桁架式鋼結構工程施工技術

張虎威

(山西省第三建筑工程公司，山西長治 046011)

隨著城市現(xiàn)代化建設的飛速發(fā)展，各類大型公共建筑設施越來越多地出現(xiàn)在我國的各大中城市。其中，以桁架式鋼結構應用最為廣泛。

桁架式鋼結構以其便于造型加工、施工快捷方便、現(xiàn)場濕作業(yè)少、施工組織靈活、結構安全度高、經濟適用性強等諸多優(yōu)勢，而獲得業(yè)內人士的廣泛認可，從而得以推廣與應用。

1 工程概況

潞城市體育場主、副看臺挑篷及塔架鋼結構工程，總建筑規(guī)模約5 533 m2，總噸位約213 t。

工程整體平面空間體形大，建筑面積達5 533 m2，屋面膜頂高度34 m，兩側桅桿高度達64.4 m，看臺內側周長約400 m，外圍周長達500多米，鋼結構總跨度200余米。

建筑形式:主、副看臺挑篷結構采用鋼管焊接空心球節(jié)點懸臂立體桁架，頂部采用膜結構制作;塔架結構采用鋼管空間三面體網格結構，并加纜索予以穩(wěn)定。

工程單榀構件噸位大，單體高度高，且安裝現(xiàn)場地形復雜，為我們制作、安裝造成了不小的困難，在施工中嚴格控制每道工序，確保工程的整體質量與安全。

2 工程特點分析

1)工程位于潞城市學府街東段路南，現(xiàn)場臨路，交通便利，地理位置優(yōu)越，施工用水、電已接通。2)工程的鋼結構軸線定位、標高作為重點監(jiān)控施工，確保標高、位置、質量符合要求。3)工程重點為鋼結構的制作、安裝，對于鋼構件的下料、除銹、拼裝、防腐均在工廠內完成，半成品運至安裝現(xiàn)場后進行組裝、吊裝。4)為確保鋼結構整體施工質量，我們在零部件加工、節(jié)點構件、拼裝焊接、構件吊裝等工序認真監(jiān)督施工。

3 工藝流程

材料采購報驗→放大樣→樣品拼胎→鋼構件下料→桿件調直、調平→在胎內點焊拼接→校正出胎→鋼構件預拼裝、焊接→鋼構件水平運輸、垂直吊運→鋼構件安裝、焊接、校正、固定→鋼構件防腐涂裝→驗收。

4 施工要點

4.1 測量放線

1)在安裝工程開工前，組織測量人員，復查預埋件的縱、橫軸線偏差及標高，并將各列線柱的復查數(shù)據(jù)作認真記錄。2)施工班組在施工中，以此數(shù)據(jù)作為構件安裝調整、找正的依據(jù)。

4.2 施工前的準備工作

1)技術準備:技術工藝文件是指導生產、施工的必備文件，加工前把各類技術資料收集整理，同時設計編制工藝流程;2)根據(jù)本工程制安及運輸?shù)男枰?，按工廠內預制和現(xiàn)場安裝兩個部分總體規(guī)劃，分別編制各工序的作業(yè)指導書或工藝卡;3)按施工組織設計要求，配齊施工所需的各種材料、用具及吊裝所用的各種吊繩，拉固纜風繩等。

4.3 鋼結構工程

1)對鋼結構材料提前進行各種型鋼的采購、報驗工作。材料的規(guī)格、型號、材質、強度、厚度必須符合設計要求。各種焊接材料、螺栓、防腐涂料應符合要求。

2)根據(jù)圖紙下料，切割前將鋼材表面切斷區(qū)域內的鐵銹、油污等清除干凈，鋼結構所有材料均用Q235-B鋼，管斷部不得露口，設-6 mm厚封口板。

3)本工程鋼結構采用鋼管相貫焊接節(jié)點形式，相貫焊接剖口及焊縫形式嚴格參照JGJ 81-2002建筑鋼結構焊接技術規(guī)程中4.3.6制作，未注明的所有角焊縫焊高hf=1.2t(t為較薄焊件的厚度)。

4)鋼結構手工焊接時，采用E4301～E4312系列焊條，技術條件應符合GB 5117-85碳鋼焊條的規(guī)定;自動焊或半自動焊的焊絲和焊劑與主體金屬強度相適應，焊絲采用H08Mn2Si，焊絲符合GB 1300-77焊接用鋼絲規(guī)定。

