超長(zhǎng)超寬鋼框架結(jié)構(gòu)合龍施工技術(shù)

王鵬飛

（中鐵十六局集團(tuán)第一工程有限公司，北京 100130）

1 工程概況

阜陽(yáng)市潁泉區(qū)倉(cāng)儲(chǔ)物流和加工基地項(xiàng)目位于阜陽(yáng)市潁泉區(qū)穎東路與濟(jì)東路交口東南，項(xiàng)目總用地面積約為131畝，總建筑面積約158 657.38m2，結(jié)構(gòu)類型包含框架結(jié)構(gòu)和鋼結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)形式采用獨(dú)立柱基礎(chǔ)和筏板基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)合理使用年限為50年，建筑抗震設(shè)防類別為丙類，抗震設(shè)防烈度為7度，建筑結(jié)構(gòu)安全等級(jí)為二級(jí)。鋼結(jié)構(gòu)防火等級(jí)為二級(jí)，并且鋼構(gòu)件耐火極限：鋼柱2.5h，鋼梁1.5h；人防地下室耐火等級(jí)為一級(jí)，各構(gòu)件耐火極限：梁2.0h，板1.5h，柱3.0h，混凝土墻3.0h；其余建筑耐火等級(jí)為二級(jí)。

2 合龍點(diǎn)設(shè)計(jì)方案

1）平面分布位置 合龍點(diǎn)的平面分布位置主要為桁架與次鋼梁連接處、柱與主鋼梁連接處、次桁架與主桁架連接處及鋼柱與桁架連接處。

2）立面分布位置 合龍點(diǎn)的立面分布位置主要為桁架下弦、上弦和腹桿的上面；腹桿合龍點(diǎn)主要分布在下弦桿位置，這樣會(huì)給施工帶來(lái)很大便利。

3）構(gòu)件連接形式 在施工階段，施工的主要固定形式為高強(qiáng)螺栓固定，在溫度的作用下使結(jié)構(gòu)在各溫度區(qū)段實(shí)現(xiàn)相對(duì)滑動(dòng)。結(jié)構(gòu)施工結(jié)束后，滿足合龍溫度時(shí)，使用增補(bǔ)焊接法完成二次連接。

4）吊點(diǎn)數(shù)量和吊點(diǎn)位置的確定 根據(jù)起重機(jī)性能、鋼柱形狀、長(zhǎng)度和端面情況確定吊點(diǎn)數(shù)量，通常情況下，鋼柱的剛性和彈性都比較好，一般使用一點(diǎn)正吊的方法進(jìn)行施工，將吊耳放置到柱頂?shù)奈恢?，保持柱身的垂直，以便進(jìn)行校正。受其中機(jī)臂桿長(zhǎng)度的影響，一般將吊點(diǎn)布置在柱長(zhǎng)1/3的位置，在使用吊點(diǎn)進(jìn)行斜吊時(shí)，由于鋼柱存在傾斜的情況，對(duì)線校正難度相對(duì)來(lái)說(shuō)比較大。

5）起吊方法 根據(jù)本工程的特點(diǎn)，鋼柱分節(jié)吊裝，滿足25t級(jí)汽車式起重機(jī)吊裝的要求，故本方案采用單機(jī)旋轉(zhuǎn)法起吊施工。在進(jìn)行起吊回轉(zhuǎn)時(shí)，要防止和其他已經(jīng)吊好的構(gòu)件產(chǎn)生碰撞，要保持吊索有一定的高度，首節(jié)鋼柱要將其安裝到柱基上，在安裝鋼柱之前需將掛籃、登高爬梯等掛設(shè)到預(yù)先設(shè)定好的位置，并將其綁扎好，起吊就位后將地腳螺栓固定好，并對(duì)其垂直度進(jìn)行校正，鋼柱兩側(cè)安裝有連接板的位置，上節(jié)鋼柱和下節(jié)鋼柱柱頂中線對(duì)準(zhǔn)后，使用螺栓將連接板臨時(shí)固定好。

