雙體多腔室組合巨柱施工技術(shù)分析

云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司德宏梁河供電局 李明星

巨型結(jié)構(gòu)體系在超高層建筑中有著極為廣泛的應(yīng)用，能夠進(jìn)一步展現(xiàn)出其材料性能優(yōu)勢(shì)，但結(jié)合實(shí)際情況來(lái)看，雙體多腔室組合巨柱施工在實(shí)際應(yīng)用的過(guò)程中，仍面臨著多方面影響因素，基于此對(duì)其展開(kāi)深層次的探索。

1 研究背景

現(xiàn)如今，我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度得到了前所未有的提升，在這一時(shí)代背景下，超高層鋼結(jié)構(gòu)較之以往也有了進(jìn)一步的發(fā)展。對(duì)于當(dāng)前我國(guó)所具有的超高層建筑來(lái)說(shuō)，其較常應(yīng)用的組合多腔室巨柱大多屬于單體巨柱，具體指的是通過(guò)隔板對(duì)現(xiàn)有的單個(gè)巨柱進(jìn)行劃分，進(jìn)而使其內(nèi)部分成多個(gè)腔室。本文所述的工程使用的為雙體多腔室組合巨柱，其主要指的是采用兩個(gè)多腔室巨柱組合形成的一個(gè)巨柱，其不僅僅包含著巨柱單體中的腔室，與此同時(shí)，其在兩個(gè)巨柱相組合時(shí)，其柱外還涉及到肋板和隔板組合而成的腔室。多腔室巨柱本身在實(shí)際應(yīng)用的過(guò)程中便面臨著多種局限性，具體包括運(yùn)輸困難、有著較大的焊接應(yīng)力、焊縫相對(duì)集中以及操作空間過(guò)于狹小等，而在將兩個(gè)多腔室巨柱組合起來(lái)之后勢(shì)必會(huì)進(jìn)一步加劇上述問(wèn)題，所以應(yīng)當(dāng)積極采取相應(yīng)的措施對(duì)其進(jìn)行妥善解決。

2 雙體多腔室組合巨柱施工技術(shù)的實(shí)踐應(yīng)用探究

2.1 總體方案

在某工程中，工作人員通過(guò)綜合考慮施工成本以及工程進(jìn)度等多方面影響因素，決定將一個(gè)ZSL2700塔式起重機(jī)安裝于主塔樓施工核心筒南側(cè)，其臂長(zhǎng)為50米，最大和最小回轉(zhuǎn)半徑吊重分別是45t和100t。與此同時(shí)，工作人員在施工現(xiàn)場(chǎng)架設(shè)了一臺(tái)XGC260履帶式起重機(jī)，在此基礎(chǔ)上輔助開(kāi)展遠(yuǎn)端組合巨柱吊裝以及構(gòu)件卸車(chē)等工作。結(jié)合上文所述的多方面內(nèi)容，從人體工程學(xué)原理出發(fā)，為焊接操作工位空間提供充足的保障，盡可能避免其同薄弱環(huán)節(jié)相接觸。在本工程的雙體多腔室組合巨柱方面主要使用的是橫向和豎向綜合分段的方式，與此同時(shí)，還要合理實(shí)現(xiàn)對(duì)于分段巨柱單元長(zhǎng)度和質(zhì)量的控制，將其分別控制在4米和60t范圍之內(nèi)。工作人員在對(duì)巨柱進(jìn)行制作的過(guò)程中，工作人員需要立足于構(gòu)件在主體焊縫融透方面的具體要求，并結(jié)合構(gòu)件的實(shí)際長(zhǎng)度，根據(jù)長(zhǎng)度的1.5‰-2‰對(duì)焊接收縮余量進(jìn)行適當(dāng)加放。若想進(jìn)一步確保巨柱上端口有著良好的平整度，應(yīng)當(dāng)在對(duì)5毫米端銑余量進(jìn)行加放，除此以外，工作人員需要充分明確相關(guān)試驗(yàn)報(bào)告中所涉及到的連接形式，并按照企業(yè)坡口標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行構(gòu)件坡口的開(kāi)設(shè)工作。對(duì)于巨柱的整體裝焊工作來(lái)說(shuō)，需要有氣保焊作為其基礎(chǔ)，接下來(lái)再通過(guò)埋弧焊接機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)其的填充和蓋面，在焊接過(guò)程中，每次都要由中間向兩側(cè)按照次序展開(kāi)焊接工作，這樣便能夠有效減少殘余應(yīng)力，進(jìn)而高效實(shí)現(xiàn)對(duì)于其焊接變形的控制。等到完成整體的裝焊工作之后，便要實(shí)施對(duì)于牛腿的定位焊接工作，要注意的是，工作人員需要注重對(duì)于牛腿間隔尺寸的合理把控，若是發(fā)現(xiàn)其存在偏差便要第一時(shí)間采取優(yōu)化調(diào)整措施，確保其尺寸能夠同設(shè)計(jì)圖紙的要求相適應(yīng)[1]。

