钢结构的安装

出处：按学科分类—工业技术 江苏科学技术出版社《铆工实用技术手册》第603页（9740字）

1．安装条件

(1)钢构件验收

钢结构制作完成后，检查和监理部门应按施工图和国家现行《GB50205－2001钢结构工程施工质量验收规范》的规定，对制成品进行检查验收。

钢构件、成品出厂时，制造单位应提交产品质量证明书和下列技术文件：

①设计变更文件、钢结构施工图，并在图纸中注明修改部位。

②制作中对问题处理的协议文件。

③所用钢材和其他材料的质量证明书和试验报告。

④高强度螺栓及摩擦面的摩擦系数的实测资料。

⑤发运物件的清单。

钢构件进入施工现场后除了检查构件的规格型号数量外，还需要对运输过程中易产生变形的构件和易损部位进行专门检查，发现问题要及时通过相关单位做好签证手续，以便备案，对已变形构件应给予矫正并重新验收。

(2)工地条件

①施工现场要达到水通、电通、路通、通讯通，操作面整平完。

②基础复测。

钢结构的基础施工，不论与钢结构安装是否为同一个单位，基础的复测都是一道重要工序。即土建向安装做基础交接，安装单位根据土建提供的数据对基础施工质量进行复验。

建筑物的定位轴线、基础轴线和标高、地脚螺栓的规格及紧固，应符合设计要求。

当基础顶面直接作为柱的支承面和基础顶面预埋钢板或支座作为柱的支承面时，其支承面、地脚螺栓(锚栓)位置的允许偏差如表9－18所示。

表9－18 支承面、地脚螺栓(锚栓)位置的允许偏差

采用座浆垫板时，座浆垫板的允许偏差如表9－19所示。

表9－19 座浆垫板的允许偏差

采用杯口基础时，杯口尺寸的允许偏差，见表9－20。

表9－20 杯口基础的杯口尺寸的允许偏差

地脚螺栓(锚栓)尺寸的偏差应符合表9－21。

表9－21 地脚螺栓(锚栓)尺寸的偏差

(3)焊接准备

进入现场操作的焊工要持证上岗，焊工的基本知识和操作技能的考试结果，应记入焊工考试记录表，焊工培训考试委员会主任委员签字盖章，报主管部门审批后存档，主管部门对考试结果进行审查，并给焊工考试合格者颁发焊工证。证件上至少应载明焊工姓名、性别、年龄、工作单位、考试单位、焊工钢印号、考试合格项目代号和发证日期等。焊工操作技能考试使用的钢材及焊接材料见表9－22。

表9－22 焊工操作技能考试使用的钢材及焊接材料

持证焊工只能担任考试合格范围内的焊接工作。考试合格项目的有效期，自签证起为24个月。

但必须满足以下两个条件：

①连续中断焊接工作不超过3个月。

②连续中断考试合格项目的焊接工作不得超过6个月。

持证焊工的实际操作技能不能满足产品的要求，或者是违反工艺纪律，以致经常或连续地出现焊接质量问题时，主管部门应吊销其焊工合格证。被吊销焊工合格证者6个月内不准参加考试。

(4)焊接工艺试验

焊接工艺试验用的钢材和焊接材料应与工程上所用材料相同，焊接工艺试验由持有合格证的焊工操作，试验焊缝的外观及内部质量无损探险伤检测按JGJ81－91进行。焊缝接头的力学性能试验以拉伸和冷弯试验，每个焊接位置的试验件数应为：

①拉伸、背弯及侧弯各工件。

②冲击试验9件(焊缝、熔合线、热影响区各3件)，试件的截取、加工及试验方法均按国家标准《焊缝金属及焊接接头力学性能试验》的规定执行。

焊接头力学性能试验合格标准：

①拉伸试验，接头焊缝的强度不低于母材强度的最低保证值。

②冷弯试验应符合表9－23的规定，表中t为试样厚度。

表9－23 冷弯试验的标准

冷弯试验达到合格角度时，焊缝受拉面上裂纹或缺陷长度不得大于3．0mm。

③冲击试验应符合设计要求。

(5)安装用工机具

①工具：施工中常用的工具有活动扳手，梅花扳手，螺丝刀，手电钻，冲击电钻，力矩扳手，倒链，撬棍，手砂轮，无齿锯等。

②量具：经纬仪，水准仪，钢卷尺、焊缝卡尺，角度尺，温度计，湿度计等。

测量仪器和丈量工具是保证钢结构安装精度的检验工具，须经检测合格有效。土建、钢结构制作、安装和监理单位，均应按规范要求执行统一标准。

③焊接机具：电焊机，气焊切割工具，电弧气刨，手动打磨砂轮，现场焊条烘干器，操作时的劳动保护用品等。

④吊装工具：钢丝绳是由细钢丝捻制而成，在钢构件吊装中应用极为广泛。施工中常用的钢丝绳种类有6×19+1、6×37+1、6×61+1等，钢丝绳的选用应符合现行起重吊装规范的要求。

