钢结构冬期施工

1.1施工准备

1.1.1技术准备

1.组织措施

(1)进行冬期施工的工程项目，在入冬前应组织专人编制冬期施工方案。编制的原则是：确保工程质量；经济合理，使增加的费用为最少；所需的热源和材料有可靠的来源，并尽量减少能源消耗；确实能缩短工期。冬期施工方案应包括以下内容：施工程序；施工方法；现场布置；设备、材料、能源、工具的供应计划；安全防火措施；测温制度和质量检查制度等。方案确定后，要组织有关人员学习，并向队组进行交底。

(2)进入冬期施工前，应专门组织人员进行技术业务培训，学习本工作范围内的有关知识，明确职责，经考试合格后，方准上岗工作。凡参加在负温下施工的电焊工，除了取得常温焊接资格证外，还须经过负温焊接工艺培训，经考试合格后，方可参加负温下钢结构施工。

(3)与当地气象台保持联系，及时接收天气预报，防止寒流突然袭击。

(4)安排专人测量施工期间的室外气温，暖棚内气温，并做好记录。

(5)在负温下施工的构件，应当在负温下进行可焊性试验。在负温下通过试验，并经检验合格后方可进行负温焊接施工。

2.图纸准备

凡进行冬期施工的工程项目，必须复核施工图纸，查对是否能适应冬期施工要求。钢结构能否在冷状态下安全过冬等问题，应通过图纸会审解决。

3.现场准备

(1)根据实物工程量提前组织钢材、焊接材料、涂装材料和紧固件等进场。

(2)施焊前采取合理有效的焊接地点挡风、挡雨雪措施。

(3)构件的堆放顺序应按流程图要求堆放，尽量避免在现场两次或多次倒运，以免在倒运过程中损伤构件。

(4)构件堆放场地必须平整坚实、无水坑，地面不积冰、无积雪。

1.1.2材料要求

1.钢结构制作和安装用的钢尺、量具，应和土建施工单位使用的钢尺、量具，用同一精度级别进行检定。并制定土建结构和钢结构的不同验收标准和不同温度膨胀系数差值的调整措施。

2.在负温度下施工的钢材，宜采用平炉或氧气转炉Q235钢、16Mn、15MnV、16Mnq和15MnVq钢。钢材应保证冲击韧性。Q235钢应具有－20℃合格的保证，其他应具有－40℃合格的保证。

3.在负温条件下施工的钢结构工程，在满足设计要求的前提下，应选择屈服强度较低，冲击韧性较好的低氢型或钛钙型焊条。

4.高强度螺栓、普通螺栓应有产品合格证，高强度螺栓应在负温下进行扭矩系数、轴力的复验工作，符合要求后方能使用。

5.碱性焊条在使用前必须按照产品出厂证明书的规定进行烘焙。烘焙合格后，存放在80—100℃烘箱内，使用时取出放在保温筒内，随用随取。负温度下焊条外露超过2h的应重新烘焙。焊条的烘焙次数不宜超过3次。

6.焊剂在使用前必须按照出厂证明书的规定进行烘焙，其含水量不得大于0.1％。在负温度下焊接时，焊剂重复使用的间隔不得超过2h，否则必须重新烘焙。

7.气体保护焊用的二氧化碳，纯度不宜低于99.5％(体积比)，含水率不得超过0.005％(重量比)。使用瓶装气体时，瓶内压力低于1N/mm2时应停止使用。在负温下使用时，要检查瓶嘴有无冰冻堵塞现象。

8.钢结构使用的涂料应符合负温下涂刷的性能要求，禁止使用水基涂料。

1.1.3主要机具

钢结构冬期施工中常用机具有：烘箱、保温桶、防滑隔垫、超声波探伤仪、暖棚及钢结构常温施工所用机具。

1.2施工工艺

1.2.1钢结构制作

1.放样和号料

(1)钢结构进行放样前应仔细校核施工图纸，必要时需根据气温情况，对尺寸进行计算修正。样板要按加工工艺图，以1：1的实足尺寸进行加工制作。在负温下施工时，不宜用塑料板制作样板，因负温下塑料板易脆裂会给使用带来麻烦。负温施工应使用0.5mm—0.75mm厚的铁皮材料制作样板。样杆可使用铁皮、扁铁、木杆等，亦不宜使用塑料类制品材料。

