貴陽市奧體中心網(wǎng)球場鋼結(jié)構(gòu)安裝施工研究

鄧守勇

摘要：鋼結(jié)構(gòu)建筑，顧名思義以鋼材為主要建筑材料的建筑，它是建筑工程經(jīng)常采用的一種建筑結(jié)構(gòu)。隨著我國經(jīng)濟發(fā)展，建筑業(yè)興盛，鋼結(jié)構(gòu)在建筑工程中應(yīng)用更加廣泛，安裝技術(shù)更加先進，本文主要以貴陽市奧體中心網(wǎng)球場鋼結(jié)構(gòu)安裝為例，對鋼結(jié)構(gòu)安裝施工進行介紹。

Abstract： Steel structure building， as its name implies， is a building with steel as the main building material. It is a building structure often used in construction projects. With the development of China's economy， the construction industry is prosperous， the steel structure is more widely used in construction engineering， and the installation technology is more advanced. This paper mainly introduces the installation of steel structure in the construction of the tennis court steel structure of Guiyang Olympic Sports Center.

關(guān)鍵詞：網(wǎng)球場;鋼結(jié)構(gòu)安裝;研究

Key words： tennis court;steel structure installation;research

中圖分類號：TU391 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標(biāo)識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1006-4311（2019）15-0102-05

0 ?引言

因為鋼結(jié)構(gòu)建筑具有結(jié)構(gòu)可靠、造型美觀、經(jīng)濟快捷且空間跨度大等優(yōu)點，所以在建筑業(yè)具有重要地位。在我國隨著經(jīng)濟建設(shè)，產(chǎn)業(yè)發(fā)展，鋼鐵產(chǎn)量增加，鋼結(jié)構(gòu)建筑迅猛發(fā)展，并擁有一流的施工技術(shù)，知名的施工案例如鳥巢。受上述原因影響，鋼結(jié)構(gòu)更加備受推崇，安裝施工技術(shù)應(yīng)用更熟練，更廣泛。如本文所講的貴陽奧體中心網(wǎng)球場就是鋼結(jié)構(gòu)安裝施工的一個案例。

1 ?工程概況

貴陽市奧體中心網(wǎng)球館地下一層，地上結(jié)構(gòu)局部五層，整體模型如圖1所示。鋼結(jié)構(gòu)用剛總量1982t。網(wǎng)球館部份鋼結(jié)屋蓋最高點12.1m，主要結(jié)構(gòu)為大跨度組焊H型鋼梁，最大跨度31.5m，最大截面為H1800*600*30*32，單榀鋼梁最大重量27t。配套功能用房鋼結(jié)構(gòu)最高點為21.3m，部份鋼柱為勁性鋼骨柱，屋面結(jié)構(gòu)為單層H型鋼桁架結(jié)構(gòu)，其中鋼骨柱結(jié)構(gòu)為下部十字柱上部箱型柱，最大板厚70mm，上部桁架結(jié)構(gòu)桁架高4.5m，上下弦桿為H900*600*20*35。結(jié)構(gòu)構(gòu)件連接包含剛性連接、栓焊連接高強度螺栓鉸接三種方式。工程主要特點：結(jié)構(gòu)型式復(fù)雜（桁架結(jié)構(gòu)、大跨度鋼梁結(jié)構(gòu)、十字慣箱型勁性結(jié)構(gòu)）、板厚且截面大、場地狹窄吊裝難度大、環(huán)境復(fù)雜安全風(fēng)險高、工期緊且栓焊作業(yè)量大、I級焊縫質(zhì)量要求高等特點。

2 ?施工作業(yè)面劃分及場地布置

根據(jù)網(wǎng)絡(luò)計劃中鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點工期安排，結(jié)合現(xiàn)場的實際情況，把整體作業(yè)面劃分為三個區(qū)域（如圖2所示）。劃分思路：吊裝一區(qū)為網(wǎng)球館鋼結(jié)構(gòu)屋蓋，吊裝二區(qū)為小樓與網(wǎng)球館相聯(lián)部位，吊裝三區(qū)為小樓剩余區(qū)域。因考慮到一區(qū)整體吊裝完成后，二區(qū)與網(wǎng)球館重疊部位有一部份二是懸挑結(jié)構(gòu)就無法吊裝，因此二區(qū)的施工要結(jié)合一區(qū)吊裝進行。

