箱形鋼梁內(nèi)腹式焊錨連接施工技術(shù)

周貞勇 蘇東穎 肖志中 孫江濤

1. 中建四局第一建筑工程有公司珠海分公司 廣東 珠海 519000;

2. 中國建筑第四工程局有限公司 廣東 廣州 510630

隨著國家建筑業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新與轉(zhuǎn)型升級(jí)，箱形鋼梁作為大跨度空間建筑物的結(jié)構(gòu)構(gòu)件已日趨成熟。鋼結(jié)構(gòu)以其特有的質(zhì)量和性能，能有效節(jié)省建造時(shí)間、提高生產(chǎn)效率，滿足客戶使用需求，具有廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域。然而，傳統(tǒng)的箱形鋼梁在拼裝焊接施工過程中易出現(xiàn)焊接效果不佳及焊縫強(qiáng)度不足等結(jié)構(gòu)安全問題，同時(shí)傳統(tǒng)的焊接工藝在人力成本及進(jìn)度要求上已不能滿足項(xiàng)目生產(chǎn)需要。如何提高鋼結(jié)構(gòu)建筑的整體性、安全性，降低箱形鋼梁的吊裝、焊接難度，確保箱形鋼梁的焊接質(zhì)量，縮短箱形鋼梁的吊裝及焊接時(shí)間等，成了影響產(chǎn)業(yè)化工程發(fā)展的主要因素。

為解決上述難題，結(jié)合項(xiàng)目實(shí)際應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)出一種箱形鋼梁內(nèi)腹式焊錨連接施工技術(shù)[1-4]。該技術(shù)提高了箱形鋼梁的吊裝施工進(jìn)度，有效保證了鋼結(jié)構(gòu)連接焊縫的質(zhì)量要求，確保了鋼結(jié)構(gòu)及建筑的整體性和安全性。

1 工程概況

綠洋灣花園項(xiàng)目位于廣東珠海，總建筑面積約為97 000 m2，建筑高度148 m。純地下室部分為框架結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)為錘擊預(yù)應(yīng)力混凝土管樁及灌注樁。該項(xiàng)目超高層住宅室內(nèi)采用大型箱形鋼梁，最大跨度達(dá)12 m，受高度超高的制約及垂直運(yùn)輸設(shè)備的限制，單構(gòu)件鋼梁的最大質(zhì)量不得超過1.5 t，即12 m長跨的箱形鋼梁需分段吊裝并確保有效連接。

2 工程重難點(diǎn)的解決思路

1）通過收集類似工程案例、國內(nèi)外文獻(xiàn)成果及施工規(guī)范，分析施工過程中的吊裝準(zhǔn)備工作、吊裝工作、連接方法、焊接等相關(guān)工藝，從理論方面研究箱形鋼梁拼接焊接技術(shù)的優(yōu)化措施。

2）結(jié)合現(xiàn)場鋼結(jié)構(gòu)施工的實(shí)際情況，當(dāng)箱形鋼梁支座部位滿足吊裝條件或箱形鋼梁支模架搭設(shè)完成后，利用大型吊裝設(shè)備或工具，將2節(jié)待拼裝焊接的箱形鋼梁吊裝至需安裝位置，根據(jù)設(shè)計(jì)標(biāo)高調(diào)整好2節(jié)箱形鋼梁的位置，在2節(jié)箱形鋼梁交接處內(nèi)側(cè)豎向放置節(jié)點(diǎn)板，使節(jié)點(diǎn)板上的螺栓孔與待拼裝的箱形鋼梁拼接處的螺栓孔一致，采用等強(qiáng)拼接，用高強(qiáng)螺栓連接、固定節(jié)點(diǎn)板與箱形鋼梁，使得箱形鋼梁與節(jié)點(diǎn)板初成整體。待2節(jié)箱形鋼梁位置及標(biāo)高最終調(diào)整無誤后，再牢固固定高強(qiáng)螺栓，使得箱形鋼梁與節(jié)點(diǎn)板終成整體，順利完成鋼梁施工。

3 施工工藝流程

箱形鋼梁內(nèi)腹式焊錨連接施工技術(shù)的工藝流程為：先對(duì)需拼裝鋼梁進(jìn)行吊裝、對(duì)接，通過節(jié)點(diǎn)板進(jìn)行初步固定安裝；再對(duì)下翼緣和腹壁拼縫進(jìn)行焊接；最后放置上翼緣蓋板并焊接，從而完成箱梁內(nèi)腹式焊錨連接。

3.1 箱形鋼梁吊裝技術(shù)

當(dāng)箱形鋼梁支座部位滿足吊裝條件或箱形鋼梁支模架搭設(shè)完成后，可對(duì)需連接的箱形鋼梁進(jìn)行吊裝。使用塔吊繩索鎖扣與箱形鋼梁吊環(huán)連接，平穩(wěn)起吊后，直接吊運(yùn)至安裝樓層，再緩慢、平穩(wěn)地放置于鋼梁梁底支模架上，并利用塔吊調(diào)整待連接箱形鋼梁的拼接口及鋼梁支座處，使待連接箱形鋼梁連接處對(duì)齊（圖1）。

圖1 箱形鋼梁塔吊吊裝

3.2 高強(qiáng)螺栓的安裝

箱形鋼梁拼接對(duì)齊后，在箱梁交接口內(nèi)側(cè)，放置豎向同翼緣厚度的節(jié)點(diǎn)板，使節(jié)點(diǎn)板上的螺栓孔與待拼裝的箱形鋼梁拼接處的螺栓孔一致。確?？讖綄?duì)齊后，將φ22 mm高強(qiáng)螺栓穿過節(jié)點(diǎn)板與箱形鋼梁的螺栓孔，使用扭力扳手將螺栓扭緊，固定節(jié)點(diǎn)板與箱形鋼梁，使得箱形鋼梁與節(jié)點(diǎn)板初成整體。待2節(jié)箱形鋼梁位置、標(biāo)高及起拱度最終調(diào)整無誤后，再調(diào)緊、固定高強(qiáng)螺栓，使得箱形鋼梁與節(jié)點(diǎn)板終成整體（圖2）。其中，跨度≥12 m的兩端鉸接梁均須按1/600進(jìn)行預(yù)起拱。