⑤绳卡：绳卡也叫线盘、线盘钢丝卡子、卡子等。绳子和U形螺栓宜用Q235A钢制造，螺母可用Q255A制造，卡座材料常用Q235A钢或KT35－10可锻铸铁或球墨铸铁QT42－10。绳卡的使用应按起重吊装规范的规定进行。绳卡示意图见图9－9。

图9－9 钢丝绳卡

⑥卸扣：卸扣也叫卸甲、卡环等。卡环是吊装时连接钢丝绳、绳节的重要工具。卸扣应用优质低碳钢和合金钢锻成并经热处理，严禁使用铸钢卸扣。卸扣表面应光滑，不得有毛刺、裂纹、夹层等缺陷，不得利用焊接补强方法修补卸扣的缺陷。卸扣示意图见图9－10。

图9－10 卸扣示意图

1－卸扣体；2－制动螺母；3－挡销紧孔；4－钢丝绳扣

(6)吊车的选择

安装工作要做到保质保量，既安全又快速地顺利进行，首先取决于吊装机具的合理选用，当前施工现场钢结构件的吊装多选用吊车。汽车吊车(简称吊车)的选用是根据起吊的构件重量、构件的外形尺寸、起吊高度和回转半径诸因素决定的。

①起重量：为了保证吊车的安全，吊车能起吊的重量一定要大于吊装件的重量，其中包括绑扎索具的重量和临时加固材料的重量。用公式表示如下：

T＞T₁+T₂

式中 T——吊车额定工作状态下的起吊能力；

T₁——吊装最重构件的质量；

T₂——索具材料的质量。

②起吊高度：

H＞h₁+h₂+h₃+h₄

式中 H——吊车额定工作状态下，钢构件达到就位时的最低高度；

h₁——安装支座上表面高度；

h₂——安装时调整间隙一般不小于0．2～0．3m；

h₃——绳索绑扎吊点到构件底面距离，即构件本身的厚度或高度尺寸；

h₄——索具高度，即绑扎吊点到吊钩(构件上平面至吊钩)的距离。

③起重半径：起重半径也叫吊装回转半径，它是以吊车吊重臂上的吊钩向下垂直于地面一点至吊车臂回转底盘中心点的距离。

④吊点：吊装时的吊点选择一定要选在构件的重心以上，避免构件在吊装中产生偏转翻滚，大型构件吊装时要有试吊(将构件吊离地面0．5m高时放下，检查吊装安全状态)，易变形的构件在吊装捆绑时要做加固支撑，保证吊装安全进行，多台吊车同时吊装构件时要统一指挥。

2．安装

(1)钢柱的安装

钢柱安装时，先将基础清理干净，然后进行安装。

柱子安装次序为：基础放线复测、构件绑扎、构件吊装、校正、固定。

柱子起吊前，应从柱底向上500～1000mm处划一水平线，以便安装固定前后做复查平面标高基准用。

柱子安装属于竖向垂直吊装，为使吊起的柱子保持下垂，便于就位，需根据柱子的重心位置，选择合适的吊点。吊点应在重心之上。柱子就位后要及时调整、找正、固定。

柱子校正包括平面位置、标高、垂直度3个内容。

柱子校正要注意风力和温度影响。当柱子高度在8m以上、风力超过5级时，校正工作不宜进行。由于受阳光照射的影响，朝阳面有变形，温差越高，影响柱子的弯曲度就越严重，因此，在炎热季节，校正柱子的操作应在早晨或阴天进行较好。

