雙體多腔室組合巨柱施工技術分析

云南電網有限責任公司德宏梁河供電局 李明星

巨型結構體系在超高層建筑中有著極為廣泛的應用，能夠進一步展現出其材料性能優勢，但結合實際情況來看，雙體多腔室組合巨柱施工在實際應用的過程中，仍面臨著多方面影響因素，基于此對其展開深層次的探索。

1 研究背景

現如今，我國經濟發展速度得到了前所未有的提升，在這一時代背景下，超高層鋼結構較之以往也有了進一步的發展。對于當前我國所具有的超高層建筑來說，其較常應用的組合多腔室巨柱大多屬于單體巨柱，具體指的是通過隔板對現有的單個巨柱進行劃分，進而使其內部分成多個腔室。本文所述的工程使用的為雙體多腔室組合巨柱，其主要指的是采用兩個多腔室巨柱組合形成的一個巨柱，其不僅僅包含著巨柱單體中的腔室，與此同時，其在兩個巨柱相組合時，其柱外還涉及到肋板和隔板組合而成的腔室。多腔室巨柱本身在實際應用的過程中便面臨著多種局限性，具體包括運輸困難、有著較大的焊接應力、焊縫相對集中以及操作空間過于狹小等，而在將兩個多腔室巨柱組合起來之后勢必會進一步加劇上述問題，所以應當積極采取相應的措施對其進行妥善解決。

2 雙體多腔室組合巨柱施工技術的實踐應用探究

2.1 總體方案

在某工程中，工作人員通過綜合考慮施工成本以及工程進度等多方面影響因素，決定將一個ZSL2700塔式起重機安裝于主塔樓施工核心筒南側，其臂長為50米，最大和最小回轉半徑吊重分別是45t和100t。與此同時，工作人員在施工現場架設了一臺XGC260履帶式起重機，在此基礎上輔助開展遠端組合巨柱吊裝以及構件卸車等工作。結合上文所述的多方面內容，從人體工程學原理出發，為焊接操作工位空間提供充足的保障，盡可能避免其同薄弱環節相接觸。在本工程的雙體多腔室組合巨柱方面主要使用的是橫向和豎向綜合分段的方式，與此同時，還要合理實現對于分段巨柱單元長度和質量的控制，將其分別控制在4米和60t范圍之內。工作人員在對巨柱進行制作的過程中，工作人員需要立足于構件在主體焊縫融透方面的具體要求，并結合構件的實際長度，根據長度的1.5‰-2‰對焊接收縮余量進行適當加放。若想進一步確保巨柱上端口有著良好的平整度，應當在對5毫米端銑余量進行加放，除此以外，工作人員需要充分明確相關試驗報告中所涉及到的連接形式，并按照企業坡口標準進行構件坡口的開設工作。對于巨柱的整體裝焊工作來說，需要有氣保焊作為其基礎，接下來再通過埋弧焊接機實現對其的填充和蓋面，在焊接過程中，每次都要由中間向兩側按照次序展開焊接工作，這樣便能夠有效減少殘余應力，進而高效實現對于其焊接變形的控制。等到完成整體的裝焊工作之后，便要實施對于牛腿的定位焊接工作，要注意的是，工作人員需要注重對于牛腿間隔尺寸的合理把控，若是發現其存在偏差便要第一時間采取優化調整措施，確保其尺寸能夠同設計圖紙的要求相適應[1]。

2.2 施工流程

2.2.1 施工準備

為保障后續施工的合理性和有效性，工作人員應當高質量完成好相應的施工準備工作，對構件本身的受力特點以及零件特征等進行詳細分析，并充分結合相應的設計圖紙，對裝焊工藝卡進行編制，接下來則要明確各個零部件組裝的要求和焊接流程等。工作人員在正式開展構件組裝工作之前，需要對相關技術文件、組裝工藝以及施工詳圖展開全方位的探究，并在此基礎上對科學有效的施工設備以及施工場地進行選擇，這樣便能夠在極大程度上保障準備工作的質量和效率，進而提升構件加工的實際成效。工作人員在進行鋼結構制作之前，需要進一步明確制作廠條件、施工詳圖以及設計文件的相關要求，并完成對于制作工藝的編制，確保制作工藝書中能夠實現對于各類標準的全面覆蓋，具體包括相關工作人員的資質證明、工藝裝備和焊接設備、生產場地布置要求以及質量保證體系等。在正式進入到構件組裝步驟之前，需要先同組裝人員之間展開技術交底工作，具體內容涉及到操作規程、組裝工藝以及施工詳圖等技術文件，組裝人員事先需要全面落實對于各零部件編號、實物以及清單等的檢查，以保障其實物能夠同圖紙相適應。工作人員在對組裝順序進行確定的過程中需要綜合考慮其所應用的組裝工藝，立足于具體的設計要求、連接方式、焊接順序以及構件形式等相關內容明確具體的組裝工藝。

