淺述鋼結構施工中栓焊連接變形的控制方法

劉新華 (寰球工程項目管理（北京）有限公司，北京 100000)

1 問題的提出

鋼結構用高強螺栓連接是繼鉚接、焊接之后發展起來的一種新型鋼結構連接型式。它具有承載能力高、受力性能好、耐疲勞、自鎖性能好、施工方便、質量易于控制等優點,近年來已成為鋼結構制作及安裝工程的主要連接手段。

某裝置主管廊全部為栓焊連接。在安裝中，我們按照常規的安裝順序進行操作，先進行立柱安裝，再進行連系梁的安裝。安裝之后整個框架中立柱的垂直度偏差超差，多數情況下是由于連系梁焊接時，引起變形造成的。

2 原因分析

在施工過程中我們按照設計及規范的要求，用以下2種順序對2列主裝置管廊進行了對比試驗：

第一種：立柱安裝后調整垂直度—進行高強螺栓安裝、初擰—調整垂直度—進行連接梁焊接—高強螺栓終擰；

第二種：立柱安裝后調整垂直度—進行高強螺栓安裝、終擰—調整垂直度—進行連接梁焊接；

結果兩種試驗效果都產生了很大的誤差，立柱垂直度均超出設計及標準要求，分析主要原因如下所示：

2.1 立柱在預制時，根據GB50205-2001《鋼結構工程施工質量驗收規范》要求，柱底板兩孔之間的允許偏差為±1mm，這就造成柱底孔與立柱中心的尺寸ΔE1、ΔE3至少為1mm，相鄰兩組的端孔之間的距離ΔE2為±1.5mm，累計誤差為：ΔE1+ΔE2+ΔE3=2.5mm。

2.2 根據GB50205-2001《鋼結構工程施工質量驗收規范》制孔要求，任意兩孔之間的允許偏差為1mm,即ΔE4、ΔE5、ΔE6、ΔE8均為1mm（其中不考慮牛腿焊接時的誤差），累計誤差為：ΔE4+ΔE5+ΔE6+ΔE8=4mm。

2.3 在兩摩擦面的連接板上，根據GB50205-2001《鋼結構工程施工質量驗收規范》制孔要求，任意兩孔之間的允許偏差為1mm，即ΔE7為1mm。

2.4 綜合以上數據分析：

累計誤差ΔE=ΔE1+ΔE2+ΔE3+ΔE4+ΔE5+ΔE6+ΔE8+ΔE7=7.5mm

所以很明顯造成連系梁與牛腿之間，高強螺栓不能順利、自由穿入。

3 現場試驗過程簡述

3.1安裝時進行擴孔處理

根據GB50205-2001《鋼結構工程施工質量驗收規范》6.3.7條規定：擴孔數量應征得設計同意，擴孔后的孔徑不應超過原螺栓直徑的1.2倍。在第一列主裝置管廊就采用這種方法進行了修改。但是在安裝過程中，如果連接梁的螺栓孔有一個不對中，就會影響整個連接牛腿及連接板，從而導致擴孔的數量是非常大，會影響整根梁的連接質量及增加現場的工作量。

3.2 安裝后進行連接梁的調整

鑒于上述擴孔數量過大，浪費時間，耗費人力。對于第二列主裝置管廊我們采取了另一種方法即對立柱連接梁的牛腿進行修改。在保證立柱垂直度和高強螺栓順利安裝的情況下，調整立柱牛腿的焊接間隙。這種方法雖然可行，但效果不是很好。所以該方法也不能解決“質”的問題。

4 解決方法及對策

經過對現場試驗數據的分析總結，解決方法如下：

4.1 設計方面

設計圖紙是最為重要的方面，因為設計在選擇連接方式時，就已經決定了在今后施工中的弊端，所以改變連接方式是最根本的解決辦法。

4.2 施工擴孔

連接件在預制廠預制加工時要擴孔施工，可能改變設計連接方式就會改變設計的初衷，所以我們選擇加大螺栓連接孔的方式，這也是解決栓焊連接變形最直接的辦法。

4.2.1 擴大柱底板的螺栓孔;

擴大柱底螺栓孔就能在柱底板的偏差上有所調整，就能控制ΔE1-ΔE3的安裝精度，于是我們采用對柱底板擴孔的辦法，適當調整連接梁的高強螺栓連接孔，最后得垂直度在允許誤差范圍之內，符合設計及規范要求。

4.2.2 擴大高強螺栓孔；

擴大高強螺栓孔，就能在連接梁與連接牛腿之間的偏差上有所調整，就能控制ΔE4-ΔE7的安裝精度。

4.3 改變安裝順序

改變安裝方式是最有效、最可行的一種方式，既能控制誤差，確保安裝精度，又能省時省功，選用這種方式是現場施工中最切合實際的。安裝順序如下：

4.3.1 立柱、連接梁、連接牛腿及連接筋板等半成品制作，散件發貨到現場，并在立柱上打好標高線；

4.3.2 先進行單根立柱的安裝，并用經緯儀調節垂直度，使其在允許誤差范圍之內；

4.3.3 把連接梁、連接筋板及牛腿進行地面組合，一起安裝，利用牛腿與立柱的焊接間隙控制誤差（若連接牛腿在立柱腹板安裝可先安裝一端）。

5 結語

栓焊連接是雙重抗剪和雙重抗壓，非常穩定；但也存在它的弊端，在施工中要求的精度非常高，施工難度比焊接大，尤其是在修改時更顯的費時費功。栓焊連接雖然是鋼結構施工中一個小小的環節，以上對高強螺栓連接產生的誤差的原因做了具體的分析，也能從根本上解決施工的難處，希望對以后的施工能有所幫助。