桁架式鋼結(jié)構(gòu)工程施工技術(shù)

張虎威

(山西省第三建筑工程公司，山西長治 046011)

隨著城市現(xiàn)代化建設(shè)的飛速發(fā)展，各類大型公共建筑設(shè)施越來越多地出現(xiàn)在我國的各大中城市。其中，以桁架式鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用最為廣泛。

桁架式鋼結(jié)構(gòu)以其便于造型加工、施工快捷方便、現(xiàn)場濕作業(yè)少、施工組織靈活、結(jié)構(gòu)安全度高、經(jīng)濟(jì)適用性強(qiáng)等諸多優(yōu)勢(shì)，而獲得業(yè)內(nèi)人士的廣泛認(rèn)可，從而得以推廣與應(yīng)用。

1 工程概況

潞城市體育場主、副看臺(tái)挑篷及塔架鋼結(jié)構(gòu)工程，總建筑規(guī)模約5 533 m2，總噸位約213 t。

工程整體平面空間體形大，建筑面積達(dá)5 533 m2，屋面膜頂高度34 m，兩側(cè)桅桿高度達(dá)64.4 m，看臺(tái)內(nèi)側(cè)周長約400 m，外圍周長達(dá)500多米，鋼結(jié)構(gòu)總跨度200余米。

建筑形式:主、副看臺(tái)挑篷結(jié)構(gòu)采用鋼管焊接空心球節(jié)點(diǎn)懸臂立體桁架，頂部采用膜結(jié)構(gòu)制作;塔架結(jié)構(gòu)采用鋼管空間三面體網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，并加纜索予以穩(wěn)定。

工程單榀構(gòu)件噸位大，單體高度高，且安裝現(xiàn)場地形復(fù)雜，為我們制作、安裝造成了不小的困難，在施工中嚴(yán)格控制每道工序，確保工程的整體質(zhì)量與安全。

2 工程特點(diǎn)分析

1)工程位于潞城市學(xué)府街東段路南，現(xiàn)場臨路，交通便利，地理位置優(yōu)越，施工用水、電已接通。2)工程的鋼結(jié)構(gòu)軸線定位、標(biāo)高作為重點(diǎn)監(jiān)控施工，確保標(biāo)高、位置、質(zhì)量符合要求。3)工程重點(diǎn)為鋼結(jié)構(gòu)的制作、安裝，對(duì)于鋼構(gòu)件的下料、除銹、拼裝、防腐均在工廠內(nèi)完成，半成品運(yùn)至安裝現(xiàn)場后進(jìn)行組裝、吊裝。4)為確保鋼結(jié)構(gòu)整體施工質(zhì)量，我們?cè)诹悴考庸?、?jié)點(diǎn)構(gòu)件、拼裝焊接、構(gòu)件吊裝等工序認(rèn)真監(jiān)督施工。

3 工藝流程

材料采購報(bào)驗(yàn)→放大樣→樣品拼胎→鋼構(gòu)件下料→桿件調(diào)直、調(diào)平→在胎內(nèi)點(diǎn)焊拼接→校正出胎→鋼構(gòu)件預(yù)拼裝、焊接→鋼構(gòu)件水平運(yùn)輸、垂直吊運(yùn)→鋼構(gòu)件安裝、焊接、校正、固定→鋼構(gòu)件防腐涂裝→驗(yàn)收。

4 施工要點(diǎn)

4.1 測量放線

1)在安裝工程開工前，組織測量人員，復(fù)查預(yù)埋件的縱、橫軸線偏差及標(biāo)高，并將各列線柱的復(fù)查數(shù)據(jù)作認(rèn)真記錄。2)施工班組在施工中，以此數(shù)據(jù)作為構(gòu)件安裝調(diào)整、找正的依據(jù)。

4.2 施工前的準(zhǔn)備工作

1)技術(shù)準(zhǔn)備:技術(shù)工藝文件是指導(dǎo)生產(chǎn)、施工的必備文件，加工前把各類技術(shù)資料收集整理，同時(shí)設(shè)計(jì)編制工藝流程;2)根據(jù)本工程制安及運(yùn)輸?shù)男枰?，按工廠內(nèi)預(yù)制和現(xiàn)場安裝兩個(gè)部分總體規(guī)劃，分別編制各工序的作業(yè)指導(dǎo)書或工藝卡;3)按施工組織設(shè)計(jì)要求，配齊施工所需的各種材料、用具及吊裝所用的各種吊繩，拉固纜風(fēng)繩等。