2.2 施工流程

2.2.1 施工準(zhǔn)備

為保障后續(xù)施工的合理性和有效性，工作人員應(yīng)當(dāng)高質(zhì)量完成好相應(yīng)的施工準(zhǔn)備工作，對(duì)構(gòu)件本身的受力特點(diǎn)以及零件特征等進(jìn)行詳細(xì)分析，并充分結(jié)合相應(yīng)的設(shè)計(jì)圖紙，對(duì)裝焊工藝卡進(jìn)行編制，接下來(lái)則要明確各個(gè)零部件組裝的要求和焊接流程等。工作人員在正式開(kāi)展構(gòu)件組裝工作之前，需要對(duì)相關(guān)技術(shù)文件、組裝工藝以及施工詳圖展開(kāi)全方位的探究，并在此基礎(chǔ)上對(duì)科學(xué)有效的施工設(shè)備以及施工場(chǎng)地進(jìn)行選擇，這樣便能夠在極大程度上保障準(zhǔn)備工作的質(zhì)量和效率，進(jìn)而提升構(gòu)件加工的實(shí)際成效。工作人員在進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)制作之前，需要進(jìn)一步明確制作廠(chǎng)條件、施工詳圖以及設(shè)計(jì)文件的相關(guān)要求，并完成對(duì)于制作工藝的編制，確保制作工藝書(shū)中能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)于各類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)的全面覆蓋，具體包括相關(guān)工作人員的資質(zhì)證明、工藝裝備和焊接設(shè)備、生產(chǎn)場(chǎng)地布置要求以及質(zhì)量保證體系等。在正式進(jìn)入到構(gòu)件組裝步驟之前，需要先同組裝人員之間展開(kāi)技術(shù)交底工作，具體內(nèi)容涉及到操作規(guī)程、組裝工藝以及施工詳圖等技術(shù)文件，組裝人員事先需要全面落實(shí)對(duì)于各零部件編號(hào)、實(shí)物以及清單等的檢查，以保障其實(shí)物能夠同圖紙相適應(yīng)。工作人員在對(duì)組裝順序進(jìn)行確定的過(guò)程中需要綜合考慮其所應(yīng)用的組裝工藝，立足于具體的設(shè)計(jì)要求、連接方式、焊接順序以及構(gòu)件形式等相關(guān)內(nèi)容明確具體的組裝工藝。

