煙臺文化中心鋼結構安裝施工難點分析

王文廣 林光輝

摘要：煙臺文化中心鋼結構工程匯集了建筑鋼結構工程幾乎所有的結構形式，結構新穎，形式多樣，造型獨特，施工安裝難度高。工程從結構主體框架開始，到主體封頂，再到屋面造型，都有鋼結構的存在。文章對煙臺文化中心鋼結構安裝的施工難點進行了分析。

關鍵詞：煙臺文化中心；鋼結構工程；施工難點；建筑工程；鋼骨柱梁 文獻標識碼：A

中圖分類號：TU39 文章編號：1009-2374（2016）17-0104-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.17.050

煙臺文化中心鋼結構工程，薈萃了建筑鋼結構工程幾乎所有的結構形式，結構新穎，形式多樣，造型獨特，施工安裝難度高。工程從結構主體框架開始，一直到主體封頂，再到屋面造型，都有鋼結構的存在。隨著主體施工同步進行歷時兩年，總共完成鋼結構3000

多噸。

按照施工部位分為：勁性混凝土中的鋼骨柱梁；大劇院屋頂鋼結構；大劇院屋面大石頭造型；京劇院小石頭造型；C區屋面飄板鋼結構；C區石頭造型鋼結構；B區飄板網架及鋼管柱結構；A區博物館屋頂鋼結構；大劇院、京劇院、青少年劇院頂部吊掛、馬道、音橋鋼結構等。按照結構形式分為：焊接H型鋼柱梁、焊接十字型、丁字型柱；焊接球網架；大直徑鋼管混凝土；由H型鋼組焊成的大跨度鋼桁架；鋼管桁架等。下面就幾個代表性的工程實例進行總結介紹。

1 勁性混凝土鋼骨柱梁

1.1 本工程的鋼骨柱梁的特點

1.1.1 鋼板厚度較大，材質為低合金結構鋼，焊接性能較差，焊接要求高。

1.1.2 截面種類較多，焊接空間少，焊接操作困難，焊接變形不易控制。焊接工字梁最大的截面高度能達到1.7m。

1.1.3 對接焊縫等級高，全部為一級焊縫。尤其是施工現場環境惡劣，現場對接一級焊縫不易實現。

1.1.4 現場安裝困難。由于工程投標時地面以上的結構圖紙不完備，現場的塔機分布沒有考慮鋼骨柱梁的吊裝，部分區域塔機覆蓋不到，導致此部分鋼骨柱梁安裝全部采用人工倒運，人力吊裝。

1.1.5 構件重量大，吊裝困難。由于現場塔機的起重能力有限，而由厚板焊接成的鋼骨柱梁重量大，吊裝困難。

1.2 最佳的施工解決方案

根據工程特點，建設、設計、施工單位提出多個制作安裝方案進行討論優化組合，最后形成最佳的施工解決方案。

1.2.1 針對低合金鋼厚板的焊接，進行嚴格合理的焊接工藝評定工作，焊接過程中嚴格按照焊接工藝評定的參數進行焊接操作，工廠內對所有二級以上的焊縫進行100%自檢，并請市質監部門進行第三方的檢驗

監督。

1.2.2 對于十字形和T字形的截面焊接操作空間困難的情況，工廠內預先按照1∶1比例制作好樣板進行參照。為控制焊接變形，采用對稱焊、間斷焊等合理的焊接順序，保證構件不變形。

1.2.3 焊接工藝保證達到一級焊縫的要求。工廠內對接焊縫采用面K型坡口，單面焊接完畢背面清根保證焊透，埋弧自動焊焊接。對于現場的對接一級焊縫，采用二氧化碳氣體保護焊焊接，藥芯焊絲，工廠內加工好單面V型坡口，托底墊板焊接，保證底部間隙在6mm以上。現場接頭采用臨時定位板使用高強螺栓進行臨時固定，焊接完畢后割除磨光。

1.2.4 對于塔機覆蓋不到的部位鋼骨柱梁的吊裝，使用塔機將構件吊運至最遠處，使用滾杠、撬杠等工具將構件人工倒運至吊裝位置，現場搭設三角形吊裝支架，使用電動葫蘆或手拉葫蘆進行鋼骨柱梁的緩慢就位，待鋼梁就位后立即搭設腳手架進行臨時支撐，固定好后進行焊接。