3 ?主要施工方案比選

汽車吊在場館內(nèi)由于吊裝跨度下，比跨外吊裝所需的吊車噸位小，較為經(jīng)濟。但經(jīng)計算，樓板承載能力無法滿足荷載要求，且工期長。頂升法工藝復(fù)雜，費用高，在場館內(nèi)頂升作業(yè)對工期影響最大。為此場館鋼梁鋼柱均采用汽車吊跨外吊裝方案。

由于樓面預(yù)拼裝整體吊裝所需吊車噸位小，具有經(jīng)濟性，且工期快，為此鋼桁架主要采用樓面預(yù)拼裝整體汽車吊安裝裝方案。對于因受場地限制，且鋼桁架最重為65t、跨度38m、高度21m，下弦鋼梁單根重23t的桁架，則采用高空散裝法汽車吊安裝方案。這樣既滿足經(jīng)濟要求，又滿足工期要求。

4 ?主要施工方案

4.1 場館實腹鋼梁安裝

①吊車選用：根據(jù)計算分析結(jié)合現(xiàn)場實際，確定起重吊車（詳見表1）。

②吊點定位（如圖3、圖4、圖5所示）。

③安裝要點。

每一主梁安裝完成后，及時進行次梁和支撐體系安裝，形成整體穩(wěn)定。分區(qū)分塊安裝完成。鋼梁截面不等，在拼裝時下翼緣需要胎架找平，并起好拱度再對上下翼緣進行焊接，焊接前鋼梁兩側(cè)要加斜支撐防止鋼梁側(cè)翻。

④安裝步驟。

第一步驟：主次梁均采用1臺200噸汽車吊進行吊裝;先進行1-1至1-3軸交1-L至1-G軸主梁及進行1-1軸至1-3軸交1-L至1-G軸支撐及次梁安裝（使1-1軸至1-3軸交1-L至1-G軸形成穩(wěn)定體）。再進行1-4軸至1-6軸交1-L至1-G軸主鋼梁及1-3軸至1-7軸交1-L至1-G軸支撐及次梁安裝。如圖6示。

第二步驟：1臺300噸汽車吊進行1-1軸至1-3軸交1-G至1-B軸主梁安裝及次梁、支撐吊裝。然后再進行1-6軸交1-G至1-B軸主梁安裝。如圖7示。

第三步驟：1臺300噸汽車吊和1臺350噸汽車吊先進行1-5軸交1-G至1-B軸主梁吊裝及1-5軸至1-6軸次梁、支撐安裝。然后再進行1-4軸交1-G至1-B軸主梁吊裝及1-3軸至1-5軸次梁、支撐安裝。如圖8示。

4.2 桁架安裝

二區(qū)主要為小樓與網(wǎng)球館屋面結(jié)構(gòu)連接處的鋼柱、鋼梁、桁架安裝?？煞譃槿剑旱谝徊剑轰撝?、主鋼梁安裝采用100噸汽車吊進行。第二步：在完成1-7軸及1-8軸鋼柱安裝后，進行1-6及1-7軸小樓與網(wǎng)球館屋面連接處的支撐結(jié)構(gòu)安裝。第三步：1-7至1-8軸小樓上部桁架結(jié)構(gòu)安裝。7軸線EJ跨桁架采用樓面預(yù)拼裝兩臺吊車整體抬吊方法吊裝，預(yù)拼裝時需現(xiàn)場搭設(shè)預(yù)拼裝胎架。7、8軸線鋼梁、鋼桁架吊裝完成后再安裝6軸線懸挑鋼梁，待鋼梁安裝焊接完成后再安裝懸挑鋼桁架。8軸線鋼桁架可采用在地面整體拼后兩臺吊車整體抬吊方法吊裝。次梁部分可采用現(xiàn)場塔吊進行吊裝。

