吳 夢

(中鐵四局集團建筑工程有限公司，安徽 合肥 230022)

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談站房工程細長漸變錐形截面柱施工技術

吳 夢

(中鐵四局集團建筑工程有限公司，安徽 合肥 230022)

結合宜昌東站站房工程實例，介紹了細長漸變截面鋼柱深化設計要點，闡述了其施工工藝流程及技術實施方案，并針對施工中遇到的難題，提出了解決措施，達到了預期的施工效果。

站房，鋼柱，圓形截面，施工技術

1 工程概況

宜昌東站位于宜昌市伍家崗區(qū)城東大道、沿江鐵路、東站路圍合的區(qū)域，南臨宜昌市交通性干道城東大道和桔城路的交叉口，為宜昌標志性建筑，是長江三峽最大火車站，也是突出宜昌市世界水電旅游名城的城市窗口，是宜昌市的城市名片和城市文化的象征。該工程站房建筑面積23 491 m2，建筑總高度為36.00 m，共分為3層(底部為架空層)。本工程細長漸變錐形截面鋼柱共計14根，主要作為站房南立面網架屋面挑檐支撐系統(tǒng)，與屋面網架聯(lián)結成有機整體，實景見圖1。

2 深化設計

細長漸變截面鋼柱多采用分段漸變形式，底部基本為傳統(tǒng)圓柱狀，上部為圓臺狀漸變截面分段。設計往往僅標注各段截面高度及直徑(含頂部半球)。具體施工前，需根據選定的卷板機具規(guī)格、吊機型號等，進行深化設計，明確各加工段規(guī)格尺寸、拼接對中控制方式、相應吊點形式及位置等。

細長漸變截面鋼柱深化設計要點：深化設計的目的是，依據擬采用的加工機具及吊裝機具，明確實際加工分段及吊裝分段，細化吊裝質量控制措施，使成型后細長漸變截面鋼柱軸線定位、垂直度等控制參數符合設計、規(guī)范要求。

深化設計是在原設計的基礎上進行的，以控制實體成型質量為目標，主要針對加工及吊裝各項參數、措施進行二次設計。深化設計要點如下：

1)加工分段尺寸依據卷板機規(guī)格確定，常用卷板機主要分為三輥卷板機及四輥卷板機，其卷板最大寬度一般為1.6 m～4 m。

2)出廠分段尺寸依據運輸車輛及吊機規(guī)格、吊裝方案確定。a.根據現場實際情況(吊機擬定位置、吊機至鋼柱設計位置之間距離、吊裝高度等)擬定吊裝方案，明確吊機規(guī)格，確定最大吊裝重量。b.依據最大吊裝重量，確定各分段最大高度。c.參考運輸車輛相關數據，確定實際出廠分段尺寸。

3)現場拼接對中一般采用上下段同一位置處增設耳板的方式控制。耳板拼接示意圖見圖2。

鋼柱基本為圓形截面，大致在圓周4等分點處設置耳板，各上下分段對應位置處各設置一塊，耳板具體位置依據加工車間內預拼裝實際情況確定。耳板設3個螺栓孔，現場拼裝時增設夾板，擰緊螺栓，使上下耳板位于同一直線段，通過四周耳板確保上下分段軸線對中。

4)吊點形式及位置需依據吊裝方案確定。吊點一般對稱布置，其位置處鋼柱結構需局部加強。

宜昌東站站房細長漸變錐形截面鋼柱設計高度19.95 m，原設計共5段。場內加工機械選用“液壓、微控水平下調式三輥卷板機”，卷板最大尺寸(厚度×寬度)：100 mm×4 000 mm，可卷制錐形管。吊機采用70 t汽車吊一臺，距鋼柱設計位置水平距離15 m，垂直距離9 m。深化設計后，共分4段加工出廠；現場預拼為2段(底部1.3 m及上部吊裝)。細長漸變錐形截面鋼柱立面示意圖見圖3。

3 施工技術方案及施工工藝

3.1 工藝流程

施工準備(含預埋件安裝)→場內加工→現場預拼→吊裝基礎段→吊裝上部結構(臨時固定)→拼縫焊接→涂裝→驗收。

3.2 施工準備

1)施工前，必須認真熟悉施工圖紙、規(guī)范及相關技術資料的技術要求，結合現場對施工圖進行深化設計。2)制定材料供應、機具配備與勞動力需求計劃，確保工程順利開工。3)編制加工、吊裝方案。4)鋼材需具有抗拉強度、伸長率、屈服強度和硫、磷、碳含量的合格保證并做冷彎試驗進場復試。5)焊工必須持證上崗，且需根據《焊接工藝評定》進行崗前培訓，培訓合格后方可上崗。

