淺談建筑異形鋼結(jié)構(gòu)施工工藝

張 巍

（廣東金輝華集團有限公司，廣東 開平 529300）

隨著我國國民經(jīng)濟迅速發(fā)展，異形鋼結(jié)構(gòu)在建筑結(jié)構(gòu)中的比例越來越高。尤其是近年來在高層、超高層建筑和大跨度空間結(jié)構(gòu)等建筑物中，大量采用異形管構(gòu)結(jié)構(gòu)，涌現(xiàn)出一批現(xiàn)代建筑，為鋼結(jié)構(gòu)的進一步發(fā)展提供了成功的經(jīng)驗和廣闊的發(fā)展空間。

1 工藝流程及工作要點

1.1 工藝流程

施工準(zhǔn)備→工程結(jié)構(gòu)三維建模→構(gòu)件小樣分析→搭設(shè)操作平臺→確定頂升設(shè)備→制作1∶1胎具、現(xiàn)場布置→零部件煨彎制作→零部件校正與組裝→構(gòu)件焊接→除銹、防腐→復(fù)核和檢查。

1.2 操作要點

1.2.1 施工準(zhǔn)備

（1）根據(jù)土建部門提供的建筑軸線、標(biāo)高及基準(zhǔn)點等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、指標(biāo)，對現(xiàn)場進行復(fù)測。

（2）將數(shù)據(jù)結(jié)果統(tǒng)計制表，做出示意圖，反饋給技術(shù)部門及制作項目，以指導(dǎo)施工。

（3）加工制作構(gòu)件時，參照測量數(shù)據(jù)，調(diào)整加工量，滿足工程質(zhì)量的整體要求，減少構(gòu)件在后期安裝時的難度。

（4）在進行現(xiàn)場勘察的同時，組織技術(shù)人員熟悉、掌握有關(guān)施工圖紙、施工規(guī)范、設(shè)計要求，將圖紙中的技術(shù)難點做仔細的研究。

（5）對構(gòu)件的加工尺寸、煨彎弧度、標(biāo)高位置、規(guī)格型號、連接部位等逐一進行核對、計算。

1.2.2 工程結(jié)構(gòu)三維建模

根據(jù)技術(shù)分析及圖紙等技術(shù)文件的具體要求，利用計算機中相關(guān)軟件，制作整體工程結(jié)構(gòu)的三維立體模型，以便于詳細分析各零部件的技術(shù)信息。

1.2.3 構(gòu)件小樣分析

（1）根據(jù)前期準(zhǔn)備，做出構(gòu)件分析表及構(gòu)件詳化小樣圖，明確加工制作精度要求，交付施工班組執(zhí)行。

（2）構(gòu)件分析表主要包括構(gòu)件的名稱、零部件代號、規(guī)格、各項幾何尺寸、弧管半徑、弦高、數(shù)量等數(shù)據(jù)，并進行校對、審核后，交付班組執(zhí)行。

（3）為確保加工精度，依據(jù)所得數(shù)據(jù)，在電腦上做出零件小樣分析圖，細化圖紙尺寸，經(jīng)校對、審核后，交付小組進行現(xiàn)場1∶1大樣放置。

1.2.4 操作鋼平臺的搭設(shè)

（1）在制作加工現(xiàn)場，進行操作鋼平臺的搭設(shè)。

（2）操作鋼平臺的基層應(yīng)采用C20或C25的細石混凝土（厚度在100 mm左右）進行加固找平，其表面平整度滿足上部鋼平臺的制作與安裝。

（3）操作鋼平臺的幾何尺寸應(yīng)滿足構(gòu)件的制作、加工需要。

（4）它的主、次龍骨及面板材料的選用，應(yīng)滿足構(gòu)件在加工拼裝過程中的剛度要求。

（5）制作完成后，應(yīng)用經(jīng)緯儀進行嚴(yán)格操平，不平整度應(yīng)控制在5 mm/m范圍內(nèi)。

1.2.5 確定頂升設(shè)備

（1）在鋼結(jié)構(gòu)工程中，零部件的煨彎加工，可采用液壓式千斤頂配合火焰加熱，保證其加工質(zhì)量，并合理地降低工程成本。

（2）參照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范以及到位的液壓千斤頂?shù)男谐獭嵨坏燃夹g(shù)參數(shù)，制定相應(yīng)措施及工藝參數(shù)。

1.2.6 制作1∶1加工胎具、現(xiàn)場布置

（1）在操作鋼平臺上根據(jù)零部件細化圖紙、分析表中的相關(guān)數(shù)據(jù)，放設(shè)1∶1樣制作胎具，并隨不同零部件尺寸的變化而調(diào)整。