三區(qū)的結(jié)構(gòu)單重在三個區(qū)域內(nèi)是最重的，鋼柱最重單根重量為16噸，鋼桁架最重重量為65噸、跨度38m、高度21m，下弦鋼梁單根重23噸，但因現(xiàn)場場地有限，鋼柱采用200噸汽車吊進行吊裝，桁架采用散裝方式進行，采用1臺200噸汽車吊高空散裝法吊裝。2-B/2-G軸中三榀鋼桁架下弦桿在地面拼裝完成再整根吊裝，吊裝下弦桿前需在下弦桿下方搭設(shè)臨時支撐架，防止構(gòu)件下?lián)霞霸斐砂踩鹿?，下弦桿吊裝完成再安裝腹桿和上弦桿，所有焊接工作完成后，再對整體桁架進行卸載。次梁部分可采用100噸汽車吊進行吊裝。

4.3 鋼柱安裝

預(yù)埋件安裝：應(yīng)進行精準(zhǔn)量測定位，并焊接定位固定，并在砼澆筑過程中進行定位測量控制，確保預(yù)埋件安裝滿足規(guī)范和設(shè)計要求。

鋼柱安裝：根據(jù)鋼柱底標(biāo)高，調(diào)整好螺桿上的螺帽，再將鋼柱直接安裝就位。

鋼柱對接：鋼柱吊裝到位后，活動雙夾板平穩(wěn)插入下節(jié)柱對應(yīng)的安裝耳板上，穿連接螺栓并臨時固定，拉設(shè)纜風(fēng)繩進行進一步穩(wěn)固。鋼柱安裝中應(yīng)保證上下鋼柱中心線吻合，并控制好鋼柱垂直度和坐標(biāo)高程。標(biāo)高及垂直度調(diào)整可利用柱腳底板下調(diào)整螺母來調(diào)整?；蚣訙p柱腳底板下的斜墊片、墊塊來調(diào)整鋼柱的標(biāo)高。

二次澆灌混凝土：在澆筑前，再次對鋼柱進行校正后，對墊板間應(yīng)焊接固定。按照“邊灌入、邊攪動、以防產(chǎn)生氣泡的方法進行細石砼澆筑。

4.4 鋼桁架梁拼裝

①在支撐胎架上劃出單片桁架外軸線，各個腹桿連接點位置線（如圖9所示）;

②按照已劃出內(nèi)外輪廓線進行上下弦桿定位固定（如圖10所示）;

③先裝配垂直腹桿再進行斜腹桿裝配點焊（如圖11所示）;

④裝配時采用小規(guī)范參數(shù)進行焊接（打底時電流：100～110A，電壓22～24V;填充蓋面時電流：160～180A，電壓26～28V），焊接完成后復(fù)核尺寸（如圖12所示）。

4.5 栓接焊接施工要點

①焊條要點：本工程采用的焊條型號應(yīng)與主體金屬相匹配。主體為Q345B級，采用E5016或E5012型焊條，焊絲選用Jm-58（H08Mn2SiA）。對PH值大于7的焊絲以及操作工人使用的保溫裝備現(xiàn)用現(xiàn)領(lǐng)，在員工的操作過程中要嚴(yán)格按照保溫設(shè)備的規(guī)定以及焊接設(shè)備電源的接通規(guī)范進行操作，并且保證取出焊絲到焊接操作時間不大于1個小時，每根焊絲烘干次數(shù)小于兩次，不允許在氣候寒冷，并下雪的天氣進行操作，焊絲使用二氧化碳進行保護的原料，要進行防水與防油的保護。

②CO2氣體半自動保護焊要點：一方面要控制CO2純度（不低于99.5%）及含水量（不大于0.005%）。另一方面要控制好電流和電壓，本項目打底電流100～110A，電壓22～24V;填充蓋面電流160～180A，電為26～28V。