3.3 加工、安裝

1)廠內加工。場內加工前，需繪制加工圖，明確各加工段具體尺寸，尤其是變截面段板材下料長度及對應寬度。

板材滾圓主要采用卷板機，卷板機分三輥卷板機(對稱三軸及非對稱三軸)、四輥卷板機。其中，三輥卷板機彎板需進行預彎，預彎長度為L/2+(30～50)mm，分壓力機模壓預彎、托板預彎兩種。圖4a)為用壓力機模壓預彎；圖4b)為用托板在彎板機內預彎。

2)現場吊裝。現場吊裝分以下幾個步驟：預拼→吊裝基礎段→吊裝上部結構并臨時固定→拼縫焊接。a.預拼：出廠前，需針對加工成型的各分段進行預拼，并焊接對中固定耳板。進場后，依據現場場地，搭設胎架，在場地上每隔4 m放置一根150 mm×150 mm的木塊；將各段鋼柱吊到木塊上，并在對接部位搭設龍門架吊掛葫蘆；用葫蘆調節(jié)鋼柱的位置，待達到指定位置后，焊工用焊機將兩段鋼柱進行對接，直到鋼柱除基礎段外拼裝完成；然后探傷工對焊縫處進行二級探傷，并達到探傷要求。b.吊裝基礎段：基礎段吊裝前，需對埋件的標高進行復核，確保符合設計要求；復核錨栓位置、高低偏差；并在立柱基礎上彈出十字中心基準線；在基礎段上彈設標高基準線。吊裝時，主要采用全站儀(或經緯儀)控制基礎段垂直度，采用水準儀控制基礎段標高并對垂直度進行初步復核。全站儀控制基礎段垂直度時，需在十字中心基準線延長線位置同時采用2臺全站儀進行控制(2臺全站儀呈垂直方向布置)，全站儀對中基礎段出廠彈設的控制線(垂直于鋼柱截面)。基礎段垂直度及標高控制到位后，擰緊固定螺栓。c.吊裝上部結構并臨時固定：基礎段吊裝就位，擰緊固定螺栓后，方可吊裝上部結構。上部結構與基礎段對中，采用耳板固定的方式進行，并復核垂直度(方式同基礎段)。吊裝就位后，立即在耳板兩側安裝固定板，并擰緊螺栓，以臨時固定。d.拼縫焊接：拼縫焊接基本采用手把焊，均為一級焊縫，需做無損探傷。e.涂裝：根據設計要求，先將拼縫部位打磨平滑并涂刷封閉底漆，然后涂刷中間漆及防火漆、面漆。

3)檢查驗收。a.鋼柱安裝后首先檢查現場連接部位的質量。b.鋼柱安裝質量主要檢查鋼柱的垂直度。c.鋼柱底座的標高、軸線位移，經測量做出記錄。d.除銹、涂料：鋼柱安裝后檢查涂層干漆脫落情況，連接焊縫無焊渣、油污，除銹合格后方可補刷和涂刷涂料。涂層干漆膜厚度應符合設計要求或施工規(guī)范的規(guī)定。

4 關鍵技術

細長漸變錐形截面鋼柱因其設計為錐形截面，且設計高度較高，現場吊裝時無法采用傳統(tǒng)的鉛錘法等方式進行垂直度控制。

針對上述技術難點，在深化設計時提出如下解決方案：1)鋼柱加工出廠前，需提前預拼，并在封閉底漆上部彈設鉛垂線。2)現場吊裝時，通過在基座十字中心基準線延長線上架設成垂直角度的2臺經緯儀(或全站儀)對中鋼柱表面鉛垂線的方式進行垂直度控制。

5 施工成效

宜昌東站站房工程細長漸變錐形截面獨立鋼柱高共計14根，柱高19.95 m，作為站房南立面網架屋面挑檐支撐系統(tǒng)，造型獨特，其加工、吊裝、定位難度大。研究選定加工設備、吊機型號等，將鋼柱分4段加工，現場預拼為2段；現場拼接對中采用上下段同一位置增設耳板的方式控制，將圓形截面鋼柱圓周4等分點設置耳板，耳板設螺栓孔，現場拼裝時增設夾板，通過耳板確保上下段軸線；簡便有效的保證了細長漸變錐形截面鋼柱垂直度及施工質量，對類似工程施工具有一定借鑒作用。

[1] GB 50755—2012,鋼結構工程施工規(guī)范[S].

[2] 鮑廣鑑.鋼結構施工技術及實例[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2005.

Discussion on the construction technology of tenuous variable cone cross-section cylinder of circular building engineering

Wu Meng

(ChinaRailwayFourBureauGroupConstructionEngineeringLimitedCompany,Hefei230022,China)

Combining with the engineering example of Yichang east railway station circular building, this paper introduced the deepening design key points of tenuous variable cross-section steel column, elaborated its construction process and technology implementation schemes, and according to the difficulties encountered in construction, put forward the solving measures, reached the expected construction effect.

circular building, steel column, circular cross section, construction technology

2016-11-24

吳 夢(1981- )，男，工程師

1009-6825(2017)04-0122-03

TU745

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