高 銘，王 軍

（浙江東南網(wǎng)架股份有限公司，浙江 杭州 311200）

0 引言

鋼結(jié)構(gòu)具有自重較輕、可靠性較高和抗震性、抗沖擊性好等優(yōu)勢(shì)，其不僅安裝方便，也有效地提升了建筑工程的施工效率。但施工單位的資質(zhì)、能力及現(xiàn)場(chǎng)施工環(huán)境等因素會(huì)影響到鋼結(jié)構(gòu)施工工藝、施工效果，因此針對(duì)鋼結(jié)構(gòu)加工及安裝技術(shù)進(jìn)行分析，對(duì)提升鋼結(jié)構(gòu)建筑物的安裝質(zhì)量、工藝有著重要的意義。

1 工程概況

本建筑工程為海洋科技文化中心，鋼結(jié)構(gòu)分為主體鋼結(jié)構(gòu)、報(bào)告廳鋼結(jié)構(gòu)。其中，主體鋼結(jié)構(gòu)有7層，地上6層、地下1層，報(bào)告廳鋼結(jié)構(gòu)有2層，地上2層、無(wú)地下層。整體建筑結(jié)構(gòu)形制是鋼框架結(jié)構(gòu)，在報(bào)告廳位置還有桁架結(jié)構(gòu)。其中，主體鋼結(jié)構(gòu)總尺寸是134.4 m×34.5 m×24.0 m，柱網(wǎng)尺寸是8.4 m×10.0 m；報(bào)告廳總尺寸是36.6 m×26.4 m×14.0 m，柱網(wǎng)尺寸是8.4 m×6.4 m。該建筑工程的整體鋼結(jié)構(gòu)是鋼框架—支撐結(jié)構(gòu)，中間位置用的是鋼梁、矩形鋼管砼柱。

2 鋼結(jié)構(gòu)加工制作工藝及方法

2.1 鋼結(jié)構(gòu)深化設(shè)計(jì)

鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有兩個(gè)階段設(shè)計(jì)法，分別是鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖、鋼結(jié)構(gòu)詳圖。若兩個(gè)階段的出圖合理，工程質(zhì)量會(huì)得到很好的保障，施工也更方便。一般而言，鋼結(jié)構(gòu)深化設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是內(nèi)部復(fù)雜節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)，本工程則要考慮到鋼結(jié)構(gòu)剛度、強(qiáng)度設(shè)計(jì)要求，通過(guò)分析節(jié)點(diǎn)連接工藝來(lái)確定各節(jié)點(diǎn)的形式及連接方法[1]。

深 化 設(shè) 計(jì) 應(yīng) 用ANSYS、MIDAS、PKPM、XSTEEL和CAD等軟件，設(shè)計(jì)的步驟依次是構(gòu)建整體模型、拼裝分段、加工制作分段、分解構(gòu)建和節(jié)點(diǎn)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)說(shuō)明、深化詳圖。在構(gòu)建整體模型中，需根據(jù)圖紙要求做統(tǒng)一軸網(wǎng)，根據(jù)構(gòu)件規(guī)格設(shè)規(guī)格庫(kù)，并在構(gòu)件前標(biāo)上編號(hào)，便于后期加工及安裝時(shí)尋找。在具體的建模時(shí)則要考慮到施工圖、現(xiàn)場(chǎng)安裝條件，由專人校核模型準(zhǔn)確性，避免各鋼構(gòu)件發(fā)生碰撞。應(yīng)用軟件出圖功能可自動(dòng)生成深化圖紙，再對(duì)圖紙尺寸、焊縫、構(gòu)件方面做修改調(diào)整，保證深化圖紙的美觀簡(jiǎn)潔。

2.2 鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的制作加工

本工程的工程量較大，構(gòu)件結(jié)構(gòu)形式分成箱形、“H”形，現(xiàn)對(duì)這兩種構(gòu)件制作加工工藝做探討。

2.2.1 箱形構(gòu)件制作加工工藝

在本工程中，箱形構(gòu)件制作加工工藝分為6個(gè)工序，分別是零件下料及拼板、橫隔板及工藝隔板的組裝、腹板部件組裝及橫隔板焊接、上側(cè)蓋板部件組裝、焊接與矯正、構(gòu)件端面銑削加工，具體見(jiàn)表1。

表1 箱形構(gòu)件制作加工工藝

2.2.2 “H”形構(gòu)件制作加工工藝

“H”形構(gòu)件在加工前要做好矯正，以此消除掉鋼板軋制應(yīng)力，保證表面致密性，具體的加工工藝見(jiàn)表2。

表2 “H”形構(gòu)件制作加工工藝

3 鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的安裝技術(shù)實(shí)踐應(yīng)用