③墊、弧等裝配用板材要點：墊板材質(zhì)應(yīng)與焊接材料一致，坡口的形式要求與焊縫匹配，板材要符合設(shè)計要求，不能更換，使用手工焊接以及二氧化碳保護焊的焊接過程中，對于焊縫要求長方向尺寸不小于25mm。墊板的寬方向尺寸不小于50mm，長方向尺寸大于30mm以上，總厚度要求大于6mm。

④連接要點：對于焊接梁與柱，其接頭部位如果是剛性連接，應(yīng)考慮整體，形成整體框架后再向其它部位實施焊接操作。

箱型柱V型過渡現(xiàn)場焊接順序：采用從內(nèi)到外，讓構(gòu)件盡可能的在自由狀態(tài)下焊接，以減少焊接應(yīng)力，提高焊接操作的精確度。

焊接完成后及時復(fù)核尺寸，確保安裝精度，及時進行無損探傷檢測，確保焊接質(zhì)量，并形成檢驗記錄和檢驗報告，嚴(yán)格按規(guī)范進行驗收。

⑤螺栓緊固要點：所有組件根據(jù)規(guī)范進行組裝并進行檢驗與校準(zhǔn)，檢驗合格后開始進行螺栓的緊固操作，緊固流程包括預(yù)緊，緊固兩個過程，預(yù)緊要求達到設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的70%，緊固達到設(shè)計值上限，整個過程必須當(dāng)天完成，預(yù)緊使用電動或者手動設(shè)備，而緊固需要使用電動設(shè)備，如果遇到不適合電動設(shè)備的情況，通過手動設(shè)備進行擰緊，并滿足設(shè)計要求。

螺栓緊固順序：一般按照中央順序向外擰緊。

A. 接頭部位的擰緊流程要先從接頭的中間部位向兩側(cè)進行擰緊。

B.對于工形梁其螺栓的擰緊流程為按1-6順序進行，從柱的頂端與底端翼緣開始，然后柱的腹板，最后側(cè)面翼緣半。

C.接頭螺栓的擰緊流程：按先擰緊關(guān)鍵組件，在進行輔件擰緊的流程。

5 ?關(guān)鍵指標(biāo)驗算分析

5.1 雙機抬吊計算

①本工程37m實腹式H型鋼梁采用雙機抬吊機作業(yè)。

（Q主+ Q副）K≥Q1+Q2

取最重桁架自重Q1=27t，考慮索具重量Q2=2.0t，K為起重機降低系數(shù)，取0.8。即：（Q主+Q副）*0.8≥27t。

②起重機參數(shù)計算（詳見表2）。

綜合考慮起重高度、起重臂長度、工作臂長及起重機的工作幅度，參考吊車性能參數(shù)（詳見表3表4），Q主選用一臺重型汽車起重機QAY350汽車吊滿足吊裝18噸的施工要求。Q副選用一臺重型汽車起重機QAY300汽車吊滿足吊裝16噸的施工要求。

③（Q主+Q副）*0.8=（18+16）*0.8=27.2≥27噸。

即一臺噸QAY350重型汽車吊和一臺重型QAY300汽車吊可以滿足吊裝27噸實腹式H型鋼梁的要求。

5.2 吊裝鋼絲繩計算及選用

鋼絲蠅拉力：F=G*B;F：實際拉力（kg.f）;G：重物的質(zhì)量（kg）;B：不同夾角的系數(shù)系數(shù)：30°=1，45°=0.71，60°=0.58，90°=0.5;最大重量G為27t=27000kg;F=27000*0.58=15660kg.f=156.6kN6*37 ;直徑28mm鋼絲繩鋼絲破斷拉力總和：45503kg;單根直徑28mm鋼絲繩安全吊重F=45503（kg）*0.82/6=6218.743kg

