發(fā)布時間：2014-07-28 10:09

　　相對于傳統(tǒng)的建筑結構，鋼結構擁有以下優(yōu)勢：通過減少柱的截面面積提高面積使用率；延性好、塑性變形能力強，具有優(yōu)良的抗震抗風性能，大大提高了建筑的安全可靠性；節(jié)能效果好，保溫性能好；施工速度快，工期至少縮短三分之一；大大減少了砂、石、灰的用量，所用的材料主要是綠色，100%回收或降解的材料，在建筑物拆除時，大部分材料可以再用或降解，不會造成垃圾；適宜工廠大批量生產，工業(yè)化程度高。下面筆者就某大型體育館鋼結構屋蓋的施工技術淺談心得體會。
　　1 工程概述
　　深圳大運中心體育館位于廣東省深圳市龍崗區(qū)，建筑面積73000平方米，容納觀眾約1.8萬，主體結構為框架結構，地下一層，地上三層，局部四層。體育館的平面為圓形，平面直徑為146米，高度為32米，屋蓋結構由14個形狀相同的結構單元組成，其中間部分直徑約50米范圍內的屋蓋（穹頂）由上弦桿、下弦拉桿通過直管相連組成，其截面呈魚腹形。整個結構呈中心對稱，通過14個支點坐落在+3.0米標高的混凝土結構上。
　　2鋼結構的形式劃分
　　整個體育館屋蓋鋼結構可分為內、外兩大部分，中央為直徑50米截面為魚腹形的穹頂結構，外側為43米的環(huán)狀懸挑結構，內外兩部相交于穹頂外圍Φ800的鋼管上，懸挑的傾復力矩通過穹頂圓環(huán)狀平面的環(huán)向力來承擔。
　　2.1 穹頂（中央屋蓋）
　　穹頂?shù)慕Y構形式為魚腹形的下拉索鋼結構格柵。穹頂?shù)闹睆綖?0米，上弦桿采用圓鋼管截面，中間鋼管截面的立柱連接上弦桿及下弦拉桿。上弦桿、下弦拉桿匯交于穹頂外環(huán)鋼管上。
　　2.2 環(huán)形懸挑結構
　　環(huán)形懸挑結構外圍直徑約為150米，內圓直徑為50米，高度為32米。結構整體由252根直桿通過98個節(jié)點相連形成182個平面，彼此彎折組合而成。其內側通過7桿相交節(jié)點與穹頂外環(huán)鋼管相連。
　　2.3 支座
　　屋蓋結構整體通過其下部14個支點坐落在+3.0米標高的混凝土結構的支座上，連接形式為鉸接。
　　3 施工工藝流程
　　3.1 結構構件制作
　　放樣→號料→下料切割→材料矯正→胎架制作→組裝→焊接→下胎檢驗與預拼→打砂與涂裝→成品驗收及保護
　　3.2 鋼結構吊裝
　　編制吊裝方案→構件進場、堆放→現(xiàn)場拼接焊縫→承重腳手架搭設→吊裝→補漆、防火涂料→臨時支撐拆除
　　4 施工的重點工藝及相應措施
　　4.1 鑄鋼節(jié)點
　　鑄鋼節(jié)點在鋼管連接結構中是一個整體的構件，比較起焊接節(jié)點來說鑄鋼節(jié)點更有利于構件內部力的傳遞和更好的動力及靜力的受力強度，同時也擁有安裝方便、計算簡單、維護方便、壽命長及更好的外觀效果等顯著的優(yōu)勢。相對來講它亦具有投資成本高、質量不穩(wěn)定等明顯的不足之處。因此除按建筑鋼結構鑄鋼件相關技術規(guī)程驗收外，尚需對深化設計圖中鑄鋼件壁厚給予控制。因為根據(jù)本工程主桿件壁厚的特點，鑄鋼節(jié)點的壁厚不是取決于其強度，而是取決于鑄鋼節(jié)點的外形尺寸與其鑄造工藝，因此對其鑄造工藝應進行動態(tài)模擬分析，確定合理的壁厚，控制合理的投資成本。目前國內生產建筑鑄鋼件工廠眾多，產品質量參差不齊，因此選擇鑄鋼件生產工廠時必須仔細考察，慎重選取。