(2)制作样板及放样时，各项尺寸要考虑部件加工时的余量，包括焊接收缩量，铣刨时加工留量。在冬期条件下，尚需考虑由于气温影响产生的温度收缩量。特别是在构件长度方向的影响更不能忽视，否则会影响安装质量。由于温度产生的收缩量，可根据温度不同通过计算确定。

2.下料

(1)在冬期施工时，对于碳素结构钢不得在－20℃以下，合金结构钢不得在－15℃以下的气温条件下进行剪切和冲孔，主要考虑在低温时钢材脆性增大，切口处更易产生裂纹。如必须进行时，应局部进行加热到正温时方可进行。

(2)在负温下需要对边缘加工的零件应用精密切割加工，焊缝坡口宜采用自动切割。采用坡口机、刨边机进行坡口加工时，注意不得出现鳞状表面。对重要结构的焊缝坡口，应采用机械加工或自动切割加工，不宜用手工气割加工。

(3)端头为焊接接头的构件下料时，应根据工艺要求预留焊缝收缩量，多层框架和高层钢结构的多节柱还要预留荷载使柱子产生压缩的变形量。焊接收缩量和压缩变形量必须与钢材在负温下产生的收缩变形量相协调。

(4)形状复杂和要求在负温下弯曲加工的构件，应按制作工艺规定的方向取料。弯曲构件外侧不应有大于1mm的缺口和伤痕。在冬期使用氧乙炔气时，应注意以下几点：

1)冬期使用的乙炔发生器应放置在0℃以上的条件下，因为除了防止水结冰外，由于温度降低会影响乙炔气的产出量，影响使用效果。

2)一般情况下氧气瓶在使用时也应置于暖棚中，如露天放置时应注意检查氧气瓶的出气口是否因氧气中含有水分冻结，堵塞出气口。

3.钢结构的校正和成型

(1)钢结构零件及构件的校正成型分为冷校正和热校正。在冬期施工中，钢材随着温度的降低，强度增高，塑性和韧性要降低，产生裂纹和断裂的倾向性更大，所以对冷加工的温度环境要加以。规范规定，碳素结构钢当环境温度低于－16℃，低合金结构钢当环境温度低于－12℃时，不得进行冷弯曲和冷校正。