最大重量拉力F=15660kg<6218.743*4=24874.97kg

綜上所述：采用4根6*37直徑28mm鋼絲繩符合安全吊裝要求！為確保施工安全，吊裝采用高一個等級的6*37直徑30mm鋼絲繩，各項參數(shù)詳見表5。

5.3 吊耳驗算

吊耳驗算采用ansys計算軟件驗算，吊耳在最大構(gòu)件加鋼扁擔(dān)的重力301.8kN作用下，所受的屈服強度為154兆帕，小于Q345鋼材屈服極限295兆帕，滿足要求，吊耳承載力安全。（如圖13、14所示）

5.4 桁架穩(wěn)定計算

①結(jié)構(gòu)整體抗傾覆驗算結(jié)果：經(jīng)計算，整體抗傾覆滿足規(guī)范要求，各項參數(shù)詳見表6。

②結(jié)構(gòu)舒適性驗算結(jié)果。

按高鋼規(guī)計算X向順風(fēng)向頂點最大加速度（m/s2）=0.227;按高鋼規(guī)計算X向橫風(fēng)向頂點最大加速度（m/s2）= 0.007;按荷載規(guī)范計算X向順風(fēng)向頂點最大加速度（m/s2）=0.201;按荷載規(guī)范計算X向橫風(fēng)向頂點最大加速度（m/s2）=0.013;按高鋼規(guī)計算Y向順風(fēng)向頂點最大加速度（m/s2）=0.166;按高鋼規(guī)計算Y向橫風(fēng)向頂點最大加速度（m/s2）= ?0.007;按荷載規(guī)范計算Y向順風(fēng)向頂點最大加速度（m/s2）=0.134。按荷載規(guī)范計算Y向橫風(fēng)向頂點最大加速度（m/s2）=0.009經(jīng)驗算，舒適性滿足規(guī)范要求。

③結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定驗算結(jié)果 ：經(jīng)驗算，穩(wěn)定性滿足規(guī)范要求（詳見表7）。

④樓層抗剪承載力及承載力比值計算：經(jīng)驗算，樓層抗剪承載力和承載比均滿足規(guī)范要求（詳見表8）。

6 ?主要施工控制措施

主要施工措施包括：①鋼材原材料質(zhì)量控制;②構(gòu)配件定廠加工質(zhì)量控制：③安全質(zhì)量教育培訓(xùn)考試取證，特別是司索工、信號工、電焊工等特殊工種持證上崗;④安全風(fēng)險源辨識及安全應(yīng)急預(yù)案;⑤深化設(shè)計、專項方案及技術(shù)交底;⑥安全防護用品及安全防護措施;⑦監(jiān)控量測;⑧檢驗試驗;⑨檢查驗收;⑩安全質(zhì)量及環(huán)境保證體系;{11}考核獎懲等。

7 ?監(jiān)控量測及檢驗試驗

①本項目廣泛應(yīng)用BIM建模技術(shù)，采用全站儀、水準(zhǔn)儀、激光垂直儀進行定位測量、高程測量和垂直度測量，分別按放樣測量、過程檢測和精準(zhǔn)定位進行監(jiān)控量測工作，主要構(gòu)件監(jiān)控測量結(jié)果詳見表9。

經(jīng)量測，定位精確，垂直度和側(cè)向彎曲矢高的偏差符合規(guī)范要求。

②本項目焊縫采用超聲波探傷檢測，經(jīng)自檢、監(jiān)理抽檢和第三方檢測，均為I級焊縫，結(jié)構(gòu)安全，焊接優(yōu)良，且榮獲“全國優(yōu)秀焊接工程獎”。

③本工程高強螺栓采用電動扭力扳手緊固，扭力扭矩均符合規(guī)范要求。

8 ?結(jié)束語

隨著設(shè)代發(fā)展，技術(shù)進步，我國在鋼結(jié)構(gòu)安裝施工技術(shù)越來越成熟，在施工質(zhì)量上有了很大提升，反向促進了建筑業(yè)發(fā)展，促進了經(jīng)濟發(fā)展，推動建筑技術(shù)進步。但對在施工建設(shè)中存在的問題，仍然要客觀科學(xué)的處理，保障工程質(zhì)量和施工安全。

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