　　4.2 鋼管彎制
　　屋蓋鋼結構中的穹頂（中央屋蓋）結構，其外環(huán)鋼管與上弦桿均為弧形鋼管，由于鋼管直徑較大，彎曲加工難度相當大。在選取鋼結構加工企業(yè)時應對該類設備及加工能力給予廣泛調研與落實，鋼管彎曲加工以冷加工為宜。
　　4.3 底部鉸節(jié)點
　　底部鉸節(jié)點分支座與鉸接板上、下兩部分，加工精度高，該部分機加工后應在工廠予組裝合格后方可運達現(xiàn)場，并在現(xiàn)場安裝，焊接過程中慎防變形。
　　4.4 反拱量的計算
　　懸挑網(wǎng)架吊裝時，必須綜合考慮其吊裝的反拱量，并進行精確的計算和嚴格的論證，以避免懸挑結構吊裝后產生沉降偏差，對屋蓋的整體提升精度造成偏差。
　　4.5 第一榀桁架施工的安全措施
　　第一榀桁架施工時其安全與穩(wěn)定措施相當重要：
　�。�1）在吊點附近的上、下弦桿之間加設輔助連接桿以連接加固。同時設置輔助吊點，并通過在主吊鉤和輔助吊點之間加裝葫蘆，以調整桁架的吊裝傾斜角度，確保架體吊運和安裝過程中不致變形。
　�。�2）主桁架綁扎前翻身后要豎立放置枕木上，均布四組人字支架支撐桁架兩側的腰部，每組支架底部用手拉葫蘆牽拉牢固以防滑移。
　�。�3）桁架就位后及時在相鄰塔柱上安裝纜繩固定，保持架體平衡、穩(wěn)定。纜繩拉設位置不能影響第二片桁架的吊裝。在主吊鉤不脫鉤的情況下檢查桁架的穩(wěn)固性。
　　4.6 臨時支撐體系
　　由于工程最大的一個鋼結構屋蓋重達4980余噸，僅靠其外圍底部14個支點承受其重量，內部無一根支撐。在安裝過程中其構件自重及彎矩之大部均將由臨時支撐體系承受，而支撐體系設置得是否合理對減少結構安裝過程中的應力與安全又十分重要，因此對安裝方案中的臨時支撐體系應給予充分重視。根據(jù)圖紙顯示，臨時支撐體系共分為內、外5圈，每周14根，總計70根。除外圍2圈直接支撐于+3.0米標高的混凝土結構上，內圈支撐將直接支撐于看臺上表面，對這些部分看臺表面的承載強度應予以關注，除對其加強外，亦可用過渡梁將支撐底部受力轉移到相鄰的看臺鋼筋混凝土框架梁或柱上。
　　4.7 吊車行走通道的加強
　　體育館現(xiàn)場安裝工作的吊裝機械一般選用大型履帶吊，在場外沿體育館外圍行走，吊裝懸挑桁架與側面桁架。由于場內僅布置50~75噸履帶吊供穹頂拼裝用，因此只需將地坪回填土推平、壓實再鋪上石子硬化即可。場外行走通道選在+3.0米標高的基面上，則由于其底部建有停車庫、場館管理生活用房、設備房等設施，故須對其進行加強，且加強工作量大。因此應將加強工作與該部分砼結構施工綜合考慮后一并施工，以節(jié)約投資成本。
　　4.8 構件尺寸大、剛度小
　　現(xiàn)場吊裝時桿件長度大、截面小、剛度弱，該類桿件吊裝撓度大，且平面外剛性差。因此對該類桿件除合理布置吊點外，尚應進行工況計算，必要時應給予加強。
　　4.9 測量