本項(xiàng)目鋼結(jié)構(gòu)主要包括A樓、B樓和C樓；在土建單位施工地下室底板和頂板時(shí)，及時(shí)配合進(jìn)行鋼柱柱腳、地下鋼柱、樓梯和門(mén)洞預(yù)埋，柱腳錨栓澆筑完成，待強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求后即可進(jìn)行二段鋼柱安裝，然后逐層安裝鋼梁和樓承板[2]。結(jié)構(gòu)吊裝平面布置圖如圖1所示。

圖1 結(jié)構(gòu)吊裝平面布置圖

3.1 預(yù)埋件安裝施工

在本工程中，預(yù)埋件的埋件形式為預(yù)埋錨栓、鋼板的組合結(jié)構(gòu)，考慮到部分埋件的重量大，將使用1臺(tái)TC7020或1臺(tái)7025塔吊完成工程施工。在具體施工時(shí)要注意鋼柱地腳錨栓埋設(shè)精度，核查預(yù)埋錨栓軸線、錨樁伸出長(zhǎng)度，校正及修復(fù)好變形地腳錨栓[3]。在調(diào)整標(biāo)高時(shí)要用到墊塊組疊合的方式，墊塊放在鋼柱底部，等到鋼柱就位后再做適當(dāng)調(diào)整。由于錨栓水平偏差和混凝土澆筑情況相關(guān)，在澆筑混凝土?xí)r可分層澆筑，為避免錨栓跑位，需在振搗混凝土?xí)r避免振搗器卡于鋼筋之上。

3.2 鋼柱安裝施工

3.2.1 鋼柱安裝施工方法

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工計(jì)劃部署及塔吊布置情況，對(duì)塔吊實(shí)際卸貨和起重能力做分析，而后再對(duì)鋼柱做合理分段，確保鋼柱正常施工。鋼柱重量為7.5 t，100 t汽車吊臂長(zhǎng)為60 m，能吊重9.1 t，能夠滿足實(shí)際起重安裝要求。上部鋼結(jié)構(gòu)施工一區(qū)及施工二區(qū)待頂板施工完成且混凝土強(qiáng)度達(dá)到100%后使用4臺(tái)50 t汽車吊由A-17軸線往A-1軸線方向進(jìn)行立體吊裝施工，塔吊配合吊裝鋼梁。施工三區(qū)在一區(qū)及二區(qū)完成后用100 t汽車吊由中間往兩邊進(jìn)行施工，報(bào)告廳采用25 t汽車吊進(jìn)行吊裝施工[4]。

3.2.2 鋼柱吊裝過(guò)程

在主體鋼結(jié)構(gòu)地下室內(nèi)的鋼柱吊裝過(guò)程中，由于鋼框架梁還未安裝，鋼柱要設(shè)4道纜風(fēng)繩做固定。千斤頂對(duì)鋼柱做校正，確保柱腳對(duì)中，而后再用經(jīng)緯儀對(duì)鋼柱垂直度做觀測(cè)，并與預(yù)埋分段做焊接。

在鋼柱吊裝前要清理掉鋼柱底面和鋼柱頂面的灰土，使得上下節(jié)鋼柱能夠緊密對(duì)接。雙夾板與臨時(shí)螺栓要對(duì)柱腳4組臨時(shí)連接板做固定，焊接完成到2/3便可割除。鋼柱吊裝還要注意反向偏移回歸原位，逐節(jié)糾偏，避免因累積誤差帶來(lái)更多問(wèn)題。等到鋼柱吊裝完成之后，把活動(dòng)夾板插進(jìn)安裝耳板上，連好連接夾板。之后再拉斜撐或用纜風(fēng)繩固定鋼柱，等到鋼柱吊裝完成再做初校。

3.2.3 鋼柱垂直度校正

鋼柱安裝垂直度也需要做出整體考慮，可用倒鏈、鋼絲繩把鋼柱向著相同方向牽引以做校正，這時(shí)需要用經(jīng)緯儀做定位。鋼柱安裝時(shí)再通過(guò)全站儀定位復(fù)測(cè)不同對(duì)接點(diǎn)，等到校正無(wú)誤后再用鋼卷尺量一下兩鋼柱間距，保證數(shù)據(jù)無(wú)誤再做下一道工序。在柱頂面標(biāo)高的控制上，要用水準(zhǔn)儀觀測(cè)柱頂標(biāo)高來(lái)調(diào)整偏差，如存在偏差則采取加高或切割襯墊板的方式。