4.3 鋼結(jié)構(gòu)工程

1)對(duì)鋼結(jié)構(gòu)材料提前進(jìn)行各種型鋼的采購、報(bào)驗(yàn)工作。材料的規(guī)格、型號(hào)、材質(zhì)、強(qiáng)度、厚度必須符合設(shè)計(jì)要求。各種焊接材料、螺栓、防腐涂料應(yīng)符合要求。

2)根據(jù)圖紙下料，切割前將鋼材表面切斷區(qū)域內(nèi)的鐵銹、油污等清除干凈，鋼結(jié)構(gòu)所有材料均用Q235-B鋼，管斷部不得露口，設(shè)-6 mm厚封口板。

3)本工程鋼結(jié)構(gòu)采用鋼管相貫焊接節(jié)點(diǎn)形式，相貫焊接剖口及焊縫形式嚴(yán)格參照J(rèn)GJ 81-2002建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)規(guī)程中4.3.6制作，未注明的所有角焊縫焊高h(yuǎn)f=1.2t(t為較薄焊件的厚度)。

4)鋼結(jié)構(gòu)手工焊接時(shí)，采用E4301～E4312系列焊條，技術(shù)條件應(yīng)符合GB 5117-85碳鋼焊條的規(guī)定;自動(dòng)焊或半自動(dòng)焊的焊絲和焊劑與主體金屬強(qiáng)度相適應(yīng)，焊絲采用H08Mn2Si，焊絲符合GB 1300-77焊接用鋼絲規(guī)定。

5)焊接質(zhì)量檢驗(yàn)等級(jí):對(duì)接焊縫等級(jí)為二級(jí)，角焊縫等級(jí)為三級(jí)(需采取有效措施確保質(zhì)量)。

6)廠內(nèi)零部件制作:a.組合桅桿總高約70 m，為保證結(jié)構(gòu)質(zhì)量，在加工工廠內(nèi)分十段(每段約7 m)預(yù)制。桅桿運(yùn)至施工現(xiàn)場后，采用加焊內(nèi)套管的連接工藝拼接成組合。b.格構(gòu)柱及桁架的桿件類別較多，總跨度很大，應(yīng)依據(jù)下料圖，將桿件編號(hào)分類，運(yùn)至施工現(xiàn)場后采用相貫連接的工藝拼接成整體。c.各類構(gòu)件按圖紙要求計(jì)算好放樣尺寸，然后在平臺(tái)上放樣。d.各類桿件下料外觀檢查合格后，按尺寸采用切割機(jī)進(jìn)行下料。e.主要技術(shù):構(gòu)件制作應(yīng)考慮焊接收縮量，加放L/1 000的收縮量。鋼構(gòu)件鉆孔均采用鉆模板制孔，特殊情況下采用劃線制孔，孔位要求準(zhǔn)確、嚴(yán)禁現(xiàn)場制孔。構(gòu)件的組對(duì)和焊接應(yīng)在組裝平臺(tái)胎架上進(jìn)行，以保證構(gòu)件的成形和外觀幾何尺寸。本工程鋼構(gòu)件的除銹采用噴砂除銹處理。構(gòu)件油漆采用噴涂工藝，以保證涂裝質(zhì)量。格構(gòu)柱、桅桿部件、三角桁架、連接構(gòu)件等應(yīng)按要求統(tǒng)計(jì)數(shù)量及歸類，集中統(tǒng)一下料和加工。制作完的構(gòu)件應(yīng)分類堆放，并作好標(biāo)記。

7)格構(gòu)柱的加工方案:a.根據(jù)設(shè)計(jì)要求:鋼構(gòu)件的最小出廠單元，依照吊裝方案、運(yùn)輸條件以及材料長度等因素而確定拼裝單元的長度為7 m。b.對(duì)每個(gè)構(gòu)件單元都應(yīng)進(jìn)行施工詳圖設(shè)計(jì)。放樣時(shí)，應(yīng)先對(duì)每單元的兩端放出中心圓，在圓上均布定位主管，兩端固定了主管位置后，再按圖排列小圓環(huán)。c.上小圓環(huán)時(shí)要進(jìn)行點(diǎn)焊牢固，保證組裝構(gòu)件在翻身時(shí)不會(huì)產(chǎn)生變形，必要時(shí)采取一定的臨時(shí)加固措施，綁扎輔助桿防止變形。d.構(gòu)件拼接前，應(yīng)先進(jìn)行原材料的矯正，在滿足規(guī)范要求后，方可投入使用。e.構(gòu)件的拼裝和焊接，應(yīng)采取合理的施焊順序，減少由焊接產(chǎn)生的焊接應(yīng)力。