2 大劇院屋頂鋼結構

2.1 鋼結構的施工難點

2.1.1 單榀重量大，安裝高度高，鋼桁架的吊裝非常困難。

2.1.2 現場安裝臨時支撐要有足夠的承載力，自身結構穩定，安裝時不能導致結構變形，實施起來極其困難。

2.1.3 厚板焊接，現場焊接工藝不易保證。

2.1.4 現場安裝如何保證設計要求的起拱度。

2.2 具體措施

2.2.1 由于施工現場無法進入汽車吊，使用了起重量最大的K40塔機布置在大劇院的施工部位。為了滿足起重量的要求，將K40塔機設置在結構主體的內部，盡量靠近鋼桁架的施工部位，距離越短吊起的鋼桁架的重量越大，在其穿過樓板時留出施工洞，待鋼結構施工完畢拆除塔機后再將預留洞重新澆筑封堵。

為了保證桁架的整體受力不受影響，經與設計方北京京冶設計院溝通，同意施工時只能將每榀桁架分為3段吊裝，空中拼接后焊接，根據現場K40塔機的吊裝能力，幾乎到了其吊裝的極限，最遠部位的吊裝單元還是有點超重。為了解決這個問題，決定用北側的80塔機輔助吊裝最遠的單元。

現場吊裝時，由專業指揮同步指揮兩臺塔機，統一協調，輕抬輕起，保證按照預先的吊裝方案順序進行鋼桁架的吊裝。

2.2.2 由于起重機械的限制，所有鋼桁架不能整體吊裝，只能分段吊裝后現場拼接，這就牽扯到現場的臨時支撐問題。項目部考慮了很多支撐方案，結合考慮采用滿堂腳手架的方案比較經濟合理。

搭設滿堂腳手架支撐也有非常大的困難，那就是需要搭設的高度高。大劇院觀眾廳是階梯式，可以根據腳手架的施工方案、依據地勢進行搭設，腳手架支撐的最高處有21m。最難的是舞臺部位的滿堂腳手架，需要從地下室的基礎筏板搭設到頂，搭設高度有45m，難度極大。各部門協作配合，通過嚴格計算和討論，編制了專項腳手架施工方案，方案對舞臺內腳手架自身內部加設水平和垂直方向剪刀撐外，還對腳手架的四周與結構框架柱進行了大量拉結，解決了腳手架的穩定性問題。

2.2.3 為保證鋼桁架的拱度，預先在腳手架支撐上，鋼桁架的就位位置，腳手架立桿加密，在立桿上增加小橫桿，按照鋼桁架的起拱要求事先放線位置架設小橫桿，為減少小橫桿變形及鋼桁架就位之后的調整，在每根小橫桿下部加設頂絲頂住小橫桿，這樣就增加了腳手架支撐的穩定性并可在鋼桁架就位后進行微量調整。

3 屋面“大小石頭”鋼結構

3.1 大小石頭的施工難點

3.1.1 鋼桁架相貫節點加工困難。由于空間鋼管的分布復雜和不規則多面體的自身特性，在大石頭表面多面相交處，鋼管相貫的特別多，造成此處節點結構復雜，鋼管集中，角度較小。最復雜的節點鋼管數量有

8支。

3.1.2 鋼管規格多，各個鋼管構件的相貫口都不一樣， 制作和安裝復雜。

3.1.3 鋼管桁架的空間跨度大，安裝高度高，空間造型復雜，鋼管桁架的空間定位放線、就位困難。

3.2 采取的解決措施

針對大小石頭的工程特點，通過分析研究，采取以下措施：

3.2.1 使用計算機設計加工軟件Tekela進行空間建模，將節點的每支鋼管的相貫口分解繪圖、加工，在按照相貫順序依次對相貫鋼管進行編號1、2、3……，然后根據電腦上兩支鋼管的軸線偏差數值和角度關系先組裝主管與1號支管，檢查合格后立即進行相貫接口的焊接，焊接完成后再依次組裝2號和3號支管、3號和4號支管，依次類推。