3 合龍技術(shù)難點(diǎn)及處理方法

3.1 鋼柱吊裝與校正

在卸鋼柱材料時(shí)，需結(jié)合鋼柱構(gòu)件的編號(hào)將圖紙安排到位，在構(gòu)件安排就位后，立即使用單機(jī)旋轉(zhuǎn)的方法進(jìn)行吊裝。為了保證吊裝的效率，在進(jìn)行柱子的堆放時(shí)，要盡可能使柱的柱腳中心和柱的綁扎點(diǎn)以及基礎(chǔ)中心3點(diǎn)共圓弧。鋼絲繩綁扎好鋼柱和吊點(diǎn)，吊點(diǎn)設(shè)在距柱頂1/3處，也可設(shè)在柱頂。使用纜風(fēng)繩綁扎好鋼柱的一頭進(jìn)行輔助起吊，在進(jìn)行起吊施工之前，首先進(jìn)行試吊，找好吊點(diǎn)后即可進(jìn)行起吊施工。在進(jìn)行起吊施工時(shí)，將柱緩緩吊起至距離地面20cm后暫停吊裝，然后對(duì)起重機(jī)和吊索的牢固性進(jìn)行檢查，同時(shí)將回轉(zhuǎn)剎車打開，然后將鋼柱下放到距離安裝面40～100mm的位置，與準(zhǔn)基準(zhǔn)線對(duì)準(zhǔn)，并指揮吊機(jī)下降，將柱插入到錨固螺栓中進(jìn)行臨時(shí)固定，在初步對(duì)鋼柱進(jìn)行校正后，其垂直度偏差保持在20mm以內(nèi)即可進(jìn)行起重機(jī)脫鉤，繼續(xù)按此方法吊裝其余所有柱，具體如圖1所示。

圖1 鋼柱吊裝

在放好首層鋼柱后，利用柱底板的螺母對(duì)整塊鋼柱的標(biāo)高進(jìn)行調(diào)整，精度可達(dá)到±1mm以內(nèi)。在柱底板下方留出一定的空隙，可使用微膨脹、高強(qiáng)度及無(wú)收縮砂漿填實(shí)。

3.2 鋼梁吊裝

鋼梁吊裝時(shí)，需進(jìn)行試吊并及時(shí)調(diào)整吊點(diǎn)位置，在進(jìn)行試吊時(shí)要緩慢將鋼梁升起，做到各個(gè)吊點(diǎn)可均勻受力，并在達(dá)到要求后吊升至設(shè)計(jì)位置，然后人工在地面上拉動(dòng)預(yù)先扣在大梁上的控制繩，轉(zhuǎn)動(dòng)到位后，即可使用板鉗對(duì)柱梁的孔位進(jìn)行確定，并使用高強(qiáng)度的螺栓固定好。第一榀鋼梁就位后設(shè)置4根臨時(shí)固定纜風(fēng)繩，第二榀鋼梁就位后利用水平支撐及連系梁與第一榀鋼梁加以臨時(shí)固定，利用水平支撐、剪刀撐調(diào)整梁柱軸線及垂直度穩(wěn)固整個(gè)節(jié)間。將該節(jié)間設(shè)置為固定跨，以方便后續(xù)鋼梁安裝過(guò)程中梁柱安裝調(diào)整。

在吊裝鋼梁時(shí)還須對(duì)鋼柱進(jìn)行復(fù)核，此時(shí)一般采用葫蘆拉鋼絲繩纜索進(jìn)行檢查，待大梁安裝完后方可松開纜索。對(duì)鋼梁中心線也必須控制，使鋼梁與柱兩端中心線等值偏差，這樣各跨鋼梁均在同一中心線上。

根據(jù)以上施工工序安裝完第一節(jié)后再安裝第二節(jié)，待第二施工區(qū)域完成后為加快施工進(jìn)度，第一、三區(qū)同時(shí)施工。

3.3 合龍順序

3.3.1 合龍方案

通過(guò)對(duì)合龍發(fā)生的季節(jié)進(jìn)行認(rèn)真分析后，合龍過(guò)程的溫差變化在±8℃，因此采取以下3種合龍順序：①先對(duì)縱向3個(gè)溫度區(qū)段的鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行合龍，接著對(duì)橫向的兩個(gè)溫度區(qū)段進(jìn)行合龍，最后對(duì)合龍段混凝土樓板施工；②先對(duì)橫向的2個(gè)溫度區(qū)段進(jìn)行合龍，接著對(duì)縱向3個(gè)溫度區(qū)段的鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行合龍，最后對(duì)合龍段混凝土樓板施工；③先對(duì)2層混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行合龍，接著對(duì)縱向3個(gè)溫度區(qū)段的鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行合龍，再對(duì)橫向的2個(gè)溫度區(qū)段進(jìn)行合龍，最后對(duì)合龍段混凝土樓板施工。