5)焊接質量檢驗等級:對接焊縫等級為二級，角焊縫等級為三級(需采取有效措施確保質量)。

6)廠內零部件制作:a.組合桅桿總高約70 m，為保證結構質量，在加工工廠內分十段(每段約7 m)預制。桅桿運至施工現(xiàn)場后，采用加焊內套管的連接工藝拼接成組合。b.格構柱及桁架的桿件類別較多，總跨度很大，應依據(jù)下料圖，將桿件編號分類，運至施工現(xiàn)場后采用相貫連接的工藝拼接成整體。c.各類構件按圖紙要求計算好放樣尺寸，然后在平臺上放樣。d.各類桿件下料外觀檢查合格后，按尺寸采用切割機進行下料。e.主要技術:構件制作應考慮焊接收縮量，加放L/1 000的收縮量。鋼構件鉆孔均采用鉆模板制孔，特殊情況下采用劃線制孔，孔位要求準確、嚴禁現(xiàn)場制孔。構件的組對和焊接應在組裝平臺胎架上進行，以保證構件的成形和外觀幾何尺寸。本工程鋼構件的除銹采用噴砂除銹處理。構件油漆采用噴涂工藝，以保證涂裝質量。格構柱、桅桿部件、三角桁架、連接構件等應按要求統(tǒng)計數(shù)量及歸類，集中統(tǒng)一下料和加工。制作完的構件應分類堆放，并作好標記。

7)格構柱的加工方案:a.根據(jù)設計要求:鋼構件的最小出廠單元，依照吊裝方案、運輸條件以及材料長度等因素而確定拼裝單元的長度為7 m。b.對每個構件單元都應進行施工詳圖設計。放樣時，應先對每單元的兩端放出中心圓，在圓上均布定位主管，兩端固定了主管位置后，再按圖排列小圓環(huán)。c.上小圓環(huán)時要進行點焊牢固，保證組裝構件在翻身時不會產生變形，必要時采取一定的臨時加固措施，綁扎輔助桿防止變形。d.構件拼接前，應先進行原材料的矯正，在滿足規(guī)范要求后，方可投入使用。e.構件的拼裝和焊接，應采取合理的施焊順序，減少由焊接產生的焊接應力。

8)桁架弦桿的下料及彎曲下料長度應根據(jù)設計圖紙給出半徑變化處的圓弧相切點標高，計算出每一段弧(同一半徑)的弧長。為保證在相切點處曲桿的平滑過渡，將相切點處作為一個自接頭，同一半徑的弧長可由數(shù)節(jié)曲桿組成。由于本工程弦桿較大，彎曲要采用大型的拉彎設備，所以在選合作單位時一定要考察其生產設備及能力，以保證本工程的質量。彎管圓弧半徑曲線采用弧形樣板檢查，其弧形樣板長不小于2 m。檢查時，弧形樣板一定要量取彎管的彎曲平面，在Y軸線上的檢查間隙不得大于1 mm。

9)架腹桿的加工:a.根據(jù)腹桿與上下弦曲桿在空間的夾角和實際長度，按相貫連接要求對于不同長度和不同夾角的桿件進行編號，在下料后，要打上鋼印桿編號。并在桿件兩端頭打上X軸，Y軸詳細位置距端部300 m，作上明顯的標志。b.對每一種相貫線都放置施工實樣，以檢查下料切割后的準確度。放實樣時也同樣編號，與桿件號一致。

10)鋼桁架拼接:a.根據(jù)設計要求，鋼桁架最小出廠構件單元依照吊裝方案、運輸條件以及材料長度等因素，確定拼裝單元的長度約為10 m，且不小于三個下弦節(jié)點間的長度。b.對每一個構件單元都應進行施工詳圖的設計，對上下弦桿彎曲的曲線建立X軸，Y軸坐標系，計算出X軸，Y軸的坐標點。c.在抄平的鋼平臺上，放出上弦曲桿的曲線實樣后，將一根上弦曲桿按實樣卡固定在大鋼平臺上。d.另一根上弦曲桿利用固定胎架托住，每一個固定胎架布置在一上弦與斜桿的空擋處，以免干涉上弦、斜桿的拼裝。胎架上的管托中心與固定在鋼平臺上的曲桿中心，從截面上保持在一個垂直軸線上，即保證兩根曲桿的曲線中心重合。e.拼裝上弦斜桿進行點焊牢固，以保證在桁架翻身時，不會發(fā)生變形，必要時采取一定的臨時加固措施，綁扎木桿防止變形。f.拼裝桁架時，利用與桁架安裝所處狀態(tài)下進行拼裝。上弦和下弦曲桿均利用可調節(jié)頂撐胎具拼裝，對各分段接頭進行臨時固定。利用經緯儀和水準儀，檢查所組裝的鋼桁架的直線度和拱起弧度，是否符合設計要求，經檢查符合設計要求后，方可進行各分段上下弦桿對接施焊以及補空腹桿。g.構件在拼裝前，應先進行原材料的矯正。在滿足規(guī)范要求后，方可投入使用。h.拼裝和焊接時，應采用合理的順序，減少焊接產生的內應力。