2.2.2 鋼板矯平

在處理好施工準備的各項事宜之后，相關工作人員應當針對鋼材表面所存在的波浪形、扭曲、彎曲以及不平等缺陷展開相應的矯平工作，否則便會在極大程度上對成品、零部件加工以及下料等工作的實際質量造成負面影響，所以，在正式進入到下料、切割以及加工成型步驟之前需要針對那些變形超差的鋼材采取良好的矯正措施。通過對于鋼板所實施的矯平工作，能夠促進氧化皮產生松散現象進而部分脫落，此舉能夠為后續所開展的預處理工作創造良好的條件，工作人員在進行矯正時應當適當應用矯枉過正的手段對回彈問題進行處理，針對鋼板彎曲所進行的矯正需要先對變形部位進行定位，按照先急彎后慢彎的順序進行矯正，這樣便能夠在原有的基礎上促進矯正精確度以及工作成效的提升。在完成矯正工作之后，要保障其鋼材的表面沒有明顯的損傷和凹痕，與此同時，工作人員應當加強對于劃痕深度的控制，確保其能夠控制在0.5毫米范圍之內，并且不會在允許負偏差1/2以上。而在完成鋼板矯正之后，其允許偏差應當能夠同現行相關固定要求相適應。

2.2.3 下料切割

切割工作開展的實際成效對于后續工作的質量有著重要影響，而厚板切割更是直接關系到成品的質量，在正式開展鋼材切割工作之前，工作人員需要對區域表面展開全面的清理工作，在切割階段，工作人員應當綜合考慮切割氣體、鋼材厚度以及設備類型等相關因素對適當的工藝參數進行選用。而在完成切割工作之后則需要妥善清理好其所存在的毛刺以及飛邊等問題。在下料切割環節，工作人員需要靈活實現對于數控以及直條多頭切割機的應用針對巨柱零件展開精密下料工作，這樣便可以進一步減少切割工作對于主體鋼材所造成的負面影響。接下來，操作人員需要使用電動砂輪機對全部切割面展開打磨工作，以保障零件邊緣加工的有效性，充分適應在壓桿曲線以及邊緣應力取值方面的相關要求。在切割下料的過程中需要對相應的偏差值展開全面嚴格的控制工作，以提升下料工作開展的精確程度，進而從根本上促進零件加工質量以及效率的提升。

2.2.4 地面線型設置

底樣線型將會在極大程度上對構件加工精度造成影響，所以工作人員應當全面考慮構件類型，并結合其具體的外形尺寸等相關因素，按照1:1的比例，將構件實樣放置在組裝平臺之上，然后便要在投影定位線的基礎上對其展開分別組裝工作，進而最終生成相應的構件。使用鋼針在組裝平臺上劃出構件中心線，同時還要定位為標高線、輪廓線以及斷面位置線等各種基準線，在放地樣之前需要妥善清理相應的組裝場地，確保其所使用的零部件都能夠按照相應分類標準和要求進行堆放，而各種設備以及工具等都能夠得到有序地擺放，并充分保障場地整體的清潔度和整潔性[2]。

2.2.5 胎架設置

在胎架設置方面，應當通過對于數控的應用實現對于胎架模板的精密切割，進而為組裝的精確度提供充足的保障。工作人員需要基于平臺上的模板進行定位線的設置，完成搭設模板的工作，與此同時，應當合理控制在胎架模板上標高平整度，確保其能夠維持在1毫米范圍之內，并高質量修正超差。若想保障塔架的實效性，應當確保其具有充足的強度以及剛度，在完成胎架設置工作之后應當對其進行全方位的驗收工作，在驗收合格之后便可以正式投入使用。相關操作人員需要通過對于銑邊機的應用對胎架模板表面進行銑平，在完成組裝工作之后，則應當使用水平尺對胎架上表面進行校平，充分保障其平整度，使其能夠滿足設計要求。工作人員需要對構件整體展開精密的計算工作，并立足于組裝需要進行胎架設計，充分保障胎架應有的適用性、可靠性以及牢固性。與此同時，胎架本身應當有充分的強度和剛度，并強化落實對于水平度以及標高的誤差，確保其誤差能夠有效維持在1.5毫米范圍之內，質檢員需要全方位開展對于地樣以及胎架的驗收工作，確保其合格之后才能夠進入到下一步工作。

2.2.6 巨型柱安裝

在巨型柱安裝方面，預拼裝是其中不可或缺的組成部分，其巨型柱有著多樣化的腔體形式，在構造方面存在較高的復雜度，而且巨型柱在外形尺寸方面產生了較多的變化，若是采用高空原位拼裝技術對構件進行安裝則面臨一定的難度，并且有著相對較高的控制精度要求。若想確保現場施工的科學性與合理性，在構件正式進入到施工現場之前，需要靈活使用三維軟件對其進行模擬拼裝，并結合工廠實體預拼裝的形式，高質量實現對于安裝精度的控制，促使構件在正式進入到施工現場之后能夠精確就位。結合實際情況來看，模擬拼裝控制點數值都屬于理論值，所以并不會涉及到現場接口處焊縫間隙的相關內容。具體可以使用拼裝臨時嵌補塊的方式對坡口和間隙進行找平，進而保障托座現場接口能夠達到零間隙對接的效果，此舉不僅能夠進一步提升構件制作的精確度，還可以為高效控制現場對接處間隙奠定堅實的基礎。