　�。�1）土建施工的偏差：鋼結構安裝開工前應對土建方提交的軸線進行三方（土建方、監(jiān)理、鋼結構施工方）會同檢測，若有偏差應給予調整、確認。如果偏差過大則應報呈設計、業(yè)主共同制定調整方案。
　�。�2）測量基準點：根據(jù)方案必須沿體育館四周設置四個測量基準點、含場內軸心點共五個，用作對桿件吊裝過程中定位精度與變形的測量與監(jiān)測。該點位必須用固定裝置給予固定，周圍應圍有防撞圍欄。
　　4.10 卸載
　　鋼結構安裝結束，經(jīng)第一次驗收合格（卸載前）后，必須將安裝過程中設置的臨時支撐體系拆除，這一過程即稱為卸載。由于卸載是將鋼結構在安裝過程中加載于臨時支撐上的自重逐步消除并過渡至鋼結構自身體系形成均衡受力狀態(tài)。由于這一過程屬動態(tài)轉移過程，因此整個卸載過程必須保持在“合理、有序、平穩(wěn)、緩慢、均衡過渡”的狀態(tài)下分階段進行。
　　5 監(jiān)理控制措施
　　5.1 事前預控
　�。�1）深化設計監(jiān)控：對制作單位的細化設計進行審核，保證不得隨意改變原設計，又能確保工程施工、制作的可行性、合理性、科學性，指導構件的制作加工、合理分段、方便構件的運輸及安裝，深化設計圖必須得到原設計單位的確認。
　�。�2）原材料的監(jiān)控：審核制作單位的訂貨清單，確保在材質、型號、數(shù)量、交貨狀態(tài)、特殊要求等符合設計要求，避免錯訂、少訂，造成二次采購。所有進場材料都要求經(jīng)過監(jiān)理驗收，根據(jù)材料出廠合格證上內容核對每批材料的爐號與批號，外觀檢測合格后按國家相關規(guī)范及設計進行見證取樣，并委托第三方檢測機構進行物理、力學性能試驗，合格后方允許制作單位投入本工程使用。重要結構的鋼材要督促制作單位作好跟蹤記錄。
　�。�3）焊接人員的監(jiān)控：鋼結構工程的質量與焊接人員的素質息息相關，所以監(jiān)理人員對焊工的審核尤為重要。參加該工程焊接的焊工都應持有有效的行業(yè)指定部門頒發(fā)的焊工和證書，嚴格持證上崗從事與證書等級相應的焊接工作，重要結構的裝配定位焊接，要由持定位焊工資格證的焊工進行操作。正式施工前，督促制作單位對焊工進行針對本工程難點部位的焊接進行培訓，合格上崗，確保質量。
　　5.2 事中監(jiān)控
　　5.2.1 結構構件制作部分
　�。�1）放樣、號料的監(jiān)控：放樣和號料是整個鋼結構制作工藝中的第一道工序，也是至關重要的一道工序，放樣工作的準確與否將直接影響工程的質量，所以有條件的情況下，盡可能的督促制作單位采用計算機輔助放樣和號料，以提高工作精度和效率。監(jiān)理人員要加大檢查范圍，不定期進行抽檢。
　　（2）下料切割的監(jiān)控：鋼材的切割可以通過沖剪、切削、磨擦等機械力來實現(xiàn)，也可以利用高溫熱源來實現(xiàn)，根據(jù)設計要求、切割表面質量情況及經(jīng)濟性等因素，協(xié)同業(yè)主選擇一種或幾種切割方法作為本工程的切割方法，最好能采數(shù)控技術的切割方法，下料前應根據(jù)工藝要求預留制作和組拼時的焊接收縮量，檢查坡口質量。
　�。�3）材料矯正及彎曲的監(jiān)控：鋼板切割的采用專門的鋼板矯正機矯平，使用2M靠尺檢測平整度，鋼管及型材的彎曲最好采用彎曲機械完成，采用弧形樣板檢查（計算機放樣），精度滿足設計要求。