（2）胎具在制作時，在圖示弧度的基礎(chǔ)上，應(yīng)預(yù)加100～150 mm的收縮量，以避免因鋼材彈性特性，使零部件出胎后發(fā)生變形。

（3）結(jié)合工程實際，制作頂彎過程中的胎具，并對液壓千斤頂進行合理布置，滿足工程要求。

（4）針對鋼材在彎曲過程中的特性，制作相應(yīng)的頂彎工具，增加必要的保護設(shè)施，防止鋼材發(fā)生局部凹陷或變形。

1.2.7 零部件煨彎制作

（1）先把鋼材的1點固定，將千斤頂在2點處進行頂彎操作。

（2）用火焰加熱其內(nèi)側(cè)，并對加熱溫度進行控制（600～900 ℃），利用鋼材熱脹冷縮的特性，將鋼管頂至固定點處。

（3）在與卡具相符后進行簡單固定，然后依次操作直至構(gòu)件均與胎具的放樣位置吻合。

（4）零部件在下料時，其兩端應(yīng)預(yù)留200～500 mm的加工余量，在加工完成后切掉，以保證其成型后，構(gòu)件的整體弧度要求。

1.2.8 “死彎”控制

為了滿足工程整體造型的需要，必須對鋼材“死彎”進行控制。

1.2.9 零部件的校正與組裝

（1）在鋼平臺的另一側(cè)，應(yīng)根據(jù)工程的實際弧度放設(shè)1：1校正胎具。

（2）在零部件頂彎完成出胎前，應(yīng)進行編號管理，并進行成品保護。

（3）用汽車吊或其他起重設(shè)備，吊至校正胎具處，用千斤頂配合火焰進行校核，以保證其的實際尺寸，滿足構(gòu)件的后期組裝要求。

（4）在零部件基本完成后，根據(jù)構(gòu)件分析圖，在操作平臺上，制作構(gòu)件組裝胎具，進行復(fù)核無誤后，將對應(yīng)的零部件進行擺放、點焊，并完成整個構(gòu)件的加工、制作。

（5）在構(gòu)件加工制作完成、各項數(shù)據(jù)檢查無誤的前提下，應(yīng)在其相隔一定距離設(shè)置固定支架，以防止出胎后發(fā)生變形。

（6）構(gòu)件的焊接應(yīng)規(guī)范、合理，滿足施工規(guī)范、設(shè)計圖紙中關(guān)于焊縫尺寸、焊腳高度等有關(guān)焊接的要求。

1.2.10 構(gòu)件焊接

（1）在工程開始焊接之前，必須對焊接工藝中的坡口形式、焊接方法、焊接變形控制等技術(shù)參數(shù)進行確定。

（2）焊接前的準(zhǔn)備。在開始前完成焊接前的準(zhǔn)備：焊接材料在使用前應(yīng)按規(guī)定的溫度和時間進行烘干儲存，焊接前將坡口內(nèi)及周圍50 mm范圍內(nèi)污染物清除干凈。

其中項目考核注重學(xué)生對數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)的綜合設(shè)計與開發(fā)的能力，考核成績主要由項目功能、項目質(zhì)量、文檔撰寫、答辯情況構(gòu)成。學(xué)生以組為單位，從項目發(fā)布到課程結(jié)束，每組選擇一個數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)項目進行設(shè)計和開發(fā)，題目可以是教師設(shè)計的項目(如“企業(yè)庫存管理”、“江河水質(zhì)分析預(yù)測”、“礦石儲量管理”等)，也可以是學(xué)生從本專業(yè)出發(fā)設(shè)計的項目，要求完成系統(tǒng)需求分析、系統(tǒng)設(shè)計、數(shù)據(jù)庫設(shè)計、SQL編程、應(yīng)用程序開發(fā)與調(diào)試、文檔撰寫等任務(wù)。最后要求學(xué)生展示自己的作品并答辯。從項目功能和質(zhì)量、現(xiàn)場答辯情況、學(xué)生之間的互評情況、教師對項目的綜合評價等方面確定成績。

（3）焊接方法的選擇。結(jié)合各方條件與特點，在鋼結(jié)構(gòu)焊接時盡量直接采用CO2氣體保護焊打底和罩面，在確保工程質(zhì)量的前提下，提高工作效率。

2 焊接質(zhì)量的控制

（1）鋼結(jié)構(gòu)的焊接工程必須由取得合格資格證書的焊工執(zhí)行，并且在有效期限內(nèi)。

（2）每一類型相貫焊縫坡口正式切割前，必須進行試切割和預(yù)組裝，確保焊縫坡口形式及尺寸符合設(shè)計及規(guī)范要求。其次在施焊前應(yīng)對主材、焊材等都進行處理，并進行有效保護。

（3）焊前將管內(nèi)、外坡口兩側(cè)各50 mm范圍內(nèi)，油污、銹蝕等污物清理干凈，焊絲在350 ℃條件下烘烤1 h后，隨爐冷卻到150 ℃保溫，隨用隨取。