8)桁架弦桿的下料及彎曲下料長度應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙給出半徑變化處的圓弧相切點(diǎn)標(biāo)高，計(jì)算出每一段弧(同一半徑)的弧長。為保證在相切點(diǎn)處曲桿的平滑過渡，將相切點(diǎn)處作為一個(gè)自接頭，同一半徑的弧長可由數(shù)節(jié)曲桿組成。由于本工程弦桿較大，彎曲要采用大型的拉彎設(shè)備，所以在選合作單位時(shí)一定要考察其生產(chǎn)設(shè)備及能力，以保證本工程的質(zhì)量。彎管圓弧半徑曲線采用弧形樣板檢查，其弧形樣板長不小于2 m。檢查時(shí)，弧形樣板一定要量取彎管的彎曲平面，在Y軸線上的檢查間隙不得大于1 mm。

9)架腹桿的加工:a.根據(jù)腹桿與上下弦曲桿在空間的夾角和實(shí)際長度，按相貫連接要求對(duì)于不同長度和不同夾角的桿件進(jìn)行編號(hào)，在下料后，要打上鋼印桿編號(hào)。并在桿件兩端頭打上X軸，Y軸詳細(xì)位置距端部300 m，作上明顯的標(biāo)志。b.對(duì)每一種相貫線都放置施工實(shí)樣，以檢查下料切割后的準(zhǔn)確度。放實(shí)樣時(shí)也同樣編號(hào)，與桿件號(hào)一致。

10)鋼桁架拼接:a.根據(jù)設(shè)計(jì)要求，鋼桁架最小出廠構(gòu)件單元依照吊裝方案、運(yùn)輸條件以及材料長度等因素，確定拼裝單元的長度約為10 m，且不小于三個(gè)下弦節(jié)點(diǎn)間的長度。b.對(duì)每一個(gè)構(gòu)件單元都應(yīng)進(jìn)行施工詳圖的設(shè)計(jì)，對(duì)上下弦桿彎曲的曲線建立X軸，Y軸坐標(biāo)系，計(jì)算出X軸，Y軸的坐標(biāo)點(diǎn)。c.在抄平的鋼平臺(tái)上，放出上弦曲桿的曲線實(shí)樣后，將一根上弦曲桿按實(shí)樣卡固定在大鋼平臺(tái)上。d.另一根上弦曲桿利用固定胎架托住，每一個(gè)固定胎架布置在一上弦與斜桿的空擋處，以免干涉上弦、斜桿的拼裝。胎架上的管托中心與固定在鋼平臺(tái)上的曲桿中心，從截面上保持在一個(gè)垂直軸線上，即保證兩根曲桿的曲線中心重合。e.拼裝上弦斜桿進(jìn)行點(diǎn)焊牢固，以保證在桁架翻身時(shí)，不會(huì)發(fā)生變形，必要時(shí)采取一定的臨時(shí)加固措施，綁扎木桿防止變形。f.拼裝桁架時(shí)，利用與桁架安裝所處狀態(tài)下進(jìn)行拼裝。上弦和下弦曲桿均利用可調(diào)節(jié)頂撐胎具拼裝，對(duì)各分段接頭進(jìn)行臨時(shí)固定。利用經(jīng)緯儀和水準(zhǔn)儀，檢查所組裝的鋼桁架的直線度和拱起弧度，是否符合設(shè)計(jì)要求，經(jīng)檢查符合設(shè)計(jì)要求后，方可進(jìn)行各分段上下弦桿對(duì)接施焊以及補(bǔ)空腹桿。g.構(gòu)件在拼裝前，應(yīng)先進(jìn)行原材料的矯正。在滿足規(guī)范要求后，方可投入使用。h.拼裝和焊接時(shí)，應(yīng)采用合理的順序，減少焊接產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力。