测量工具常用水准仪和经纬仪测量，也可用线坠测量。在柱子底板与基础之间调整校正后，用螺栓固定，可用双重螺母防松。

(2)屋架梁的安装

屋架梁分段运至现场后进行组装，并矫正调直，组拼时要保证屋架梁总长及起拱尺寸，全部验收合格后方准吊装。

吊点必须选择在梁总体重心之上，构件起吊离地0．5m时，检查安全无误后再继续起吊。安装第一榀屋架梁时，在松开吊钩前，做初步校正，对准屋架基座中心线与定位轴线就位。

第二榀屋架梁同样吊装就位好后，不要松钩，跟着安装支撑系统及部分檩条，保持稳定。

从第三榀开始，在屋架脊点及上弦中点安装上檩条，即可将屋架固定。

(3)连接和固定

①每个螺栓不得垫两个以上的垫圈或用大螺母代替垫圈，螺栓拧紧后，外露丝扣应不少于2～3扣，并应防止螺母松动。

②任何安装孔均不得随意用气割扩孔。

③安装缝的质量标准应符合设计要求和有关规定。

④采用高强度螺栓连接，需在工地处理构件摩擦面时，其摩擦系数值必须符合设计要求，制造厂处理好的构件摩擦面安装前，应逐组复验所附试件的摩擦系数，合格后方可安装。

⑤高强度螺栓连接副(即高强度螺栓带有配套的螺母和垫圈)应在同一包装箱中配套使用。施工有剩余时，必须按批号分别存放，不得混放混用，在储存运输和施工过程中，应防止受潮生锈、沾污和有碰伤。

⑥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。

⑦高强度螺栓应顺畅穿入孔内，不得强行敲打，穿入方向宜一致，便于操作并不得作临时安装螺栓用。

⑧安装高强度螺栓必须分两次(即初拧和终拧)拧紧，初拧扭矩值不得小于终拧扭矩值的30%，终拧扭矩值应符合设计要求，并按下式计算：

M=(P+△P)Kd

式中 M——终拧扭矩值，N·m；

P——设计预拉力；

△P——预拉力损失值，一般为设计预拉力值的5%～10 %；

K——扭矩系数；

d——螺栓公称直径，mm。

⑨每组高强度螺栓的拧紧顺序应从节点中心向边缘施拧，当天安装的螺栓应在当天终拧完毕，其外露丝扣不得少于2扣。

⑩扭剪型高强度螺栓，以拧掉梅花头为终拧结束。

⑾采用转角法施工，初拧结束后，应在螺母与螺杆端面同一处柱定终拧角的起始线和终拧线，以待检查。

⑿扭矩法施工：

a．机具班前和班后进行标定检查。

b．检查时应将螺母退回30°～50°再拧至原位，测定终拧扭矩值，其偏差不得大于±10%。

⒀大六角头高强度螺栓终拧结束后，检查时如发现欠拧漏拧，应补拧，超拧应更换，欠拧、漏拧宜用重0．3～0．5kg小锤逐个敲检。

(4)网架结构形式

网架是一种新型结构，钢网架不仅具有跨度大、覆盖面积大、结构轻、省料经济等特点，同时还具有良好的稳定性和安全性，尤其是大型的文化体育中心多数采用网架结构。

网架的结构形式较多，如双向正效斜放网架、三向网架和蜂窝形、三角锥网架等。网架的节点分为节点、焊接空心球节点和螺栓球节点等。

①焊接钢板节点多用于双向网架和四角锥体组成的网架，焊接钢板节点常用的结构形式如图9－11。

图9－11 焊接钢板节点

1－十字节点板；2－盖板

②焊接空心球节点。空心球是由两个压制的半球焊接而成的，分为加肋和不加肋两种，适用于连接钢管杆件。空心球剖面图见图9－12。

图9－12 空心球剖面图

(a)不加肋；(b)加肋

当空心球的外径≥300 mm且内力较大，需要提高承载力时球内可加环肋，其厚度不应小于球壁厚度，同时焊件应连接在环肋的平面内，球节点与杆件相连接时，两杆件在球面上距离不得小于20mm。