在负温下进行冷校正时，应以静力校正为主，严禁用锤击敲打。

(2)钢材的热校正主要是用氧乙炔火焰进行烘烤加热校正。冬期施工推荐这种方法。

当构件在负温度下进行热校正时，钢材加热温度不得超过800℃(暗樱红色)。

冬期进行热校正时，应注意以下事项：

1)冬期在室外进行热校正时，应搭设棚罩，要防风、防雨雪；

2)当气温较冷时，校正后应缓慢降温，不得使冰雪碰上；

3)当气温较低时，钢材冷却较快，根据烘烤区域大小，应使用2把以上烤同时烘烤，焊嘴应选用大号。

1.2.2钢结构的负温焊接

1.在冬期施工中，由于气温较低，工人操作有一定困难，钢材焊后降温速度较快，稍有不当易造成质量事故，所以冬期钢结构制作和安装必须编制专门的焊接工艺规程。

钢结构负温焊接工艺规程内容可包括有：

(1)根据设计规定的钢材和温度条件选用相应的焊条、焊剂、焊丝的规格及型号；

(2)焊条烘焙条件，使用规定要求；

(3)焊缝坡口型式选择，加工要求，焊前清理检查规定；

(4)负温焊接时，对正常焊、拼接焊、定位点焊等焊接方式及所选用的电流要求；

(5)焊接地点挡风、挡雨雪措施；

(6)根据材质及材料厚度确定焊件预热温度要求，预热区域范围；

(7)制定焊接方法，焊接顺序，多层焊时层间温度控制要求；

(8)引弧板、熄弧板的设置，起弧点、收弧点要求及可以停焊部位；

(9)焊件焊后的缓冷、保温措施以及降温速度；

(10)焊件焊后的热处理方法及要求；

(11)焊接质量检查及要求；

(12)焊接缺陷修补方法及要求；

(13)焊工的负温焊接培训；

(14)冬期负温下焊接的安全技术。

2.焊前预热

冬期负温焊接时，钢材是处于负温条件，由于气温较低，焊接时为了避免钢材的骤热而影响焊接质量，应进行焊前预热。预热条件与钢板厚度、工作地点温度有关。一般应通过试验确定预热温度。当无试验资料时，亦可参照表10-1选用。预热范围应在焊缝四周不小于100咖区域内。预热方法可采用氧乙炔火焰烘烤及其他电热红外线法烘烤。

表10-l负温度下焊接钢板、钢管预热温度

在负温条件下进行焊接操作时，起弧和熄弧极易产生焊接缺陷而留隐患，所以在焊接时必须在焊缝两端设置起弧板和熄弧板。

4.焊后热处理

由厚钢板组成的结构在负温下焊接完成后，应立即进行焊后热处理。焊后热处理一方面可消除焊接产生的残余应力，另一方面亦可使残留的氢逸出，以免产生氢脆事故。

焊后热处理范围应在焊缝的两侧板厚的2～3倍范围内，用氧乙炔火焰进行烘烤。加热温度1.50℃～300℃，保持1～2h。冬期由于气温低热损失大，烘烤时应用大号喷嘴烤多把连续进行操作。

热处理后立即用石棉布覆盖保温。冷却速度控制在不大于I0℃/min。

5.负温焊接特点及要求

负温焊接由于气温较低，热量损失较快，当钢材厚度大于9mm时，应采用多层焊接工艺，焊缝由下往上逐层推焊，并注意控制层间温度。为防止降温过快产生缺陷，原则上一条焊缝应一次焊完，不得中断，如有人为中断(如去厕所、吃饭、喝水等)应及时有人接替，不可空时过长。如遇有停电、雨雪等不可抗拒的中断时，在重新施焊之前，应仔细清渣检查焊缝是否有缺陷，如有缺陷，按要求处理合格后，方可重新进行预热后施焊。

6.负温下施工时，雨雪天不得施焊，如雨雪天施焊需搭设棚罩，

在棚罩内进行。风速超过10m/s以上的风天不得施焊。焊缝温度降到自然气温前不得碰到雨雪。

7.网架结构负温焊接

(1)焊前预热、焊后缓冷

用喷灯或水焊工具在焊前加热，加热范围为球焊道外l00mm左右，钢管200mm左右，加热温度一般为150℃～200℃，一人焊、另一人烤，施焊后再烘烤一段时间，自然冷却。焊完第一遍后连续焊接第二遍，一次完成。

(2)选用低氢焊接材料

使用的焊条应升高一等级，现场设烘干箱，温度约300℃，时间为2～3h。

(3)减少或消除约束应力

缩小制作单元块体，防止个别杆件因焊口应力集中产生裂缝。通过试验和计算，确定杆件焊接收缩量。总拼时，应从中间向两边或四周发展。单元块体焊接时，一般先焊下弦，使下弦收缩向上拱起，然后焊腹杆及上弦。

1.2.3钢结构安装

1.在负温下安装钢结构的专用机具应按负温度要求检验。

2.冬期钢结构的安装工作应尽量减少高空作业。所以在起重设备能力允许条件下，尽可能在地面组拼成扩大的单元。为防止构件吊装过程中扩大单元的局部受力过大产生变形，必要时应进行验算，或采取临时加强措施。