11)構(gòu)件在運(yùn)輸?shù)跹b時(shí)，應(yīng)采取加固措施防止變形和損壞。

12)鋼結(jié)構(gòu)安裝完成受力后，不得在主要受力構(gòu)件上施焊。

13)按構(gòu)件施工圖要求的組裝順序確定焊接方法和順序，先進(jìn)行定位點(diǎn)焊，點(diǎn)焊高度宜小于設(shè)計(jì)焊縫高的2/3，長度不宜超過50 mm，間距宜為300 mm～500 mm。

14)焊縫觀感應(yīng)達(dá)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(qiáng)度試驗(yàn)檢驗(yàn)必須合格。

4.4 腳手架工程

1)本工程結(jié)構(gòu)拼裝與安裝均在高空進(jìn)行，需局部搭設(shè)腳手架。腳手架工程采用碗扣式腳手架快拆體系和鋼管腳手架，安全防護(hù)采用密目式安全網(wǎng)進(jìn)行立體全封閉，操作人員通過鋼管架爬梯在上面操作、檢測。

2)本工程腳手架為兩用腳手架，一用于鋼拱的對(duì)接與穩(wěn)定，二用于膜的安裝與調(diào)整。

3)腳手架的搭設(shè)位置在桁架梁的正下方。每列腳手架的寬度為2.5 m，高度至鋼架正下方0.5 m處，腳手架上要用夾板鋪設(shè)施工平臺(tái)，腳手架要有斜支撐為掃地?fù)?，并且保證平臺(tái)承重荷載為200 kg/m2。

4.5 吊裝工程

1)在整個(gè)工程中，桅桿吊裝就位是一個(gè)難點(diǎn)，所以對(duì)吊裝機(jī)械及工具的選用如下:a.安裝主吊機(jī)選用一臺(tái)200 t的汽車吊。b.吊繩、卡扣選擇安裝用φ24(6×37)的鋼絲繩，拉固纜風(fēng)繩選用φ19.5(6×37)的鋼絲繩拼裝，倒料吊繩先用φ21.5(6×37)的鋼絲繩，鋼絲繩的破斷拉力均不小于170 kg/m。吊裝卡扣用9 t的卡扣。

2)吊裝方法:a.桅桿擬采用分三段進(jìn)行吊裝，在構(gòu)件運(yùn)輸至現(xiàn)場后，對(duì)接成三段待吊桅桿。由于桅桿過高，長細(xì)比過大，構(gòu)件剛度不足，整根吊裝構(gòu)件會(huì)發(fā)生嚴(yán)重變形，所以吊裝需分段進(jìn)行。b.桅桿的對(duì)接及固定工作在腳手架上一次完成，定位時(shí)要采用經(jīng)緯儀及水平儀進(jìn)行定點(diǎn)。c.吊裝下端的桅桿，用4股φ24鋼絲繩按所確定的吊點(diǎn)進(jìn)行綁扎，并在構(gòu)件兩端各綁扎兩根φ20的白綜繩，作為吊裝控制繩。d.在吊裝準(zhǔn)備工作完畢后，用一臺(tái)100 t吊車起吊該段桅桿的中上部，用鋼絲繩牽引，使桅桿就位。桅桿就位后用螺栓進(jìn)行臨時(shí)固定，待檢查調(diào)整到確定位置無誤后再緊固。

5 結(jié)語

潞城市體育場主、副看臺(tái)挑篷及塔架鋼結(jié)構(gòu)工程，制作安裝歷時(shí)約4個(gè)月，我們利用本文的方法對(duì)工程進(jìn)行組織，在充分利用現(xiàn)有資源的基礎(chǔ)上順利完成了工程。

施工過程中，產(chǎn)品質(zhì)量容易控制，鋼棧橋安裝完成后，一次交驗(yàn)合格，結(jié)構(gòu)的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)符合規(guī)范要求，有效保證了工程質(zhì)量要求。

［1］ GB 50205-2001，鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范［S］.

［2］ GB 50017-2003，鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.

［3］ JGJ 81-2002，建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)規(guī)程［S］.

［4］ 中國鋼結(jié)構(gòu)協(xié)會(huì).建筑鋼結(jié)構(gòu)施工手冊(cè)［M］.北京:中國計(jì)劃出版社，2002.

［5］ 中國機(jī)械工程學(xué)會(huì)焊接學(xué)會(huì).焊接手冊(cè)［M］.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2000.