3.3 鋼梁安裝施工

鋼梁連接方式是栓焊連接和高強(qiáng)螺栓連接，在鋼梁吊裝時(shí)用普通螺栓，安裝時(shí)則換成高強(qiáng)螺栓。

鋼梁安裝要點(diǎn)：如果是同平面鋼構(gòu)件，從內(nèi)向外對(duì)稱吊裝；如果是立面上鋼構(gòu)件，則從下而上安裝。每天安裝完成的鋼柱要用鋼梁連接，不能連接則用纜風(fēng)繩做固定。吊裝開(kāi)始前要選好吊點(diǎn)，起吊后構(gòu)件不可變形。鋼梁吊到預(yù)定位置后，要認(rèn)真查看連接板和梁的方向，避免梁下垂，梁的兩端位置要安裝好螺栓。

在主梁與次梁上平面居于同水平面時(shí)，用沖頭直接在連接板孔眼位置打入高強(qiáng)螺栓，同時(shí)為保證整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，要先對(duì)頂層梁做固定，而后做下層梁，最后做中間梁。在完成鋼梁安裝后，要注意連接板與鋼梁貼合方向的檢查。

3.4 轉(zhuǎn)換桁架安裝施工

轉(zhuǎn)換桁架安裝施工要通過(guò)塔吊逐塊吊裝的方式進(jìn)行安裝，安裝施工步驟為先主后次、先下后上。對(duì)于之前已經(jīng)安裝好的構(gòu)件，因?yàn)闊o(wú)法與周邊結(jié)構(gòu)形成整體構(gòu)造，可先用纜風(fēng)繩做固定?；诒竟こ痰膶?shí)際施工特征，轉(zhuǎn)換桁架吊裝的兩側(cè)立柱分成2部分吊裝，腹桿、上弦分成8部分吊裝，下弦分成4部分吊裝，其他位置在對(duì)應(yīng)分塊吊裝完成再補(bǔ)缺。整個(gè)施工內(nèi)容有桁架腹桿、桁架上弦、桁架下弦和水平連系構(gòu)件，這些構(gòu)件吊裝和鋼梁吊裝用的工藝是一樣的，可參照施工。

4 鋼結(jié)構(gòu)連接施工技術(shù)

鋼結(jié)構(gòu)連接施工技術(shù)有焊接、螺栓、栓焊3種，其中焊接是最直接的連接方式，構(gòu)造簡(jiǎn)單、適用范圍廣。焊接也有缺點(diǎn)，如對(duì)鋼材材質(zhì)、焊接工藝有較高要求，其質(zhì)量易受到外界施工材料的影響。螺栓分為普通螺栓和高強(qiáng)度螺栓兩種。普通螺栓操作簡(jiǎn)單，但容易滑移，應(yīng)用范圍受限；高強(qiáng)度螺栓安裝煩瑣，要有特質(zhì)扭矩扳手，但能夠承受動(dòng)荷載，韌性強(qiáng)。栓焊則集合了焊接、螺栓的優(yōu)點(diǎn)，連接更為緊固[5]。

在本工程中，鋼結(jié)構(gòu)的接頭偏多，故大多數(shù)用的是高空焊接。在現(xiàn)場(chǎng)焊接焊縫上，則采用立焊、水平橫焊、支撐對(duì)接斜立焊等方式。為應(yīng)對(duì)厚板焊接的變形問(wèn)題，實(shí)施了CO2氣體保護(hù)半自動(dòng)焊成套技術(shù)。在具體的焊接形式上，上下樓的鋼柱用的是連接耳板做固定再做焊接；樓層處翼緣板用對(duì)接焊接，腹板用高強(qiáng)螺栓連接；四周主梁翼緣用高空焊接，腹板用高強(qiáng)螺栓連接。在處理“H”形鋼梁焊接工序上，要先下翼板后上翼板，焊接要在同鋼柱位置鋼梁的一端，等到直焊縫的溫度達(dá)到常溫之后再處理另一端，不能同時(shí)開(kāi)焊。事后在檢查焊縫時(shí)要注意用量具、放大鏡認(rèn)真檢查，焊縫金屬表面焊波需均勻，焊縫尺寸也要在焊接規(guī)定之內(nèi)。

5 結(jié)語(yǔ)

近年來(lái)，鋼結(jié)構(gòu)建筑在我國(guó)取得了較快的發(fā)展，已應(yīng)用在多個(gè)現(xiàn)代建筑工程中。鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)在于施工工期短、安裝方便快捷，但由于施工現(xiàn)場(chǎng)的鋼結(jié)構(gòu)加工、安裝技術(shù)不到位，鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用效果并不佳。事實(shí)上，在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與安裝時(shí)不僅要考慮到安全、美觀、實(shí)用，更要注意細(xì)節(jié)上的把握。本文闡述了鋼結(jié)構(gòu)加工制作工藝及方法，探討了鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的安裝技術(shù)實(shí)踐應(yīng)用。工程實(shí)踐證明，本文提到的鋼結(jié)構(gòu)加工及安裝技術(shù)是切實(shí)可行的，能夠有效節(jié)約成本、提高經(jīng)濟(jì)效益。