2.2.2 鋼板矯平

在處理好施工準(zhǔn)備的各項(xiàng)事宜之后，相關(guān)工作人員應(yīng)當(dāng)針對(duì)鋼材表面所存在的波浪形、扭曲、彎曲以及不平等缺陷展開(kāi)相應(yīng)的矯平工作，否則便會(huì)在極大程度上對(duì)成品、零部件加工以及下料等工作的實(shí)際質(zhì)量造成負(fù)面影響，所以，在正式進(jìn)入到下料、切割以及加工成型步驟之前需要針對(duì)那些變形超差的鋼材采取良好的矯正措施。通過(guò)對(duì)于鋼板所實(shí)施的矯平工作，能夠促進(jìn)氧化皮產(chǎn)生松散現(xiàn)象進(jìn)而部分脫落，此舉能夠?yàn)楹罄m(xù)所開(kāi)展的預(yù)處理工作創(chuàng)造良好的條件，工作人員在進(jìn)行矯正時(shí)應(yīng)當(dāng)適當(dāng)應(yīng)用矯枉過(guò)正的手段對(duì)回彈問(wèn)題進(jìn)行處理，針對(duì)鋼板彎曲所進(jìn)行的矯正需要先對(duì)變形部位進(jìn)行定位，按照先急彎后慢彎的順序進(jìn)行矯正，這樣便能夠在原有的基礎(chǔ)上促進(jìn)矯正精確度以及工作成效的提升。在完成矯正工作之后，要保障其鋼材的表面沒(méi)有明顯的損傷和凹痕，與此同時(shí)，工作人員應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)對(duì)于劃痕深度的控制，確保其能夠控制在0.5毫米范圍之內(nèi)，并且不會(huì)在允許負(fù)偏差1/2以上。而在完成鋼板矯正之后，其允許偏差應(yīng)當(dāng)能夠同現(xiàn)行相關(guān)固定要求相適應(yīng)。

2.2.3 下料切割

切割工作開(kāi)展的實(shí)際成效對(duì)于后續(xù)工作的質(zhì)量有著重要影響，而厚板切割更是直接關(guān)系到成品的質(zhì)量，在正式開(kāi)展鋼材切割工作之前，工作人員需要對(duì)區(qū)域表面展開(kāi)全面的清理工作，在切割階段，工作人員應(yīng)當(dāng)綜合考慮切割氣體、鋼材厚度以及設(shè)備類(lèi)型等相關(guān)因素對(duì)適當(dāng)?shù)墓に噮?shù)進(jìn)行選用。而在完成切割工作之后則需要妥善清理好其所存在的毛刺以及飛邊等問(wèn)題。在下料切割環(huán)節(jié)，工作人員需要靈活實(shí)現(xiàn)對(duì)于數(shù)控以及直條多頭切割機(jī)的應(yīng)用針對(duì)巨柱零件展開(kāi)精密下料工作，這樣便可以進(jìn)一步減少切割工作對(duì)于主體鋼材所造成的負(fù)面影響。接下來(lái)，操作人員需要使用電動(dòng)砂輪機(jī)對(duì)全部切割面展開(kāi)打磨工作，以保障零件邊緣加工的有效性，充分適應(yīng)在壓桿曲線(xiàn)以及邊緣應(yīng)力取值方面的相關(guān)要求。在切割下料的過(guò)程中需要對(duì)相應(yīng)的偏差值展開(kāi)全面嚴(yán)格的控制工作，以提升下料工作開(kāi)展的精確程度，進(jìn)而從根本上促進(jìn)零件加工質(zhì)量以及效率的提升。

2.2.4 地面線(xiàn)型設(shè)置

底樣線(xiàn)型將會(huì)在極大程度上對(duì)構(gòu)件加工精度造成影響，所以工作人員應(yīng)當(dāng)全面考慮構(gòu)件類(lèi)型，并結(jié)合其具體的外形尺寸等相關(guān)因素，按照1:1的比例，將構(gòu)件實(shí)樣放置在組裝平臺(tái)之上，然后便要在投影定位線(xiàn)的基礎(chǔ)上對(duì)其展開(kāi)分別組裝工作，進(jìn)而最終生成相應(yīng)的構(gòu)件。使用鋼針在組裝平臺(tái)上劃出構(gòu)件中心線(xiàn)，同時(shí)還要定位為標(biāo)高線(xiàn)、輪廓線(xiàn)以及斷面位置線(xiàn)等各種基準(zhǔn)線(xiàn)，在放地樣之前需要妥善清理相應(yīng)的組裝場(chǎng)地，確保其所使用的零部件都能夠按照相應(yīng)分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)和要求進(jìn)行堆放，而各種設(shè)備以及工具等都能夠得到有序地?cái)[放，并充分保障場(chǎng)地整體的清潔度和整潔性[2]。