3.负温下安装用的吊环必须用韧性好的钢材制作，如Q235号钢，防止低温脆断。

4.用捆绑法起吊钢构件时，要用防滑隔垫，防止吊索打滑。和构件连接在一起的起吊附件，如节点板、校正用的卡具、安装人员用的挂梯、绳索等应绑扎牢固，防止碰动吊落发生事故。构件起吊前要仔细检查吊环、吊耳有无裂纹及损伤。特别注意检查焊缝有无裂纹及其他焊接缺陷。这些缺陷在低温下起吊时，由于受动荷载及冲击作用极易造成裂纹急剧扩展断裂。

5.钢结构材料对温度较敏感，我国北方地区冬期每日最高温度和最低温度差一般为l0℃～15℃，在东北地区北部有时高达20℃。所以对钢结构安装的外形尺寸影响很大，特别是对于高、长、大构件影响更甚。构件由于温差引起的伸长、缩短、弯曲而产生的偏差绝不可忽视。在冬期安装钢结构时，必须有调整尺寸偏差的措施。

6.多层钢结构安装时，楼面上堆放的荷载必须，尤其应考虑积雪结冰，其重量不得超过钢梁和楼板的承载能力。

7.在负温度下安装构件，要编制钢构件安装顺序图表，施工中严格按照规定顺序安装。平面上应从建筑物的中心从里向四周扩展，安装立面上宜从下部逐件往上安装。焊接结构如在负温下组拼时，预留焊缝收缩值宜由试验确定。点焊缝的数量和长度由计算确定。

8.零件组装必须把接缝两侧各50mm内的铁锈、毛刺、泥土、油污、冰雪等清理干净，并保持接缝干燥，没有残留水分。

1.3应注意的问题

1.冬期气温较低，大型设备和大型构件移动运输都比较困难，所以钢结构的安装工程在安装前必须编制安装工艺流程图，并严格按流程图进行安装工作。构件的堆放顺序亦应按流程图要求堆放，尽量避免在现场两次或多次倒运，以免在倒运过程中损伤构件。

构件堆放场地必须平整坚实、无水坑，地面无结冰，无积雪，四周要有排水条件，雪后应易于清扫。如果构件堆放在已结冰的软土或冰层上，解冻时构件的垫块会下沉，致使构件产生变形和损坏。

多层构件堆放时，构件之间垫块要注意选用防溜滑材料。型钢堆放时，要背面朝上或朝下，以免积雪水。

构件运输时，要注意清除运输车箱上的冰、雪。垫块更应注意防滑。要用拉结绳拉牢以免运输中产生碰撞使构件局部损坏。

2.在低于0℃的钢材上涂刷防腐涂层前，应进行涂刷工艺试验。

涂刷时必须将构件表面的铁锈、油污、边沿孔洞的飞边毛刺等清除干净，并保持构件表面干燥。为了加快涂层干燥速度，可用热风、红外线照射干燥。干燥时间和温度由试验确定。雨雪天气或构件上有薄冰时不得进行涂刷工作。

3.冬期施工常见质量事故原因分析及防治方法

(1)钢屋架

低温条件下焊接节点钣断裂：

1)事故现象

在－30℃条件下进行屋架焊接，焊完后屋架一直放置在露天场地。节点钣突然整个断裂，裂缝将节点钣通长切成两段。如图10-1所示。断裂时屋架没有受任何人为的外力，且是在屋架吊装之前断裂的。

2)原因分析

因施焊环境温度较低，发生了断裂事故，属于脆断。

3)防治办法

a.钢材应严格按设计要求选用，在低温条件下宜选用抗裂性较好的碱性(低氢型)焊条。焊条焊接普通碳素钢结构时，最低施焊温度见表10-2。

表10-2焊条选用

2.当施焊温度低于本表时，应采取焊前预热(100℃～150℃)。

b.碱性焊条的焊药易受潮，使用前按产品说明书进行烘焙，烘焙合格后，存放在80℃～100℃烘箱内。在负温下潮湿环境中焊条焊药极易受潮，因此外露2h后要重新烘焙，但烘焙超过3次焊条焊药已变质的严禁使用。

