淺談冰景建筑中鋼結構構件的施工

韓毅

冰景是融冰雪建筑、園林、藝術雕刻、游樂設施為一體、以燈、光、影等幻彩背景為靈魂的造型藝術，在我國近幾年冰景建筑得到很快的發展。與建筑施工一樣，冰景建筑也需要搭腳手架、橫跳板、龍門架、卷揚機等設施進行吊裝搬運，與建筑工程不同的是冰景的內照燈的安裝與砌冰是同步的，隨著墻體的增高日光燈管也一節一節地鑲嵌在冰景里，并預留通風口和檢修口，然后進行細節處理和雕刻。在冰景建筑中，采用鋼結構的冰景建筑越來越多，由于它具有強度高、提高冰景建筑整體性等優點，鋼結構在冰景建筑結構中得到了更加廣泛的應用。下面談談個人在冰景建筑施工中的體會，與大家分享。

一、冰燈的起源

冰燈是流行于中國北方的一種古老的民間藝術形式。因為獨特的地域優勢，黑龍江可以說是制作冰燈最早的地方。傳說在很早以前，每到冬季的夜晚，在松嫩平原上，人們總會看到三五成群的農夫和漁民在悠然自得地喂馬和捕魚，他們所使用的照明工具就是用冰做成的燈籠。這便是最早的冰燈。當時制作冰燈的工藝也很簡單，把水放進木桶里凍成冰坨，鑿出空心，放個油燈在里面，用以照明，冰罩擋住了凜冽的寒風，黑夜里便有了不滅的燈盞，冰燈成了人們生活中不可缺少的幫手。后來，每逢新春佳節和上元之夜，人們又把它加以裝飾，而成為供人觀賞的獨特的藝術表現形式。

哈爾濱是中國冰雪藝術的搖籃，哈爾濱冰燈馳名中外，飲譽華夏。哈爾濱大規模有組織地制作和展出冰燈始于1963年，人們利用盆、桶等簡單模具自然冷凍了千余盞冰燈和數十個冰花，于元宵佳節在兆麟公園展出，轟動全城，形成了萬人空巷看冰燈的盛大場面。這也是我國第一個有組織、有領導的冰燈游園會。

二、現代冰景建筑的發展

冰景建筑是指冰燈、以及以冰為主要材料建造的具有冰雪藝術特色的冰景建筑、冰雪藝術景觀、冰雪游樂活動設施及景區配套設施。

冰燈由利用盆、桶等簡單模具自然冷凍發展成由冰塊砌筑，造型大氣磅礴、藝術性強，體積恢宏壯闊、結構復雜的冰景建筑。2008年第七屆冰雪大世界中心景觀紅場鐘樓，冰建高度50米，鋼結構與冰景建筑的結合使其創下了冰雪建筑的世界紀錄。

鋼結構構件應用于冰景建筑的中心支柱、過梁、拉結、懸挑飛檐、基礎、預埋件等處在大型冰建中起著龍骨作用。鋼結構在冰景建筑中的應用，使冰建的體積更為龐大，高度更高，洞口跨度大，懸挑飛檐等的逐一實現，并使冰建筑更為安全牢固。

三、鋼結構構件的施工

1、基本要求

（1）、在負溫度下施工的鋼材，宜采用平爐或氧氣轉爐Q235鋼、16Mn、15MnV、16Mnq和15MnVq鋼。鋼材應保證沖擊韌性。Q235鋼應具有-20°C，其它應具有-40°C合格的保證。

（2）、選用負溫度下鋼構件焊接用的焊條、焊絲，在滿足設計強度要求的前提下，應選用屈服強度較低，沖擊韌性較好的低氫型焊條，重要結構可采用高韌性超低氫型焊條。

（3）、堿性焊條在使用前必須按照產品出廠證明書的規定進行烘焙。烘焙合格后，存放在80～100°C烘箱內，使用時取出放在保溫筒內，隨用隨取。負溫度下焊條外露超過2h的應重新烘焙。焊條的烘焙次數不宜超過3次。

（4）、焊劑在使用前必須按照出廠證明書的規定進行烘焙，其含水量不得大于0.1%。在負溫度下焊接時，焊劑重復使用的間隔不得超過2h，否則必須重新烘焙。

（5）、氣體保護焊用的二氧化碳，純度不宜低于99.5%（體積比），含水率不得超過0.005%（重量比）。使用瓶裝氣體時，瓶內壓力低于1N/mm2時應停止使用。在負溫下使用時，要檢查瓶嘴有無冰凍堵塞現象。