2.2.5 胎架設(shè)置

在胎架設(shè)置方面，應(yīng)當(dāng)通過(guò)對(duì)于數(shù)控的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)對(duì)于胎架模板的精密切割，進(jìn)而為組裝的精確度提供充足的保障。工作人員需要基于平臺(tái)上的模板進(jìn)行定位線(xiàn)的設(shè)置，完成搭設(shè)模板的工作，與此同時(shí)，應(yīng)當(dāng)合理控制在胎架模板上標(biāo)高平整度，確保其能夠維持在1毫米范圍之內(nèi)，并高質(zhì)量修正超差。若想保障塔架的實(shí)效性，應(yīng)當(dāng)確保其具有充足的強(qiáng)度以及剛度，在完成胎架設(shè)置工作之后應(yīng)當(dāng)對(duì)其進(jìn)行全方位的驗(yàn)收工作，在驗(yàn)收合格之后便可以正式投入使用。相關(guān)操作人員需要通過(guò)對(duì)于銑邊機(jī)的應(yīng)用對(duì)胎架模板表面進(jìn)行銑平，在完成組裝工作之后，則應(yīng)當(dāng)使用水平尺對(duì)胎架上表面進(jìn)行校平，充分保障其平整度，使其能夠滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。工作人員需要對(duì)構(gòu)件整體展開(kāi)精密的計(jì)算工作，并立足于組裝需要進(jìn)行胎架設(shè)計(jì)，充分保障胎架應(yīng)有的適用性、可靠性以及牢固性。與此同時(shí)，胎架本身應(yīng)當(dāng)有充分的強(qiáng)度和剛度，并強(qiáng)化落實(shí)對(duì)于水平度以及標(biāo)高的誤差，確保其誤差能夠有效維持在1.5毫米范圍之內(nèi)，質(zhì)檢員需要全方位開(kāi)展對(duì)于地樣以及胎架的驗(yàn)收工作，確保其合格之后才能夠進(jìn)入到下一步工作。

2.2.6 巨型柱安裝

在巨型柱安裝方面，預(yù)拼裝是其中不可或缺的組成部分，其巨型柱有著多樣化的腔體形式，在構(gòu)造方面存在較高的復(fù)雜度，而且巨型柱在外形尺寸方面產(chǎn)生了較多的變化，若是采用高空原位拼裝技術(shù)對(duì)構(gòu)件進(jìn)行安裝則面臨一定的難度，并且有著相對(duì)較高的控制精度要求。若想確?，F(xiàn)場(chǎng)施工的科學(xué)性與合理性，在構(gòu)件正式進(jìn)入到施工現(xiàn)場(chǎng)之前，需要靈活使用三維軟件對(duì)其進(jìn)行模擬拼裝，并結(jié)合工廠(chǎng)實(shí)體預(yù)拼裝的形式，高質(zhì)量實(shí)現(xiàn)對(duì)于安裝精度的控制，促使構(gòu)件在正式進(jìn)入到施工現(xiàn)場(chǎng)之后能夠精確就位。結(jié)合實(shí)際情況來(lái)看，模擬拼裝控制點(diǎn)數(shù)值都屬于理論值，所以并不會(huì)涉及到現(xiàn)場(chǎng)接口處焊縫間隙的相關(guān)內(nèi)容。具體可以使用拼裝臨時(shí)嵌補(bǔ)塊的方式對(duì)坡口和間隙進(jìn)行找平，進(jìn)而保障托座現(xiàn)場(chǎng)接口能夠達(dá)到零間隙對(duì)接的效果，此舉不僅能夠進(jìn)一步提升構(gòu)件制作的精確度，還可以為高效控制現(xiàn)場(chǎng)對(duì)接處間隙奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