c.重要结构应采用超低氢型焊条，保证焊缝不产生冷脆。

(2)高强螺栓

1)事故现象

高层钢结构建筑用高强螺栓接点在承载后数月产生脆性断裂，影响结构安全。

2)原因分析

a.高强螺栓在－20℃～40℃条件下使用时，扭矩系数按比例减小。若施工温度高于扭矩系数试验温度会产生超拧，造成局部应力集中就会产生延迟断裂。

b.螺栓钢材强度越高，延迟断裂可能性越大。易产生延迟断裂的高强螺栓其抗拉强度集中在1200～1300N/mm2。

c.制作高强螺栓的钢中碳、磷、硫等化学元素含量越高，其非金属夹杂物越多，越能引发延迟断裂，因此应加强原材料检验工作。

3)防治办法

a.高强螺栓宜选用抗裂性能高的钢材，进行低温150℃～200℃、24h回火处理，改善螺栓抗延迟断裂性能。

b.高强螺栓材料的抗拉强度控制在1100N/mm2.以下，并应作化学性能分析，防止碳、硫、磷偏高。

c.当环境温度低于－10℃时停止作业。

(3)厚钢板焊接

1)事故现象

负温焊接厚钢板(超过40mm)往往在焊接区出现裂纹或层状撕裂。

2)原因分析

a.焊接前，厚钢板的焊缝区未进行预热，焊接时产生收缩应力而发生裂缝。

b.母材含硫、磷量过高，一般超过0.045，或焊条质量不好。

c.未按规范要求采取保温防护措施。

3)防治办法

a.负温度下厚钢板焊接前，焊缝区要进行预热，以减缓焊接区骤热、速冷，防止收缩应力裂缝的产生。

b.钢材要选用合格材料，并进行力学及化学性能分析。

c.采取低温保护措施，当室外低于－15℃时应停止焊接，或根据有关规定采取缓冷措施。

(4)钢吊车梁

1)事故现象

低温条件下焊接工字形钢吊车梁时，产生了较大弯曲变形。

2)原因分析

当焊接环境温度较低时，容易产生焊接变形。另外焊缝的工艺顺序不合理也可能产生焊接变形。冬期施工时若上述两因素都具备时，将产生很大的弯曲变形。

3)防治办法

在低温条件下进行焊接作业时，应注意施焊顺序，制定焊接方案。注意施焊时环境温度不得超出规定范围。

2、雨期施工    

一般中等规模以上的工程项目均不可避免经历雨期，故在进入现场平整场地时就应做好基本防止山洪、雨水浸入场区的措施。

2.1雨期施工的准备工作

由于雨期施工持续时间较长，而且雨期施工带有突然性，因此应及早做好雨期施工的准备工作。

1.合理组织施工。根据雨期施工的特点，将不宜在雨期施工的工程提前或延后安排。注意天气预报，做好防汛准备工作。

2.施工现场的道路、设施必须做到排水畅通。要防止地表水流人地下室基础地沟内，防止滑坡、塌方。必要时应采取加固措施。

3.做好原材料、成品，半成品的防雨防潮工作。

4.在雨期前对现场房屋及设备加强排水防雨措施。

5.备足排水所用的水泵及有关器材，准备好塑料布、油毡等防雨材料。

2.2防雷设施

雨期施工时，为了防止雷击造成的事故，在施工现场高出建筑物的塔吊、人货电梯、钢脚手架等必须安装防雷装置。

施工现场的防雷装置一般由避雷针、接地线和接地体三部分组成。避雷针装在高出建筑物的塔吊、人货电梯、钢脚手架的最高端上。接地线可用截面积不小于16mm2的铝导线，或用截面积不小于12mm2的铜导线，也可用直径不小于φ8mm的圆钢。

棒形接地体一般采用长1.5m、壁厚不小于2.5mm的钢管或L5mm×50mm角钢。带形接地体可采用截面积不小于50mm2，长度不小于3m的扁钢，平卧于地下500mm处。下载本文