Stålkonstruktioner er meget udbredt i moderne industrielle og civile byggeprojekter, og kvaliteten af installationen påvirker direkte strukturel sikkerhed og levetid. Men under den faktiske konstruktion opstår problemer som f.eks. fundamentets placeringsafvigelser, beskadigede ankerbolte, forkert montering af mellemlægsplade og overdreven vertikalitet eller elevationstolerancer. Hvis disse problemer ikke identificeres og løses omgående, kan de føre til projektforsinkelser, øgede omkostninger eller endda alvorlige sikkerhedsrisici.
Grundlagt i 2003, HB Steel Structure Engineering Co.,Ltd. har konsekvent holdt sig til forretningsfilosofien "Serving Owners, Serving Projects and Serving Operations," sammen med ledelsesprincippet om "brand-orienteret virksomhed, kvalitetsorienterede projekter og integritetsorienterede medarbejdere." Med et modent ledelsessystem, professionelle projektteams og stærk teknisk ekspertise giver virksomheden kunderne omfattende EPC nøglefærdige tjenester, der dækker design, konstruktion og eftersalgssupport. Baseret på omfattende projekterfaring opsummerer det følgende syv typiske installationsproblemer med stålkonstruktioner, sammen med deres forebyggende og korrigerende foranstaltninger, til reference for branchefolk over hele verden.
I. For stor afvigelse i fundamentets positioneringsakser og lejeoverfladehøjde
Fundamentets positioneringsakser og højden af støtteoverfladerne til stålsøjler overskrider den tilladte tolerance specificeret af standarder. Almindelige årsager omfatter fejl i fundamentundersøgelsens kontrolnetværk, layoutmærkning og nivelleringsarbejde; utilstrækkelig stivhed af fundamentforskalling, hvilket resulterer i forskydning under betonstøbning eller vibration; ukalibrerede måleinstrumenter såsom stålbånd, teodoliter og niveauer, der forårsager systematiske fejl; fejlfortolkning af tegninger og utilstrækkelig verifikation af akseplaceringer; manglende udførelse af sekundær troweling og nivellering af fundamentets bærende overflade, hvilket fører til krympning og sætning; og utilstrækkelige fastgørelsesforanstaltninger for indstøbte stålplader eller understøtninger. Sådanne afvigelser påvirker direkte installationsnøjagtigheden af stålsøjler og den overordnede strukturelle kvalitet.
Forebyggende og korrigerende foranstaltninger:
1. Alle instrumenter og måleværktøjer, der bruges til funderingsopmåling, layoutmærkning og nivellering, skal give pålidelig nøjagtighed og skal kalibreres eller verificeres af autoriserede metrologibureauer før brug for at forhindre kumulative fejl.
2. Fundamentforskalling skal have tilstrækkelig styrke og stivhed. Ved betonstøbning bør påvirkninger af forskallingen undgås. Positioneringsakserne og højderne bør kontrolleres regelmæssigt under hældning, og arbejdet bør stoppe øjeblikkeligt, hvis der opdages afvigelser. Inden den endelige afbinding skal betonoverfladen undergå sekundær spartling og nivellering. Indstøbte stålplader eller understøtninger bør også gennemgå sekundære hæve- og niveautjek og sikres med dedikerede fastgørelsesanordninger.
3. Hvis afvigelsen er mindre, kan der foretages justeringer under montering af stålsøjle ved at forskyde søjlebunden, forstørre bolthuller eller indsætte mellemlægsplader. Hvis afvigelsen er alvorlig og ikke kan rettes på stedet, bør der udarbejdes en afhjælpningsplan i fællesskab af projekterings-, tilsyns- og konstruktionsparterne, før der går videre.
II. Skader på ankerboltgevind
Beskadigede ankerboltgevind kan forhindre møtrikker i at blive korrekt tilspændt under installation af stålsøjler. Almindelige årsager omfatter stødskader under transport og aflæsning, alvorlig korrosion forårsaget af forkert opbevaring, manglende beskyttelsesforanstaltninger efter indstøbning, lysbueforbrændinger som følge af brug af boltene som svejsejordforbindelser eller misbrug af bolte som forankringspunkter til at trække i reb. Beskadigede gevind påvirker direkte fastgørelsesevnen og reducerer den strukturelle belastningsoverførselskapacitet og stabilitet.
Forebyggende og korrigerende foranstaltninger:
1. Under transport og aflæsning bør trådbeskyttelsen styrkes ved at påføre industriel vaseline og pakke trådene ind med plastfolie før separat opbevaring for at forhindre kollision med andre komponenter.
2. Efter indstøbning må ankerbolte ikke anvendes som bøjningsstøtter, svejsejordforbindelser eller bærepunkter til træk i tov. Sidepåvirkning under løfteoperationer bør også undgås.