3.2.2 為了實現空間鋼桁架的精確加工，首先進行了鋼桁架的精確放樣，精確放樣就需要進行精確的空間建模。使用Tekela軟件對大石頭進行空間建模，鋼管相貫的精確放樣，以現代科技的手段為鋼桁架的加工制作提供了強有力的技術支持和品質保證。每支鋼管構件都有對應的加工圖，為了加工出來的構件不混淆，構件的表示顯得極其重要。

3.2.3 對于復雜的空間鋼結構造型，其空間位置的放線控制歷來是鋼結構施工的難題，對于大石頭這樣的不規則多面體也是一樣。 通過對大石頭的整個體系進行了詳細分析，發現整個大石頭是由10個相對比較獨立、各不相同、跨度很大的門式鋼桁架所組成，如果將這10個門式桁架安裝好之后，再加上事先加工好的相貫節點，整個大石頭的整體外形就基本成型了，然后再以這10個門式桁架和相貫節點為基礎，進行其他鋼管構件、支撐等的放線。

4 京劇院飄板網架及鋼管柱鋼結構

4.1 此部分鋼結構的施工難點

4.1.1 焊接球網架是個傾斜的平面，連接B區和C 區屋面，網架的施工高度高。由于網架位于整體建筑的中部，大型吊裝機械無法進入吊裝，安裝困難。

4.1.2 大跨度網架的高空組裝焊接，網架的起拱度不易保證。

4.1.3 大直徑、大厚度鋼管柱市場上買不到，需要施工企業自己加工制作。

4.2 具體的施工措施

4.2.1 網架的安裝方式優先采用的是整體吊裝，其次是空中散裝。由于地下室樓板的限制，大型吊裝機械無法進入吊裝，拔桿吊裝也由于下面的鋼管柱的妨礙而無法實現，只能空中散裝方式。

空中散裝需搭設滿堂腳手架，這個腳手架由于高度高（最高處接近30m）、四周沒有支撐拉結固定點，又因網架是個傾斜面，搭設難度大，因此編制了可靠的腳手架專項施工方案。腳手架頂部，距離網架下弦30cm滿鋪架子板，安全網封閉好，操作工人就在架子板上進行網架的組裝焊接。

4.2.2 網架的最大跨度為41m，為保證在腳手架上空中組裝起拱要求，預先在腳手架兩邊、對應著網架的每排下弦球處，立一根架子管，上面做好本排下弦球的標高標記，每排下弦球標桿之間拉線控制本排下弦球的標高和軸線，再在網架的跨度方向，拉一通長的鋼絲來控制長度方向的軸線。預先算好每排下弦球的標高，再加上起拱高度，這樣網架組裝時拱度就自然顯現出來了。由于腳手架上面加大墊塊晃動過大，不易實現，我們在每個下弦球的位置全部加設腳手架用的頂絲，調整到下弦球的標高，很好地解決了這個問題。

4.2.3 鋼管柱的直徑為1500mm，其中底部的兩根鋼管柱直徑為2000mm，材質為Q345B，這么大直徑的低合金結構鋼管市場上根本買不到，只好購買鋼板自己卷制加工。而且Q345B鋼板強度大、厚度大，鋼板卷制作非常困難。根據現場2514塔機的起重能力，把30多米的鋼管柱分為6段進行卷制。卷制好后運至工地進行現場吊裝、焊接。

4.2.4 鋼管柱的吊裝，困難極大。把安裝網架的滿堂腳手架支撐，將其加固后作為安裝鋼管柱的臨時受力支撐。每支鋼管柱分6節吊裝，由附近起重量比較大的2514塔機進行吊裝。每吊裝一節鋼管柱，調整就位之后，先不松開吊鉤，馬上組織架子工進行支撐加固，加固完后才松開吊鉤，轉由腳手架支撐體系受力，然后再進行鋼管對接接口的焊接，完畢后再進行下一節鋼管柱的吊裝，以此類推到頂。

作者簡介：王文廣（1966-），男，山東煙臺人，煙臺市住房和城鄉建設局房產經營與物業服務中心高級工程師，研究方向：建筑工程建設管理與工程技術。

（責任編輯：小 燕）