除了預拼裝以外，相關工作人員還要加強對于現場安裝的重視，本工程中巨型柱有著多腔體截面，在原有的基礎上對其進行劃分，使其成為4段，工作人員應當先對田字形構件進行安裝，然后再安裝工字形構件，使得4根巨型柱轉換成為8根田字形構件的形式，而在柱外形截面則原本的六邊形逐漸轉變成五邊形和四邊形的形式，與此同時，其柱截面也呈現出逐漸變小的特點。在保障其能夠滿足吊重要求的基礎上對巨型柱展開橫向分節，并對其進行逐節安裝，本工程所涉及的巨型柱，分段分節的最大重量和最小重量分別是44t和13.3t，結合實際情況來看，巨型柱分段分節有著較大的重量，所以工作人員主要是對兩臺M1280塔式起重機進行使用展開相應的吊裝工作，與此同時還需使用兩臺M900D塔式起重機起到一定的輔助作用。在實際進行吊裝的過程中，工作人員需要對巨型柱構造進行明確，并在全面了解其分段分節情況的基礎上將巨型柱安裝劃分成兩個環節。

其一便是針對F006層以下巨型柱構件所開展的安裝工作，這一過程中的巨型柱屬于六邊形異形多腔體機構，其截面超大，并且有著較大的重量。當完成對于巨型柱的豎向分解之后，需要在其橫向位置展開再次的分段，最終分別形成兩個工字型構件和田字形構件，具體指的是單根巨型柱的每一節總共包括4個構件。工作人員在開展安裝工作的過程中需要先對2個田字形構件進行安裝，接下來再于兩側實現對于工字形構件的橫向插入。在完成4個構件的安裝工作之后，工作人員需要通過對于坐標法和垂直度法的組合應用展開整體測量工作，并對該節構件的外輪廓尺寸進行優化校正。使其能夠同相關設計要求相符合，在確保其合格之后便可以進入到后續的焊接步驟。

其二便是F007-F106層，這一階段的構件有著相對較小的截面尺寸，逐漸從原本的六邊形構件轉化成四邊形構件，與此同時，其巨型柱還會由四根轉變成8根，其分段分節只涉及到豎向分節，在完成構件的安裝工作之后，則需要在坐標法＋垂直度法的基礎上對該構件進行測量和校正，確保其合格之后，便可以對其進行焊接。工作人員在該階段正式進行巨型柱安裝工作之前，需要構建起相應的操作平臺，按照相應的階段展開安裝工作。若想進一步實現對于焊接中沉降變形現象的合理控制，工作人員應當事先對其展開科學的分析和預測工作，同時還要結合實際情況完成變形預調值的制訂。

2.2.7 焊接

焊接工作直接關系到雙體多腔室組合巨柱施工的合理性，所以工作人員應當加強對于焊接環節的重視，在實際開展焊接工作的過程中采用單根構件對接焊和整體對稱焊接有機結合的手段。在節點焊接時需要有效將對稱以及分段的焊接方式結合起來。對于巨型柱來說，其焊接工作的開展需要按照先立后橫以及先內后外的順序，使用焊接約束支撐，與此同時還要在此過程中使用合理的智能溫控措施，這樣便可以有效減少局部拘束應力以及焊接變形問題。工作人員在焊接中需要實時動態地監控其結構標高、垂直度以及水平度。因為其節點焊縫整體呈現出超厚以及超長等特點，所以在實際進行施工的過程中需要從具體的要求出發，將拘束板設置在臨時連接板上實現對其的剛性固定，強化落實其焊接變形的控制，針對焊縫采用多道、薄層以及窄道等焊接方法。工作人員需要使用鋼柱外壁后焊的方式，充分發揮出焊口縫隙的作用，為柱腔中良好的空氣循環提供保障，在正式進入到焊接環節之前，工作人員需要實現對于電腦自動控溫技術以及電加熱技術的靈活應用。該工作對于工作人員的專業度有著較高的要求，所以焊工在操作之前需要先對其進行焊接工藝評定，在保障其專業水平和素質之后才可以上崗。相關工作人員應當妥善完成對于完成好焊接約束支撐的相關事宜，按照每隔1米的距離，將焊接約束板設置在焊縫的位置。在實際進行焊接施工時工作人員需要加強對于機器人焊接以及自動焊接等工藝的應用，在焊接洞口對排氣扇、安全繩等相關措施進行有效設置，合理使用爬升式焊接操作平臺，相對于以往所使用的重型焊接操作平臺來說，能夠有效減少對于塔式起重機的過度應用，可以達到減少工期消耗的效果。

綜上所述，強化對于多腔室組合巨柱施工技術的應用，能夠有效提升超高層建筑結構體系的科學性與合理性，對于其整體后續高效投入運行有著積極的促進作用。因此，相關研究人員應當加強對其的重視，為其應用成效的提升創造良好的條件。