除了預(yù)拼裝以外，相關(guān)工作人員還要加強(qiáng)對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)安裝的重視，本工程中巨型柱有著多腔體截面，在原有的基礎(chǔ)上對(duì)其進(jìn)行劃分，使其成為4段，工作人員應(yīng)當(dāng)先對(duì)田字形構(gòu)件進(jìn)行安裝，然后再安裝工字形構(gòu)件，使得4根巨型柱轉(zhuǎn)換成為8根田字形構(gòu)件的形式，而在柱外形截面則原本的六邊形逐漸轉(zhuǎn)變成五邊形和四邊形的形式，與此同時(shí)，其柱截面也呈現(xiàn)出逐漸變小的特點(diǎn)。在保障其能夠滿(mǎn)足吊重要求的基礎(chǔ)上對(duì)巨型柱展開(kāi)橫向分節(jié)，并對(duì)其進(jìn)行逐節(jié)安裝，本工程所涉及的巨型柱，分段分節(jié)的最大重量和最小重量分別是44t和13.3t，結(jié)合實(shí)際情況來(lái)看，巨型柱分段分節(jié)有著較大的重量，所以工作人員主要是對(duì)兩臺(tái)M1280塔式起重機(jī)進(jìn)行使用展開(kāi)相應(yīng)的吊裝工作，與此同時(shí)還需使用兩臺(tái)M900D塔式起重機(jī)起到一定的輔助作用。在實(shí)際進(jìn)行吊裝的過(guò)程中，工作人員需要對(duì)巨型柱構(gòu)造進(jìn)行明確，并在全面了解其分段分節(jié)情況的基礎(chǔ)上將巨型柱安裝劃分成兩個(gè)環(huán)節(jié)。

其一便是針對(duì)F006層以下巨型柱構(gòu)件所開(kāi)展的安裝工作，這一過(guò)程中的巨型柱屬于六邊形異形多腔體機(jī)構(gòu)，其截面超大，并且有著較大的重量。當(dāng)完成對(duì)于巨型柱的豎向分解之后，需要在其橫向位置展開(kāi)再次的分段，最終分別形成兩個(gè)工字型構(gòu)件和田字形構(gòu)件，具體指的是單根巨型柱的每一節(jié)總共包括4個(gè)構(gòu)件。工作人員在開(kāi)展安裝工作的過(guò)程中需要先對(duì)2個(gè)田字形構(gòu)件進(jìn)行安裝，接下來(lái)再于兩側(cè)實(shí)現(xiàn)對(duì)于工字形構(gòu)件的橫向插入。在完成4個(gè)構(gòu)件的安裝工作之后，工作人員需要通過(guò)對(duì)于坐標(biāo)法和垂直度法的組合應(yīng)用展開(kāi)整體測(cè)量工作，并對(duì)該節(jié)構(gòu)件的外輪廓尺寸進(jìn)行優(yōu)化校正。使其能夠同相關(guān)設(shè)計(jì)要求相符合，在確保其合格之后便可以進(jìn)入到后續(xù)的焊接步驟。

其二便是F007-F106層，這一階段的構(gòu)件有著相對(duì)較小的截面尺寸，逐漸從原本的六邊形構(gòu)件轉(zhuǎn)化成四邊形構(gòu)件，與此同時(shí)，其巨型柱還會(huì)由四根轉(zhuǎn)變成8根，其分段分節(jié)只涉及到豎向分節(jié)，在完成構(gòu)件的安裝工作之后，則需要在坐標(biāo)法＋垂直度法的基礎(chǔ)上對(duì)該構(gòu)件進(jìn)行測(cè)量和校正，確保其合格之后，便可以對(duì)其進(jìn)行焊接。工作人員在該階段正式進(jìn)行巨型柱安裝工作之前，需要構(gòu)建起相應(yīng)的操作平臺(tái)，按照相應(yīng)的階段展開(kāi)安裝工作。若想進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)對(duì)于焊接中沉降變形現(xiàn)象的合理控制，工作人員應(yīng)當(dāng)事先對(duì)其展開(kāi)科學(xué)的分析和預(yù)測(cè)工作，同時(shí)還要結(jié)合實(shí)際情況完成變形預(yù)調(diào)值的制訂。

