超長超寬鋼框架結(jié)構(gòu)合龍施工技術(shù)

王鵬飛

（中鐵十六局集團第一工程有限公司，北京 100130）

1 工程概況

阜陽市潁泉區(qū)倉儲物流和加工基地項目位于阜陽市潁泉區(qū)穎東路與濟東路交口東南，項目總用地面積約為131畝，總建筑面積約158 657.38m2，結(jié)構(gòu)類型包含框架結(jié)構(gòu)和鋼結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)形式采用獨立柱基礎(chǔ)和筏板基礎(chǔ)，設(shè)計合理使用年限為50年，建筑抗震設(shè)防類別為丙類，抗震設(shè)防烈度為7度，建筑結(jié)構(gòu)安全等級為二級。鋼結(jié)構(gòu)防火等級為二級，并且鋼構(gòu)件耐火極限：鋼柱2.5h，鋼梁1.5h；人防地下室耐火等級為一級，各構(gòu)件耐火極限：梁2.0h，板1.5h，柱3.0h，混凝土墻3.0h；其余建筑耐火等級為二級。

2 合龍點設(shè)計方案

1）平面分布位置 合龍點的平面分布位置主要為桁架與次鋼梁連接處、柱與主鋼梁連接處、次桁架與主桁架連接處及鋼柱與桁架連接處。

2）立面分布位置 合龍點的立面分布位置主要為桁架下弦、上弦和腹桿的上面；腹桿合龍點主要分布在下弦桿位置，這樣會給施工帶來很大便利。

3）構(gòu)件連接形式 在施工階段，施工的主要固定形式為高強螺栓固定，在溫度的作用下使結(jié)構(gòu)在各溫度區(qū)段實現(xiàn)相對滑動。結(jié)構(gòu)施工結(jié)束后，滿足合龍溫度時，使用增補焊接法完成二次連接。

4）吊點數(shù)量和吊點位置的確定 根據(jù)起重機性能、鋼柱形狀、長度和端面情況確定吊點數(shù)量，通常情況下，鋼柱的剛性和彈性都比較好，一般使用一點正吊的方法進行施工，將吊耳放置到柱頂?shù)奈恢?，保持柱身的垂直，以便進行校正。受其中機臂桿長度的影響，一般將吊點布置在柱長1/3的位置，在使用吊點進行斜吊時，由于鋼柱存在傾斜的情況，對線校正難度相對來說比較大。

5）起吊方法 根據(jù)本工程的特點，鋼柱分節(jié)吊裝，滿足25t級汽車式起重機吊裝的要求，故本方案采用單機旋轉(zhuǎn)法起吊施工。在進行起吊回轉(zhuǎn)時，要防止和其他已經(jīng)吊好的構(gòu)件產(chǎn)生碰撞，要保持吊索有一定的高度，首節(jié)鋼柱要將其安裝到柱基上，在安裝鋼柱之前需將掛籃、登高爬梯等掛設(shè)到預(yù)先設(shè)定好的位置，并將其綁扎好，起吊就位后將地腳螺栓固定好，并對其垂直度進行校正，鋼柱兩側(cè)安裝有連接板的位置，上節(jié)鋼柱和下節(jié)鋼柱柱頂中線對準(zhǔn)后，使用螺栓將連接板臨時固定好。

3 合龍技術(shù)難點及處理方法

3.1 鋼柱吊裝與校正

在卸鋼柱材料時，需結(jié)合鋼柱構(gòu)件的編號將圖紙安排到位，在構(gòu)件安排就位后，立即使用單機旋轉(zhuǎn)的方法進行吊裝。為了保證吊裝的效率，在進行柱子的堆放時，要盡可能使柱的柱腳中心和柱的綁扎點以及基礎(chǔ)中心3點共圓弧。鋼絲繩綁扎好鋼柱和吊點，吊點設(shè)在距柱頂1/3處，也可設(shè)在柱頂。使用纜風(fēng)繩綁扎好鋼柱的一頭進行輔助起吊，在進行起吊施工之前，首先進行試吊，找好吊點后即可進行起吊施工。在進行起吊施工時，將柱緩緩吊起至距離地面20cm后暫停吊裝，然后對起重機和吊索的牢固性進行檢查，同時將回轉(zhuǎn)剎車打開，然后將鋼柱下放到距離安裝面40～100mm的位置，與準(zhǔn)基準(zhǔn)線對準(zhǔn)，并指揮吊機下降，將柱插入到錨固螺栓中進行臨時固定，在初步對鋼柱進行校正后，其垂直度偏差保持在20mm以內(nèi)即可進行起重機脫鉤，繼續(xù)按此方法吊裝其余所有柱，具體如圖1所示。

圖1 鋼柱吊裝

在放好首層鋼柱后，利用柱底板的螺母對整塊鋼柱的標(biāo)高進行調(diào)整，精度可達到±1mm以內(nèi)。在柱底板下方留出一定的空隙，可使用微膨脹、高強度及無收縮砂漿填實。

3.2 鋼梁吊裝

鋼梁吊裝時，需進行試吊并及時調(diào)整吊點位置，在進行試吊時要緩慢將鋼梁升起，做到各個吊點可均勻受力，并在達到要求后吊升至設(shè)計位置，然后人工在地面上拉動預(yù)先扣在大梁上的控制繩，轉(zhuǎn)動到位后，即可使用板鉗對柱梁的孔位進行確定，并使用高強度的螺栓固定好。第一榀鋼梁就位后設(shè)置4根臨時固定纜風(fēng)繩，第二榀鋼梁就位后利用水平支撐及連系梁與第一榀鋼梁加以臨時固定，利用水平支撐、剪刀撐調(diào)整梁柱軸線及垂直度穩(wěn)固整個節(jié)間。將該節(jié)間設(shè)置為固定跨，以方便后續(xù)鋼梁安裝過程中梁柱安裝調(diào)整。