圖2 箱形鋼梁連接節(jié)點(diǎn)剖、立面

高強(qiáng)螺栓安裝注意事項(xiàng)：

1）摩擦型高強(qiáng)螺栓連接處摩擦面處理方法為：噴砂（丸）后涂無機(jī)富鋅漆。

2）不得用高強(qiáng)螺栓兼作臨時(shí)螺栓，以防損傷螺紋引起扭矩系數(shù)的變化。

3）高強(qiáng)螺栓應(yīng)在結(jié)構(gòu)構(gòu)件中心位置調(diào)整后進(jìn)行安裝，穿入方向應(yīng)以施工方便為準(zhǔn)，并力求一致。高強(qiáng)螺栓連接副組裝時(shí)，螺母帶圓臺(tái)面的一側(cè)朝向墊圈有倒角的一側(cè)。

4）安裝高強(qiáng)螺栓時(shí)，嚴(yán)禁強(qiáng)行穿入螺栓（如用錘敲打）。不能自由穿入需擴(kuò)孔時(shí)，應(yīng)用鉸刀進(jìn)行修整，修整后孔的最大直徑應(yīng)小于1.2倍螺栓直徑。修孔時(shí)，為防止鐵屑落入板疊縫中，鉸孔前應(yīng)將四周螺栓全部擰緊，使板疊密貼后再進(jìn)行。嚴(yán)禁氣割擴(kuò)孔。

5）高強(qiáng)螺栓施工所用的扭矩扳手，班前必須校正，其扭矩誤差限值為±5%，合格后方準(zhǔn)使用。校正用的扭矩扳手，其扭矩誤差限值為±3%。

6）對(duì)于大型節(jié)點(diǎn)處，高強(qiáng)螺栓施工時(shí)一般分為初擰、復(fù)擰、終擰。初擰或復(fù)擰后的高強(qiáng)螺栓用顏色在螺母上涂上標(biāo)記，然后按規(guī)定的施工扭矩值進(jìn)行終擰。終擰后的高強(qiáng)螺栓用另一種顏色在螺母上涂上標(biāo)記。

3.3 箱形鋼梁焊接技術(shù)

3.3.1 下翼緣拼縫焊接

節(jié)點(diǎn)板與箱形鋼梁連接牢固后，使用二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊，在拼縫底部放置同箱形鋼梁翼緣寬、厚8 mm的鋼墊片，從內(nèi)部對(duì)底部拼縫采用全截面熔透焊，直至拼縫焊接飽滿為止（圖3）。從內(nèi)部對(duì)大型箱形鋼梁底部拼縫進(jìn)行單面熔透焊，突破了傳統(tǒng)鋼梁底面拼縫部位只能進(jìn)行仰焊的施工工藝限制，降低了焊縫探傷檢測的不合格風(fēng)險(xiǎn)，快捷高效地完成了底部拼縫的焊接，保證了大型箱形鋼梁的整體性、穩(wěn)定性、安全性。

圖3 箱形鋼梁節(jié)點(diǎn)下翼緣拼縫焊接

3.3.2 腹壁拼縫焊接

對(duì)腹板兩側(cè)的拼接處再進(jìn)行全截面熔透焊，直至拼縫處的焊縫飽滿（圖4）。

圖4 箱形鋼梁節(jié)點(diǎn)腹壁拼縫焊接

3.3.3 上翼緣蓋板拼縫焊接

最后在箱形鋼梁頂部拼接口的橫向兩端各放置1片同翼緣寬、厚8 mm的鋼墊片，并蓋上同翼緣厚度的箱形鋼梁蓋板，對(duì)上翼緣2處拼縫進(jìn)行全截面熔透焊焊接（圖5）。其中，上翼緣蓋板與腹板交接處無需進(jìn)行焊接。

圖5 箱形鋼梁節(jié)點(diǎn)上翼緣蓋板放置及拼縫焊接

4 結(jié)語

箱形鋼梁內(nèi)腹式焊錨連接施工技術(shù)主要是在鋼梁吊裝和鋼梁焊接兩方面進(jìn)行重點(diǎn)研究和改進(jìn)。在大型箱形鋼梁拼接處預(yù)留上翼緣等強(qiáng)蓋板，使在吊裝完成后可先通過節(jié)點(diǎn)板及螺栓進(jìn)行等強(qiáng)拼接，后續(xù)再人工微調(diào)，從而縮短了吊裝、焊接時(shí)間。上翼緣蓋板的預(yù)留，便于在鋼梁內(nèi)腹進(jìn)行高強(qiáng)螺栓連接的同時(shí)，也能直接從內(nèi)部對(duì)大型箱形鋼梁底部拼縫進(jìn)行單面熔透焊，有效保證了大型箱形鋼梁的整體性，創(chuàng)造了較好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

箱形鋼梁內(nèi)腹式焊錨連接施工技術(shù)可以提高鋼梁吊裝的安全性和平穩(wěn)性，確保鋼結(jié)構(gòu)的焊接質(zhì)量，解決了傳統(tǒng)底面仰焊施工進(jìn)度慢、無法實(shí)現(xiàn)穿插施工的問題，不僅改善了作業(yè)人員的作業(yè)環(huán)境，而且加快了施工進(jìn)度，具有廣泛的應(yīng)用和推廣前景。