　�。�4）胎架制作的監(jiān)控：胎架必須牢固，具有足夠的剛度，其設置必須方便施工，確保構件的成型精度。在幾何定位時要考慮焊接收縮，結合工藝試驗預放合理的收縮余量，驗收后方能投入使用。
　�。�5）組裝的監(jiān)控：組裝前，根據(jù)施工詳圖復核其需組裝零件的質量，對于原材料的尺寸不夠，或技術要求需拼接的零件，一般必須提前拼接完成。采用胎模裝配時，組裝出首批構件后，必須驗收合格后方可進行繼續(xù)組裝。
　�。�6）焊接的監(jiān)控：焊接是鋼結構工程質量監(jiān)控的重要監(jiān)控點，必須采用經(jīng)工藝試驗確定的施工工藝進行焊接，嚴格按焊接規(guī)程進行操作。
　　（7）焊前檢查：構件必須牢固固定在剛性胎架上，焊接坡口兩側50MM范圍內的油污、鐵銹、氧化皮、水分等必須清理干凈，坡口角度、間隙滿足設計與施工工藝要求，筆耕文化推薦期刊，坡口角度、間隙均勻，有墊板的要求緊貼，結合工藝試驗取定的焊接收縮余量，檢查構件各零件的定位焊質量精度及幾何尺寸，合格后作好檢查記錄方可施焊。
　　（8）焊接控制：督促制作單位嚴格按照施工工藝進行操作，從焊接設備，焊接程序、電壓、電流、焊材使用、焊層及焊接速度等方面進行控制。為消除焊接順序對焊接變形及焊后殘余應力的影響。在焊接時盡量實行對稱焊接，讓結構受熱點在整個平面內對稱均勻分布，從中間向兩端均勻對稱分層施焊。熔透焊縫的打底焊要認真處理，焊接時要嚴格控制層間溫度，并清理干凈前道焊縫的藥皮和飛濺等后才允許施焊下道焊縫。多層多道焊時各層各道的接頭應錯開，立焊的施焊方向自下向上，不允許任意在工作表面引弧損傷母材，引弧要在鋪設鋼材或焊縫中進行。焊條必須按規(guī)范進行烘焙，放置在保溫筒中使用，其烘焙次數(shù)不得超過二次。特殊材料要進行預熱。外場作業(yè)時，焊接區(qū)域應設置防風、防雨裝置，并注意焊接時的空氣濕度的影響。
　�。�9）焊接檢驗與返修：焊縫外觀應均勻、平整，不應有裂紋，焊瘤、氣孔、弧坑、咬邊、未滿焊等缺陷，量尺測是焊縫的幾何尺寸是否符合設計要求。焊縫冷卻24小時后，根據(jù)焊縫的級別與設計要求可進行UT控傷、磁粉探傷、拍片檢驗，發(fā)現(xiàn)超標缺陷時，分析其產生的原因，提出改進措施，清除缺陷至兩邊50MM范圍重新施焊、檢驗，同一部返修次數(shù)不得超過兩次。
　�。�10）下胎檢驗與預拼監(jiān)控：構件下胎前要求在其自由狀態(tài)下進行幾何尺寸測量，對于吊裝現(xiàn)場需要拼接的接頭進行預拼，并標出中心線、定位線、對合線等標志。在大接頭處設置定位連接件，檢驗合格后方可交付涂裝。對于有害的殘余應力可以通過高溫回火，機械拉伸，振動法進行消除，構件進行編號，方便吊裝施工查找。
　�。�11）打砂與涂裝的監(jiān)控：噴砂處理之前，清除構件表面焊渣、飛濺，用適當?shù)娜軇┗蚯鍧崉┤コ�表面的油脂的污物，噴砂要求達到設計要求的組別，保證表面粗糙度，檢查合格后立即進行防銹漆施工（其間隔不超過6小時），干膜后進行防火涂料的施工。監(jiān)理人員通過磁性測厚儀對防銹漆、防火涂料的厚度檢測，并做好檢查記錄。對于吊裝現(xiàn)場需要焊接拼接的接頭雙邊50mm范圍內加以保護，不涂裝。