3. Hvis den beskadigede gevindlængde ikke overstiger den effektive gevindlængde, kan gevindene repareres med en stålfil. Hvis skaden overstiger den effektive længde, kan den beskadigede sektion fjernes og erstattes med en nybearbejdet gevindsektion af samme materiale og specifikation, svejset på plads og forstærket med en stålmuffe. Hvis den reparerede boltdiameter overstiger bundpladens huldiameter, kan hullet forstørres passende.
III. Forkert installation af søjlebase fugeplader
Shim-plader installeret under søjlebaser placeres nogle gange vilkårligt, hvor højder, planhed og placering ikke opfylder design- og specifikationskrav. Årsager omfatter manglende udjævning af fundamentsoverfladen før anbringelse af mellemlægsplader, hvilket resulterer i ujævn belastningsfordeling og ukorrekt arrangement af mellemlægsplader, der forhindrer basispladen, mellemlægsplader og fundament i at dele belastninger ensartet. Forkert montering af mellemlægsplade kan reducere den bærende ydeevne af stålsøjler og påvirke stabiliteten af den øvre struktur.
Forebyggende og korrigerende foranstaltninger:
1. Mellemplader og fundamentsoverfladen skal være tæt limet gennem fugemasse. Ujævne fundamentsoverflader bør tilhugges og afrettes før montering.
2. Underlagsplader bør arrangeres i henhold til belastningsfordelingen af søjlebundpladen, typisk under midten af bundpladen og nær koncentrerede belastningsområder eller ankerbolte, hvilket sikrer ensartet belastningsoverførsel og undgår lokale spændingskoncentrationer.
3. Arealet af mellemlægsplader bør bestemmes ved beregning. Shim-plader kombineres generelt inden for et tykkelsesområde på 4-25 mm, med ikke mere end tre plader pr. gruppe. Fugeplader er typisk lavet af stålplader 10-12 mm tykke, 100-300 mm lange og 50-120 mm brede. Til fugning bør der anvendes krympfri cementmørtel med en trykstyrke på ikke mindre end 30 MPa. Højde og niveau skal omhyggeligt kontrolleres inden for specifikationstolerancer. Rust, olie og grater skal fjernes før fugning. Efter installationen skal shimpladesamlingen strække sig ca. 10-20 mm ud over kanten af bundpladen.
IV. Manglende inspektion af fundamenter før installation af stålsøjler
I nogle tilfælde installeres stålsøjler uden først at inspicere fundamentets akser, forhøjninger, ankerbolteplaceringer, forhøjninger og betonkvalitet. Dette kan tillade, at for store afvigelser forbliver ukorrigerede, hvilket fører til installationsvanskeligheder, øget installationsbelastning, reduceret præcision og skjulte kvalitetsrisici.
Forebyggende foranstaltninger:
Før installation af stålsøjler skal bygningens positioneringskontrollinjer, fundamentakser, forhøjninger, ankerbolteplaceringer, forhøjninger og fundamentets betonkvalitet alle inspiceres grundigt. Eventuelle afvigelser, der overstiger tilladte tolerancer, skal korrigeres før installation. Højdeinspektion bør omfatte sammenligning mellem målte data og de præ-inspicerede dimensioner og højder af stålsøjler. Fejl bør elimineres gennem justeringer af fugeplader i strøelse eller ankerboltmøtrikker. De tilladte tolerancer for fundamentbærende overflader, ankerboltepositioner og shim-pladeinstallationer skal overholde relevante specifikationer. Eventuelle betonkvalitetsfejl skal håndteres i overensstemmelse med reglerne.
V. Manglende inspektion af stålkomponentdimensioner, deformation og kvalitetsfejl før installation
Før strukturel installation undlader nogle projekter at inspicere dimensionerne af stålkomponenter eller løse deformations- og kvalitetsfejl. Selvom komponenter inspiceres, før de forlader fabrikken, kan der forekomme udeladelser, og yderligere deformation eller beskadigelse kan udvikle sig under transport og opbevaring. Hvis de ikke identificeres før installationen, kan disse problemer påvirke den strukturelle kvalitet og endda resultere i permanente defekter.
Forebyggende foranstaltninger:
Stålkomponenter skal omhyggeligt inspiceres før installation. Inspektionspunkter bør omfatte verifikation af komponentmodeller og mængder; kontrol af udvendige dimensioner og relaterede dimensioner mellem lejeflader og installationshuller; mærkning af komponentaksens referencelinjer; kontrollere for deformation og korrigere eventuelle defekter; verifikation af fuldstændigheden og dimensionsnøjagtigheden af forbindelsesplader, splejseplader og tilbehør; inspektion af svejsezonens overfladekvalitet og friktionsoverfladerne af højstyrke boltede forbindelser; bekræfter fuldstændigheden af forbindelsesknuder og markerer tyngdepunktet for hovedkomponenter; og kontrol af forurening eller malingsskader på komponentoverflader. Inspektionsjournaler skal vedligeholdes. Komponenter med deformation eller defekter, der overstiger tilladte tolerancer, skal repareres og korrigeres på jorden før løft og installation.