焊接球节点的半圆球，可用机床加工成坡口，焊接后的成品球的表面应光滑平整，不得有局部凸起或折皱，其几何尺寸和焊接质量应符合设计和规范的要求。

③螺栓球节点。通过螺栓将管形截面的杆件和钢球连接起来的节点，一般由螺栓钢球销子套管和锥头或封板等零件组成。图9－13为螺栓球节点图。

图9－13 螺栓球节点图

1－钢管；2－封板；3－套管；4－销子；5－锥头；6－螺栓；7－钢球

螺栓球节点毛坯不圆度的允许制作误差为2mm，螺栓按3级精度加工。

④支座节点。常用的压力支座节点有下列4种：

a．平板压力支座节点一般适用于较小跨度的支座，见图9－14；

图9－14 网架平板支座节点图

(a)角钢杆件压(拉)力支座；(b)钢管杆件平板压(拉)力支座

b．单面弧形压力支座节点，弧形支座板材料一般用铸钢，也可用厚钢板加工而成，适用于大跨度钢架的压力支座，图9－15为单面弧形压力支座节点图；

图9－15 单面弧形压力支座节点图

(a)两个螺栓连接；(b)四个螺栓连接

c．双面弧形压力支座节点适用于跨度大下部支承钢结构刚度大的网架压力支座，其结构见图9－16；

图9－16 双面弧形压力支座

(a)侧视图；(b)正视图

d．球形铰压力支座节点适用于多支点的在大跨度网架的压力支座，单面弧形支座适用于较大的跨度网架受拉力的支座，其结构见图9－17。

图9－17 球形支座

(a)球铰压力支座；(b)单面弧形拉力支座

以上各式支座用螺栓固定后，应加防松螺母。

(5)网架的制作与拼装

网架的拼装一般可采用整体拼装、小单元拼装等。不论选哪种拼装方式，拼装时均应在拼装模架上进行。要严格控制各部分尺寸，对于小单元拼装网架，为保证高空拼装节点的吻合和减少积累误差，一般应在地面预装。

拼装时，选择合理的焊接工艺，尽量减少焊接变形和焊接应力。焊接应从中间开始，向两端四周延伸展开进行。

对大中跨度的钢管网架的焊缝应做无损检验。

(6)网架的安装

网架的安装方法较多，如高空散装法、网架滑移法、滑动支架法。小跨度的网架采用整体吊装法、大跨度的网架采用整体提升法等。

钢网架结构支座定位轴线的位置、支座锚栓的规格应符合设计要求，其偏差控制值见表9－24，钢网架结构安装的允许偏差见表9－25。

表9－24 支座、支承面顶板、支座锚栓位置的偏差

表9－25 钢网架结构安装的允许偏差 (mm)

注：1．L为纵向横向长度。

2．L₁为相邻支座间距。

(7)压型金属板安装

压型金属板现场制作的允许偏差见表9－26。

表9－26 压型金属板现场制作的允许偏差

压型金属板、泛水板和包角板等应固定可靠、牢固，防腐涂料涂刷和密封材料敷设完好，连接件数量间距符合设计要求和国家现有有关标准规定。

压型金属板在支承构件上可靠搭接长度应符合设计要求，且不应小于表9－27的规定值。

表9－27 压型金属板在支承构件上的搭接长度 (mm)

组合按板中压型金属板与主体结构(梁)的锚固支撑长度应符合设计要求，且不应小于50mm，端部锚固件连接应可靠设置，位置应符合设计要求。

压型金属板安装应平整、顺直，板面不应有施工残留物和污物，檐口和墙面下端应呈直线，不应有未经处理的错钻孔洞。

压型金属板安装的允许偏差，见表9－28。

表9－28 压型金属板安装的允许偏差

注：1．L为屋面半坡或单坡长度。

2．H为墙面高度。

(8)钢结构涂装

钢结构涂装应在钢结构构件组装预拼装验收合格后进行，涂装时的环境温度和相对湿度，应符合涂料产品说明书的要求，当产品说明书无要求时，环境温度宜在5～38℃之间、相对湿度不应大于85 %，钢材表面除锈等级应符合表9－29的要求。

表9－29 各种底漆或防锈漆要求最低的除锈等级

涂料、涂装遍数、涂层厚度均应符合设计要求，当设计对涂层厚度无要求时，涂层干漆膜总厚度：室外应为150μm，室内应为125μm，其允许偏差为－25μm，每遍涂层干漆膜厚度的允许偏差为－25μm。构件表面不能误涂、漏涂，深层不应脱皮和返锈等，涂层应均匀、无明显皱皮、流坠、针眼和气泡等。

涂装完成后，构件的标志、标记和编号应清晰完整，施工图中注明不涂层部位均不得涂刷，安装焊缝处应留出30～50mm宽的范围暂不涂。涂层质量和除锈方法，见表9－30。

表9－30 涂层质量和除锈方法