　　（12）構件運輸現(xiàn)場吊裝部分：運輸時要注意成品保護，捆綁牢固，盡量避免擦皮和構件的幾何變形。
　　5.2.2鋼結構現(xiàn)場吊裝部分
　�。�1）吊裝方案的審核：審核吊裝方案的科學性與可行性，由專業(yè)監(jiān)理工程師審核起重機構、機具、吊索及測量檢驗工具儀器的基本參數(shù)、精度確定其使用的合理性。
　　（2）構件進場、堆放的監(jiān)控：專業(yè)監(jiān)理工程師對進場構件組織驗收，除構件規(guī)格、型號、數(shù)量、產品質量證明外，還需對運輸過程中易產生變形、易損部位進行專門檢查。進場構件分類、編號、標示重量、重心，分類堆放。堆場設置及堆放方法要合理，盡量避免構件二次運輸及堆放造成幾何變形。
　�。�3）現(xiàn)場拼接焊縫的監(jiān)控：執(zhí)行構件制作部分監(jiān)控措施，預放焊接收縮量，超長構件的拼接留適當?shù)念A放量抵消焊接變形，拼接時核對制作預拼時標識的中心線、定位線及對合線。
　�。�4）吊裝前監(jiān)控：監(jiān)控滑道安裝精度和軌道設計質量。監(jiān)控鋼絞線在支座錨固和牽引錨座質量。監(jiān)控滑移過程的同步性，并全過程進行同步測量、同時嚴格控制滑移速度，特別是起動和停止時，避免滑移過程出現(xiàn)不正常的抖動現(xiàn)象。每滑行8.6m桁架間支撐系統(tǒng)安裝質量。支座轉換過程監(jiān)控，包括軸線、坐標調整、頂升、割除槽鋼桁架下降桁架支座就位、擰緊支座螺栓。
　　（5）吊裝監(jiān)控：起吊之前進行吊點布置，吊耳強度驗算，安裝吊耳，吊點要放置扁擔，并考慮吊裝完成的高空操作施工安全裝置的設置。標示構件中心測量標志，并確保測量標志在吊裝完成后測量的可視性、準確性、方便性，對于就位后有一定角度的構件，設置安全調節(jié)繩、導鏈，調控就位角度。
　�。�6）起吊時注意起吊速度及兩臺吊車的同步控制，調整就位角度，吊裝就位后用測量儀器對已標示在構件的測量標示三維坐標、軸體進行復核無誤，可靠固定后方準松鉤。對于高空拼接構件，檢查臨時支撐設施的安全性，拼接口兩側標出對合線，以利于拼接就位的方便性及準確性。對于跨度比較大，拆撐時有下沉的構件，要設置調節(jié)機構，可通過其進行位置較正及科學拆撐，滑移過程卷切監(jiān)控兩端同步工作。
　�。�7）高空作業(yè)監(jiān)控：本工程檁條安裝各部分必須在高空完成，因此督促施工系統(tǒng)設置相應的作業(yè)腳手架及安全防護裝置，以確保安全生產。
　�。�8）拆撐的監(jiān)控：在所有焊接都已完成，并通過監(jiān)理驗收（外觀、內部），根據(jù)變形協(xié)調、卸載均衡的原則進行拆撐。主要控制拆撐前所有拼裝焊縫均應清理干凈并按施工工藝做好防銹、防火處理。
　�。�9）臨時支撐拆除：臨時支撐拆除應從中間向兩邊間隔拆除，并督促施工單位采取相應措施確保支撐拆除時的安全、穩(wěn)定。
 

 

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