊接,腹板采用高強(qiáng)度螺栓連接,另外就是柱外懸臂梁段與中間梁段連接時在翼緣采用全熔透焊接,腹板采用高強(qiáng)度螺栓連接;翼緣、腹板采用全熔透焊接
三、檢測鑒定:鋼結(jié)構(gòu)檢測包括外觀質(zhì)量檢測;構(gòu)件尺寸及平整度檢測;焊縫及螺栓連接檢測;鋼材銹蝕檢測;涂層厚度檢測。測定鋼材屈服強(qiáng)度時,對于有明顯流幅的鋼材應(yīng)取屈服點(diǎn)應(yīng)力;對于無明顯流幅的鋼材應(yīng)取條件屈服強(qiáng)度。檢測鋼材化學(xué)成分,控制碳含量,確保強(qiáng)度、塑性、可焊性、耐銹蝕性平衡;控制錳含量,確保強(qiáng)度與脆性平衡;控制硅含量,控制強(qiáng)度與塑性、可焊性、耐銹力的平衡;控制磷含量,確保強(qiáng)度和耐銹力等平衡,測量鋼網(wǎng)架撓度,跨度不大于24m者測量下弦中央部位;跨度大于24m者測量下弦中央及下弦跨度四等分點(diǎn)。
四、加固補(bǔ)強(qiáng)(1)、柱身加固:使用鋼板或型鋼補(bǔ)強(qiáng)通過焊接或高強(qiáng)螺栓增強(qiáng)原柱結(jié)構(gòu);還可增設(shè)支撐減小柱自由長度,提高承載能力;須注意鋼結(jié)構(gòu)存在嚴(yán)重缺陷和損傷時須驗(yàn)算結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、剛度及穩(wěn)定性再進(jìn)行加固,在鋼柱四周外包鋼筋混凝土加固,注意清理表面增加粘結(jié)效果,并確保外包結(jié)構(gòu)與原鋼柱形成整體,以免未起到補(bǔ)強(qiáng)效果,反而增加荷載。(2)、柱腳加固 增設(shè)柱腳加勁肋,減小底板計(jì)算彎矩,可在柱腳型鋼間澆筑混凝土,使柱腳底板成為剛性塊體;施工前注意清理表面以增加粘結(jié)力,增設(shè)柱腳附加錨栓,基礎(chǔ)較寬大時可鉆出孔洞,插入附加錨栓,灌環(huán)氧砂漿或硫磺砂漿,包裹整個柱腳并將新配鋼筋插入基礎(chǔ)內(nèi)與原鋼筋焊接。
鋼結(jié)構(gòu)建筑在超高層領(lǐng)域應(yīng)用十分廣泛。增加鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)穩(wěn)定性,檢測識別安全隱患,結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行加固補(bǔ)強(qiáng)是工程中需要準(zhǔn)確掌握的技術(shù)要點(diǎn)。