（4）取出的焊絲應(yīng)放入保溫桶內(nèi)，不得使用銹蝕的焊絲。露天作業(yè)時必須采取有效的防風(fēng)措施。

（5）在焊接過程中，采用多層多道焊，嚴(yán)格控制線能量，以使焊接接頭的力學(xué)性能處于最佳狀態(tài)。

（6）在完成每層焊接后應(yīng)采用碳弧氣刨，進行逐層逐道清渣，保證焊縫質(zhì)量。

（7）在焊接前應(yīng)首先將構(gòu)件放平，從中部向兩端逐點進行施焊，以避免由于焊縫收縮向一端積累而引起的各節(jié)點間尺寸誤差，不得在同一支管的兩端同時施焊。

（8）焊縫尺寸應(yīng)符合設(shè)計要求的計算厚度值或焊腳尺寸，但也要避免過多地堆焊加強高，而產(chǎn)生較大的焊接殘余應(yīng)力。

（9）焊縫觀感應(yīng)達到：外形均勻、成型較好，焊道與焊道、焊道與基本金屬間過渡較平滑，焊渣和飛濺物基本清除干凈。焊縫尺寸、強度試驗檢驗必須合格。

（10）構(gòu)件的焊接應(yīng)規(guī)范、合理，滿足施工規(guī)范、設(shè)計圖紙中關(guān)于焊縫尺寸、焊腳高度等有關(guān)焊接的要求，以保證構(gòu)件的整體質(zhì)量。

（11）構(gòu)件出胎、運輸及安裝時的吊裝，應(yīng)避免野蠻作業(yè)，防止焊口發(fā)生開裂，影響工程質(zhì)量及安全。

3 構(gòu)件的除銹、防腐

（1）根據(jù)工程技術(shù)文件的不同要求，構(gòu)件在制作完畢后進行除銹處理，達到要求的除銹等級。

（2）涂裝前鋼材表面除銹應(yīng)符合設(shè)計要求和國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。經(jīng)處理后的鋼材表面不應(yīng)有焊渣、焊疤、灰塵、油污、水和毛刺等。

（3）進廠后的涂料應(yīng)檢查是否有產(chǎn)品合格證，經(jīng)核查無誤后，方可使用。鋼結(jié)構(gòu)表面涂刷防護油漆，漆膜厚度應(yīng)滿足設(shè)計要求。

（4）構(gòu)件涂刷表面不應(yīng)有誤涂、漏涂現(xiàn)象，涂層應(yīng)均勻、無明顯皺皮、流墜、針眼、氣泡、脫皮和返銹等。

（5）涂裝完成后，構(gòu)件的標(biāo)志、標(biāo)記和編號應(yīng)清晰完整。

4 復(fù)核和檢查

按國家規(guī)范 GB 50205－2001鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范要求對構(gòu)件進行檢查，嚴(yán)格對各工序：零件加工、組拼、焊接、校正、噴砂除銹、刷漆、運輸、堆放、安裝就位等工序的檢驗、驗收工作。

（1）嚴(yán)格遵照國家標(biāo)準(zhǔn)GB 50205－2001鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范和JGJ 81－2002建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)規(guī)程執(zhí)行。

（2）嚴(yán)格把好原材料質(zhì)量關(guān)，對各種原材料和各種試件進行認真檢查評定，不合格的材料不準(zhǔn)進場。焊接材料按要求進行烘干保溫，設(shè)烘干箱保溫桶。

（3）加強對工序管理、質(zhì)量檢查、成品保護、積累工程施工技術(shù)資料的進程控制。

（4）鋼結(jié)構(gòu)的焊接工程必須由取得合格資格證書的焊工執(zhí)行，并且在有效期限內(nèi)。

（5）施工過程中管理人員做好施工日志，對操作人員編號便于追溯執(zhí)行自檢、互檢、專檢的制度。

（6）零部件、構(gòu)件在完成一個工序后，必須經(jīng)檢驗合格并簽字后，方可進行下一步工作，加工制作前應(yīng)對構(gòu)件的各項數(shù)據(jù)指標(biāo)進行復(fù)核。

5 結(jié)語

由于該技術(shù)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)是頂升煨彎環(huán)節(jié)，采用機械配合火焰的方法進行施工，可充分利用已有的人力、物力，因地制宜的在加工現(xiàn)場完成了構(gòu)件加工任務(wù)，便于流水操作，較外煨加工可節(jié)省資金 20%～30%。采用該施工技術(shù)進行加工生產(chǎn)，使施工質(zhì)量容易控制、掌握，工效高，便于根據(jù)工程實際情況，組織流水施工，縮短工期。

1 王建昌、夏峰海、黃海、楊誠、汪仲琦.雙懸挑、大跨度異形鋼結(jié)構(gòu)安裝施工［J］.建筑施工，2009（06）