钢结构论文

钢结构施工安全及梁柱节点连接设计方法

摘要: 介绍了钢结构施工特点及施工安全问题和多高层钢结构梁柱连接的三种方式,并对其性能及适应范围进行了比较分析,结合地震作用下提出了加强连接节点的做法,提出了节点设计工作中要注意的问题。

关键词: 钢结构; 连接节点; 塑性铰; 强节点弱杆件

0 前言

连接节点设计是钢结构设计的重要内容之一,它直接影响结构在荷载作用下的整体性能以及单个构件的受力分析。国内外许多震害都表明,钢结构大多是由于节点首先破坏导致结构的整体破坏。为此,钢结构梁柱节点的设计问题就值得我们关注和探讨。

钢结构施工安全:

1、钢结构施工的特点:

钢结构施工分为工厂加工和现场安装两部分(本篇针对现场安装部分),钢结构现场安装施工的速度比较快,安装作业者的大部分时间是暴露在露天高空作业面,整个施工(安装)过程基本上处于上下交叉作业的环境中。作为重型钢结构施工安全防范的重点应注意防止钢构件倾覆、高空坠落和物体打击。现就中钢集团西安重机有限公司易地搬迁项目主体钢结构施工阶段安全防范工作要点作以浅要的探讨,仅供钢结构施工(安装)作业的同行们在类似的施工作业中,在做好安全防护方面进行参考。

2、钢结构施工内部外部安全

防护措施:

(1)钢结构施工内部安全防护:由于本项目大部分钢构件高度较高,钢结构施工(安装)一般每柱在工厂按照2-3 段的高度制作,到现场拼装,施工(安装)速度较快,安装操作人员大部分作业时间均在狭窄的主、次构件上作业或行走,现场安装的柱高最小高度为12 米,最大高度将达到36 米,按照高空作业标准2 米为基点,它已超出高空作业安全防护要求,并且钢构件自重均较大,因此在安装完每一轴线柱时应保证每根柱均支撑稳定,且拉有双向风绳。在柱间张挂双层水平安全网进行防护,并在每安装屋面梁、柱间支撑和行车梁等次构件时增加一道水平安全防护绳,便于挂安全带水平施工,水平安全防护网与高空作业人员的防护距离一般不超过10 米。

(2)构筑物内预留洞口、屋面洞口、楼梯临边防护:钢结构施工对洞口的防护要求较高,在结构安装阶段,洞口一般随内部水平安全防护体系统一进行即可,在进入压型钢板铺设阶段,必须根据洞口的大小张挂水平安全网,水平安全网的张挂必须到边,可使用钢管做边框架与梁进行固定,但洞口的中心部位不得用钢管做骨架,大的洞口可用6# 钢丝绳做经绳串接。为防止高空掉物,需要对钢结构的洞口进行及时封闭,封闭材料应满足设计要求及防火功能。

(3)钢结构吊装前,组织预备会,对施工单位的施工方案、浅谈钢结构施工安全防护要点

(4)临边安全防护:钢结构施工临边防护是整个安全防护中的重要防护工作之一,它不同于常规的临边防护,在铺设压型钢板之前,必须设置两道安全防护绳,防护绳的高度应不低于1.2 米,在铺设压型钢板时临边防护应同步设置为钢管式安全防护栏,此时的防护栏一般可采取吊挂式方式,吊挂式临边防护的优点是搭设速度快。临边防护的高度应在1.2-1.5m 之间,但不得低于1.2 米,上下两道水平杆并刷红、白两色相间油漆表示禁止跨越,张

挂密目式安全立网进行封闭。

3、柱、梁安装时的安全措施:

(1)操作爬梯的制作与安装:

在钢柱起吊前必须安装便于操作人员上下的爬梯,以便于摘钩及安装钢梁时人员的上下。爬梯的安装一般应根据构件的高度确定,对超过 6 米以上的钢柱要对爬梯进行绑扎固定。制作爬梯应选择螺纹钢筋,禁止使用园筋。爬梯应在钢柱吊装前进行安装,安装时应对挂爬梯的横杆焊点以及爬梯每一步的焊点进行检查,防止焊口裂纹、脱焊导致使用过程中发生意外。

(2)操作平台:

操作平台是保证梁、柱安装操作人员进行大型钢构件安装、焊接的安全保证措施之一。

①.操作平台一般使用钢管搭设,长宽各2m,双护栏杆高度不小于1.2m,搭至柱项,四周对称,与梁、柱别抱紧固。②. 次构件安装采用铝合金挂篮,由操作人员在作业前挂在主梁上。

(3)安全扶手绳子是指用作保证操作人员在主、次梁上进行作业、行走时用手抓靠的安全防护绳,是钢结构施工中保证作业人员安全的重要措施之一。①. 钢柱与主梁连接处采用Ф10mm 钢丝绳作安全扶手绳子,次梁可采用Ф10mm 白棕绳作为安全绳,安全

绳固定好后应在其绳子上每隔2米的间距拴一道红色布带,作为显示标志,提示操作人员在作业过程中及时将安全带挂在扶手绳子上。

②. 钢丝安全绳子必须牢固的绑在梁端柱子上,施工人员在钢梁上行走时,必须将自身的安全带套在扶手绳子上,以防坠落。安全绳子一般应在钢柱吊装、与稳定钢柱安装揽风绳的同时将其安装好,安全绳子绑扎的高度一般应在1.2-1.5 米之间,便于作业人员挂安全带,同时作为操作人员在钢梁上行走时作为安全扶手绳子使用,安全绳子的固定必须使用与钢丝绳同一型号的U 型卡子进行固定。

(4)防坠器的使用:为确保操作者在上下钢柱时的人身安全,每根钢柱安装时都必须配备防坠器。安装人员上下时,必须将安全带挂在防坠器的挂钩上,避免发生坠落事故。安全防坠器必须安装在使用者的上部,即必须是高挂低用,禁止平挂或低挂高用。

(5)工具防坠链钢结构安装作业人员所使用的各种手动工具必须使用安全绳子与腰间的安全带相连接或将工具防坠落的安全绳子与扶手绳子相连接,防止手动工具在使用时脱手坠落;对轻型或小型电动工具也必须加设不同形式的防坠链和防滑脱挂钩,防止工具坠落发生伤人事故。

梁柱节点连接设计

1 钢结构梁柱节点的基本特征

在钢结构设计时,对于钢结构的连接形式在计算模型中的确定是钢结构计算、设计必须首先解决的问题,其次要明确传力途径,然后才能将整个结构受力模型简化出来用软件进行分析计算。按照传力特征不同,节点分刚接、铰接和半刚性连接。

( 1) 铰接连接节点,具有很大的柔性。钢梁仅在腹板处采用高强螺栓连接,上、下翼缘无需进行现场焊接。采用铰接时构造简单,使现场安装程序大为简化,现场作业量大大减小,

现场安装可以不受天气及季节的影响,钢结构的安装速度大大提高。但是,铰接连接刚度和耗能性能差,对于结构抗风、抗震不利。

( 2) 刚性连接节点,具有较高的强度和刚度。其特点是受力性能好,但构造复杂,施工难度大。设计中梁柱节点一般是做刚接,这是由于梁柱节点承受的荷载一般较大而且还要抵御风荷载和水平地震引起的位移。

( 3) 半刚性连接节点,刚度和强度介于铰接和刚接之间。我国《钢结构设计规范》中没有给出半刚性连接的具体计算和设计方案,而且节点转动刚度很难确