在吊裝鋼梁時還須對鋼柱進行復(fù)核，此時一般采用葫蘆拉鋼絲繩纜索進行檢查，待大梁安裝完后方可松開纜索。對鋼梁中心線也必須控制，使鋼梁與柱兩端中心線等值偏差，這樣各跨鋼梁均在同一中心線上。

根據(jù)以上施工工序安裝完第一節(jié)后再安裝第二節(jié)，待第二施工區(qū)域完成后為加快施工進度，第一、三區(qū)同時施工。

3.3 合龍順序

3.3.1 合龍方案

通過對合龍發(fā)生的季節(jié)進行認(rèn)真分析后，合龍過程的溫差變化在±8℃，因此采取以下3種合龍順序：①先對縱向3個溫度區(qū)段的鋼結(jié)構(gòu)進行合龍，接著對橫向的兩個溫度區(qū)段進行合龍，最后對合龍段混凝土樓板施工；②先對橫向的2個溫度區(qū)段進行合龍，接著對縱向3個溫度區(qū)段的鋼結(jié)構(gòu)進行合龍，最后對合龍段混凝土樓板施工；③先對2層混凝土結(jié)構(gòu)進行合龍，接著對縱向3個溫度區(qū)段的鋼結(jié)構(gòu)進行合龍，再對橫向的2個溫度區(qū)段進行合龍，最后對合龍段混凝土樓板施工。

3.3.2 分析不同合龍順序

使用合龍順序①進行施工時，伴隨著縱向溫度區(qū)段的合龍，廠房在兩個方向上的溫度變形會不斷增加，應(yīng)力也會增加。使用合龍順序②進行施工時，鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)力與橫向溫度區(qū)段合龍前進行比較，呈現(xiàn)出減小的趨勢。究其原因，主要是合龍前，此處鋼柱位于角部，縱向兩個方向的溫度變形會給其造成影響，在橫向溫度區(qū)段鋼結(jié)構(gòu)合龍以后，此處鋼柱位于角部中部位置，縱向溫度變形會給其造成嚴(yán)重影響。使用合龍順序③進行施工時，先合龍2層混凝土結(jié)構(gòu)，在同樣的溫度差情況下，廠房兩個方向上的溫度變形與結(jié)構(gòu)完全合龍后的變形值比較接近，應(yīng)力也是這樣的情況。在合龍縱向溫度區(qū)段時，在溫差的影響下，廠房的應(yīng)力峰值與變形不明顯。

經(jīng)過對以上3種情況的詳細(xì)分析，合龍順序③最合理，在鋼結(jié)構(gòu)溫度區(qū)段內(nèi)，橫向溫度區(qū)段先進行合龍，縱向溫度區(qū)段后進行合龍。

3.4 焊接施工

焊接前施焊人員必須詳細(xì)查看圖紙和焊接工藝，對焊接設(shè)備進行檢查；施焊人員對上道工序進行檢查，如材料規(guī)格、坡口類型及尺寸、材料變形情況等，如發(fā)現(xiàn)問題，應(yīng)及時反映并停止施焊。焊接施工后進行自檢，合格后，焊接人員應(yīng)對所焊接的焊縫進行標(biāo)識（如打鋼印），以便焊縫具有可追溯性。焊縫的焊波應(yīng)均勻，焊道與焊道、焊道與母材間過渡平滑，飛濺殘留物和藥皮必須清理干凈，焊縫表面不得有裂紋、焊瘤等缺陷。一、二級焊縫不得有表面氣孔、夾渣、弧坑裂紋、電弧擦傷等缺陷；且一級焊縫不得有咬邊、未焊滿、根部收縮等缺陷。焊縫要外形均勻、成型較好。

3.5 合龍監(jiān)測

在施工過程中，在鋼框架結(jié)構(gòu)的相應(yīng)位置設(shè)置54個測溫點。在兩層合龍間的鋼結(jié)構(gòu)鋼柱和腹桿上設(shè)置測溫點，從而有效地將本體溫度反映出來。

成立專門的測溫小組，每隔1h檢查一次，并做好記錄，主要的測溫設(shè)備是傳感測溫儀和紅外線測溫儀。對結(jié)構(gòu)本體溫度和環(huán)境溫度進行分別統(tǒng)計，比較本體溫度和環(huán)境溫度。該工程的內(nèi)部鋼結(jié)構(gòu)比較長且比較大，因此外界溫度要比本體溫度高。當(dāng)外界溫度達到設(shè)計基準(zhǔn)溫度值后，需對溫度變化情況進行記錄和比較，從而繪出準(zhǔn)確的溫度變化曲線圖。通過對天氣情況的分析，確定出詳細(xì)的合龍窗口期。

4 結(jié)語

以實際工程為例，詳細(xì)分析了超長超寬鋼框架結(jié)構(gòu)的實際情況，對屋面進行整體吊裝施工，有效避免了合龍帶屋面處理不當(dāng)及二次施工不合理出現(xiàn)的滲漏情況，通過對合龍溫度進行有效控制，使鋼結(jié)構(gòu)的合龍時間顯著縮短，同時也減少了混凝土合龍段施工時間，提高了鋼框架結(jié)構(gòu)的施工效率。