2.2.7 焊接

焊接工作直接關(guān)系到雙體多腔室組合巨柱施工的合理性，所以工作人員應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)對(duì)于焊接環(huán)節(jié)的重視，在實(shí)際開(kāi)展焊接工作的過(guò)程中采用單根構(gòu)件對(duì)接焊和整體對(duì)稱(chēng)焊接有機(jī)結(jié)合的手段。在節(jié)點(diǎn)焊接時(shí)需要有效將對(duì)稱(chēng)以及分段的焊接方式結(jié)合起來(lái)。對(duì)于巨型柱來(lái)說(shuō)，其焊接工作的開(kāi)展需要按照先立后橫以及先內(nèi)后外的順序，使用焊接約束支撐，與此同時(shí)還要在此過(guò)程中使用合理的智能溫控措施，這樣便可以有效減少局部拘束應(yīng)力以及焊接變形問(wèn)題。工作人員在焊接中需要實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)地監(jiān)控其結(jié)構(gòu)標(biāo)高、垂直度以及水平度。因?yàn)槠涔?jié)點(diǎn)焊縫整體呈現(xiàn)出超厚以及超長(zhǎng)等特點(diǎn)，所以在實(shí)際進(jìn)行施工的過(guò)程中需要從具體的要求出發(fā)，將拘束板設(shè)置在臨時(shí)連接板上實(shí)現(xiàn)對(duì)其的剛性固定，強(qiáng)化落實(shí)其焊接變形的控制，針對(duì)焊縫采用多道、薄層以及窄道等焊接方法。工作人員需要使用鋼柱外壁后焊的方式，充分發(fā)揮出焊口縫隙的作用，為柱腔中良好的空氣循環(huán)提供保障，在正式進(jìn)入到焊接環(huán)節(jié)之前，工作人員需要實(shí)現(xiàn)對(duì)于電腦自動(dòng)控溫技術(shù)以及電加熱技術(shù)的靈活應(yīng)用。該工作對(duì)于工作人員的專(zhuān)業(yè)度有著較高的要求，所以焊工在操作之前需要先對(duì)其進(jìn)行焊接工藝評(píng)定，在保障其專(zhuān)業(yè)水平和素質(zhì)之后才可以上崗。相關(guān)工作人員應(yīng)當(dāng)妥善完成對(duì)于完成好焊接約束支撐的相關(guān)事宜，按照每隔1米的距離，將焊接約束板設(shè)置在焊縫的位置。在實(shí)際進(jìn)行焊接施工時(shí)工作人員需要加強(qiáng)對(duì)于機(jī)器人焊接以及自動(dòng)焊接等工藝的應(yīng)用，在焊接洞口對(duì)排氣扇、安全繩等相關(guān)措施進(jìn)行有效設(shè)置，合理使用爬升式焊接操作平臺(tái)，相對(duì)于以往所使用的重型焊接操作平臺(tái)來(lái)說(shuō)，能夠有效減少對(duì)于塔式起重機(jī)的過(guò)度應(yīng)用，可以達(dá)到減少工期消耗的效果。

綜上所述，強(qiáng)化對(duì)于多腔室組合巨柱施工技術(shù)的應(yīng)用，能夠有效提升超高層建筑結(jié)構(gòu)體系的科學(xué)性與合理性，對(duì)于其整體后續(xù)高效投入運(yùn)行有著積極的促進(jìn)作用。因此，相關(guān)研究人員應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)對(duì)其的重視，為其應(yīng)用成效的提升創(chuàng)造良好的條件。