3.3.2 分析不同合龍順序

使用合龍順序①進(jìn)行施工時(shí)，伴隨著縱向溫度區(qū)段的合龍，廠房在兩個(gè)方向上的溫度變形會(huì)不斷增加，應(yīng)力也會(huì)增加。使用合龍順序②進(jìn)行施工時(shí)，鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)力與橫向溫度區(qū)段合龍前進(jìn)行比較，呈現(xiàn)出減小的趨勢(shì)。究其原因，主要是合龍前，此處鋼柱位于角部，縱向兩個(gè)方向的溫度變形會(huì)給其造成影響，在橫向溫度區(qū)段鋼結(jié)構(gòu)合龍以后，此處鋼柱位于角部中部位置，縱向溫度變形會(huì)給其造成嚴(yán)重影響。使用合龍順序③進(jìn)行施工時(shí)，先合龍2層混凝土結(jié)構(gòu)，在同樣的溫度差情況下，廠房?jī)蓚€(gè)方向上的溫度變形與結(jié)構(gòu)完全合龍后的變形值比較接近，應(yīng)力也是這樣的情況。在合龍縱向溫度區(qū)段時(shí)，在溫差的影響下，廠房的應(yīng)力峰值與變形不明顯。

經(jīng)過(guò)對(duì)以上3種情況的詳細(xì)分析，合龍順序③最合理，在鋼結(jié)構(gòu)溫度區(qū)段內(nèi)，橫向溫度區(qū)段先進(jìn)行合龍，縱向溫度區(qū)段后進(jìn)行合龍。

3.4 焊接施工

焊接前施焊人員必須詳細(xì)查看圖紙和焊接工藝，對(duì)焊接設(shè)備進(jìn)行檢查；施焊人員對(duì)上道工序進(jìn)行檢查，如材料規(guī)格、坡口類型及尺寸、材料變形情況等，如發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，應(yīng)及時(shí)反映并停止施焊。焊接施工后進(jìn)行自檢，合格后，焊接人員應(yīng)對(duì)所焊接的焊縫進(jìn)行標(biāo)識(shí)（如打鋼印），以便焊縫具有可追溯性。焊縫的焊波應(yīng)均勻，焊道與焊道、焊道與母材間過(guò)渡平滑，飛濺殘留物和藥皮必須清理干凈，焊縫表面不得有裂紋、焊瘤等缺陷。一、二級(jí)焊縫不得有表面氣孔、夾渣、弧坑裂紋、電弧擦傷等缺陷；且一級(jí)焊縫不得有咬邊、未焊滿、根部收縮等缺陷。焊縫要外形均勻、成型較好。

3.5 合龍監(jiān)測(cè)

在施工過(guò)程中，在鋼框架結(jié)構(gòu)的相應(yīng)位置設(shè)置54個(gè)測(cè)溫點(diǎn)。在兩層合龍間的鋼結(jié)構(gòu)鋼柱和腹桿上設(shè)置測(cè)溫點(diǎn)，從而有效地將本體溫度反映出來(lái)。

成立專門的測(cè)溫小組，每隔1h檢查一次，并做好記錄，主要的測(cè)溫設(shè)備是傳感測(cè)溫儀和紅外線測(cè)溫儀。對(duì)結(jié)構(gòu)本體溫度和環(huán)境溫度進(jìn)行分別統(tǒng)計(jì)，比較本體溫度和環(huán)境溫度。該工程的內(nèi)部鋼結(jié)構(gòu)比較長(zhǎng)且比較大，因此外界溫度要比本體溫度高。當(dāng)外界溫度達(dá)到設(shè)計(jì)基準(zhǔn)溫度值后，需對(duì)溫度變化情況進(jìn)行記錄和比較，從而繪出準(zhǔn)確的溫度變化曲線圖。通過(guò)對(duì)天氣情況的分析，確定出詳細(xì)的合龍窗口期。

4 結(jié)語(yǔ)

以實(shí)際工程為例，詳細(xì)分析了超長(zhǎng)超寬鋼框架結(jié)構(gòu)的實(shí)際情況，對(duì)屋面進(jìn)行整體吊裝施工，有效避免了合龍帶屋面處理不當(dāng)及二次施工不合理出現(xiàn)的滲漏情況，通過(guò)對(duì)合龍溫度進(jìn)行有效控制，使鋼結(jié)構(gòu)的合龍時(shí)間顯著縮短，同時(shí)也減少了混凝土合龍段施工時(shí)間，提高了鋼框架結(jié)構(gòu)的施工效率。