（6）、高強螺栓、普通螺栓應有產品合格證，高強螺栓應在負溫下進行扭矩系數、軸力的復驗工作，符合要求后方能使用。

2、鋼構件制作

（1）、鋼構件在負溫下放樣時，其切割、銑刨的尺寸，要考慮鋼材在負溫下收縮的影響。

（2）、端頭為焊接接頭的構件下料時，應根據工藝要求預留焊縫收縮量，多節柱還要預留荷載使柱子產生壓縮的變形量。

（3）、普通碳素結構鋼工作地點溫度低于-20°C，低合金鋼工作地點溫度低于-15°C時不得剪切、沖孔，普通碳素結構鋼工作地點溫度低于-16°C，低合金結構鋼工作地點溫度低于-12°C時不得進行冷矯正和冷彎曲。

（4）、零件組裝必須把接縫兩側各50mm內的鐵銹、毛刺、泥土、油污、冰雪等清理干凈，并保持接縫干燥，沒有殘留水分。

（5）、在負溫度下構件組裝定型后進行焊接時，應嚴格按焊接工藝規定進行，由于焊接的起始點和收尾點比常溫更易產生未焊透和積累各種缺陷，因此，單條焊縫的兩端必須設置引弧板和熄弧板。引弧板和熄弧板的材料應和母材一致。嚴禁在母材上引弧。

（6）、負溫度下厚度大于9mm的鋼板應分多層焊接，焊縫應由下往上逐層堆焊。為了防止溫度降得太低，原則上一條焊縫要一次焊完，不得中斷，在再次施焊時，應先進行處理，清除焊接缺陷，合格后方可按焊接工藝規定再繼續施焊。

（7）、在負溫度下露天焊接鋼構件時，搭設臨時防護棚，防止雨水、雪花飄落在熾熱的焊縫上。

3、施工措施

（1）、為了避免在冰砌體上進行鋼構件焊接，鋼柱連接采用鋼柱兩端預先焊接法蘭盤，螺栓連接；拉結用角鐵在端部預留圓孔，與鋼柱上埋件用螺栓連接。

（2）、鋼構件的制作場地搭設防護棚。

（3）、鋼構件的存放在平整的場地中，并將構件墊起，防止冰雪將構件凍住。

（4）、鋼構件與冰景建筑連接處的縫隙采用碎冰拌合水凍實。

（5）、冰景建筑沿高度方向每隔4米鋪設一道拉結用鋼板網，鋼板網下兩層冰塊滿鋪設。

4、鋼構件安裝

（1）、冬季運輸堆存鋼構件時，必須采取防滑措施。構件堆放場地必須平整堅實，無水坑、地面無結冰。同一型號構件疊放時，必須保證構件的水平度，墊塊必須在同一垂直線上，防止構件溜滑。

（2）、鋼構件安裝前除按常規檢查外，尚須根據負溫度條件對構件質量進行詳細復驗。凡是在制作中漏檢和運輸堆放中造成的構件變形等，偏差大于規定影響安裝質量時，必須在地面進行修理、矯正.符合設計要求和規范規定后方能起吊安裝。

（3）、綁扎、起吊鋼構件的鋼索與鉤件直接接觸時，要加防滑隔墊。

（4）、在負溫度下安裝構件，要編制鋼構件安裝順序圖表，施工中嚴格按照規定順序安裝。平面上應從建筑物的中心逐步向四周擴展安裝，立面上宜從下部逐件往上安裝。

（5）、構件上有積雪、結冰、結露時，安裝前應清除干凈，但不得損傷涂層。

（6）、在負溫度下安裝鋼構件的專用機具應按負溫度要求進行檢驗。

（7）、在負溫度下安裝鋼構件時，柱子、主梁、支撐等大構件安裝后應立即進行校正，校正后立即進行永久固定。

（8）、高強螺栓接頭安裝時，構件的摩擦面必須干凈，不得有積雪、結冰，不得雨淋，接觸泥土、油污等臟物。

（9）、鋼柱安裝時，垂直度的控制采用兩臺經緯儀縱橫兩個方向上布置，采用鋼板墊片墊在法蘭盤處調整鋼柱的垂直度。