VI. For stor stålsøjlelodret afvigelse
Stålsøjlernes vertikalitetsafvigelse overstiger design- eller specifikationstolerancer. Årsager omfatter utilstrækkelig deformationskontrol under fremstilling og svejsning, ukorrigeret bøjningsdeformation, utilstrækkelig stivhed i lange søjler, der forårsager elastisk eller plastisk deformation under ydre kræfter, urimelige løfteprocedurer eller monteringssekvenser for tagpaneler og tvungne forbindelser forårsaget af afvigelser i tagspærspænd. For stor vertikalitetsafvigelse påvirker strukturel belastningsoverførsel og stabilitet.
Forebyggende og korrigerende foranstaltninger:
1. Deformationskontrolforanstaltninger bør implementeres under stålsøjlesamling og svejsning, og enhver deformation skal korrigeres omgående. Korrekte støttepunkter bør anvendes under transport og opbevaring for at forhindre selvvægtig bøjning. For lange søjler bør løftepunkter generelt være placeret på cirka to tredjedele af søjlelængden. Tagspærs spændvidde afvigelser bør korrigeres før montering for at undgå tvungen montage.
2. Under positionering skal søjlens bundplades længde- og tværakser flugte nøjagtigt med fundamentakserne for at forhindre søjlebøjning forårsaget af spændvidde.
3. Efter tilslutning af stålsøjler og tagspær skal tagpaneler monteres symmetrisk fra midten af den øverste korde mod begge sider for at forhindre ujævn belastning. Uden konstruktionsgodkendelse må stålsøjler ikke anvendes som forankringspunkter ved vandret træk eller lodret løft af tunge komponenter.
4. For allerede installerede søjler med for stor vertikalitetsafvigelse kan elastisk deformation genoprettes, efter at eksterne kræfter er fjernet. Plastisk deformation kan korrigeres ved at tilføje midlertidige understøtninger over den bøjede sektion, fastgøre en lateral reaktionsramme på bøjningsstedet og bruge hydrauliske donkrafte til udretning. For søjler med høj stivhed kan oxy-acetylen flammeopvarmning påføres den konvekse side af det bøjede område under donkraftskorrektion.
VII. For stor stålsøjlehøjdeafvigelse
Efter installationen kan elevationen eller den relative højdeposition af stålsøjler overskride de tilladte tolerancer, hvilket resulterer i inkonsistente samlede søjlehøjder eller beslagshøjder. Almindelige årsager omfatter ukorrekte fundamenthøjder, fremstillingsdimensionelle afvigelser i stålsøjler og manglende koordinering af fundamenthøjdejusteringer med faktiske stålsøjledimensioner under installationen. Højdeafvigelser skaber betydelige vanskeligheder for montering og justering af forbundne konstruktionselementer, hvilket gør korrektion tidskrævende og arbejdskrævende.
Forebyggende og korrigerende foranstaltninger:
1. Under fundamentkonstruktionen skal koter være strengt kontrolleret og grundigt justeret i overensstemmelse med de faktiske længder af stålsøjler eller højdedimensionerne af beslagsbærende overflader for at sikre ensartede installationshøjder.
2. Under fremstillingen skal den samlede længde og dimensioner af stålsøjler være strengt kontrolleret for at forhindre positiv toleranceakkumulering. For søjler uden splejsninger kan fremstillingsprocessen involvere først svejsning af søjlelegemet, mens basispladen og hættepladen midlertidigt efterlades u-svejset. Hvis der identificeres længdeafvigelser, kan der foretages justeringer før endelig svejsning af bundpladen eller hættepladen.
Installation af stålkonstruktioner er en systematisk ingeniørproces, hvor uagtsomhed på et hvilket som helst tidspunkt kan forårsage irreversible indvirkninger på den endelige strukturelle kvalitet. De syv problemer, der er opsummeret ovenfor, er almindelige på byggepladser, men deres forebyggende foranstaltninger er ligetil. Nøglen ligger i at etablere streng kvalitetsbevidsthed om forudgående kontrol: måleinstrumenter skal kalibreres, der skal gives tilstrækkelig tid til sekundær fundamentudjævning, hver komponent skal efterses ved ankomst, løfteprocedurer skal planlægges videnskabeligt, og tvungen samling eller forkert brug af ankerbolte skal være strengt forbudt.
Praktiske erfaringer har vist, at det er langt mere økonomisk og pålideligt at implementere kvalitetskontrol, før installationen påbegyndes, end at udføre korrigerende arbejde efterfølgende. Det er håbet, at de erfaringer og praksis, der er opsummeret i denne artikel, vil give værdifuld vejledning til internationale fagfolk, der er engageret i stålkonstruktionsdesign, konstruktion og projektledelse, hvilket hjælper med at reducere gentagelsen af lignende problemer og i fællesskab forbedre sikkerheden og konstruktionskvaliteten af stålkonstruktionsteknik verden over.