11)構件在運輸?shù)跹b時，應采取加固措施防止變形和損壞。

12)鋼結構安裝完成受力后，不得在主要受力構件上施焊。

13)按構件施工圖要求的組裝順序確定焊接方法和順序，先進行定位點焊，點焊高度宜小于設計焊縫高的2/3，長度不宜超過50 mm，間距宜為300 mm～500 mm。

14)焊縫觀感應達到:外形均勻、成型較好，焊道與焊道、焊道與基本金屬間過渡較平滑，焊渣和飛濺物基本清除干凈。焊縫尺寸、強度試驗檢驗必須合格。

4.4 腳手架工程

1)本工程結構拼裝與安裝均在高空進行，需局部搭設腳手架。腳手架工程采用碗扣式腳手架快拆體系和鋼管腳手架，安全防護采用密目式安全網進行立體全封閉，操作人員通過鋼管架爬梯在上面操作、檢測。

2)本工程腳手架為兩用腳手架，一用于鋼拱的對接與穩(wěn)定，二用于膜的安裝與調整。

3)腳手架的搭設位置在桁架梁的正下方。每列腳手架的寬度為2.5 m，高度至鋼架正下方0.5 m處，腳手架上要用夾板鋪設施工平臺，腳手架要有斜支撐為掃地撐，并且保證平臺承重荷載為200 kg/m2。

4.5 吊裝工程

1)在整個工程中，桅桿吊裝就位是一個難點，所以對吊裝機械及工具的選用如下:a.安裝主吊機選用一臺200 t的汽車吊。b.吊繩、卡扣選擇安裝用φ24(6×37)的鋼絲繩，拉固纜風繩選用φ19.5(6×37)的鋼絲繩拼裝，倒料吊繩先用φ21.5(6×37)的鋼絲繩，鋼絲繩的破斷拉力均不小于170 kg/m。吊裝卡扣用9 t的卡扣。

2)吊裝方法:a.桅桿擬采用分三段進行吊裝，在構件運輸至現(xiàn)場后，對接成三段待吊桅桿。由于桅桿過高，長細比過大，構件剛度不足，整根吊裝構件會發(fā)生嚴重變形，所以吊裝需分段進行。b.桅桿的對接及固定工作在腳手架上一次完成，定位時要采用經緯儀及水平儀進行定點。c.吊裝下端的桅桿，用4股φ24鋼絲繩按所確定的吊點進行綁扎，并在構件兩端各綁扎兩根φ20的白綜繩，作為吊裝控制繩。d.在吊裝準備工作完畢后，用一臺100 t吊車起吊該段桅桿的中上部，用鋼絲繩牽引，使桅桿就位。桅桿就位后用螺栓進行臨時固定，待檢查調整到確定位置無誤后再緊固。

5 結語

潞城市體育場主、副看臺挑篷及塔架鋼結構工程，制作安裝歷時約4個月，我們利用本文的方法對工程進行組織，在充分利用現(xiàn)有資源的基礎上順利完成了工程。

施工過程中，產品質量容易控制，鋼棧橋安裝完成后，一次交驗合格，結構的各項技術指標符合規(guī)范要求，有效保證了工程質量要求。

［1］ GB 50205-2001，鋼結構工程施工質量驗收規(guī)范［S］.

［2］ GB 50017-2003，鋼結構設計規(guī)范［S］.

［3］ JGJ 81-2002，建筑鋼結構焊接技術規(guī)程［S］.

［4］ 中國鋼結構協(xié)會.建筑鋼結構施工手冊［M］.北京:中國計劃出版社，2002.

［5］ 中國機械工程學會焊接學會.焊接手冊［M］.北京:機械工業(yè)出版社，2000.