單層空間網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)安裝施工技術(shù)探索

1、<p>　　單層空間網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)安裝施工技術(shù)探索</p><p>　　摘要：結(jié)合工程實例，針對本工程鋼結(jié)構(gòu)工程占地面積大，構(gòu)件數(shù)量較多，施工吊裝作業(yè)面大、安裝要求精度高等難點，分析鋼結(jié)構(gòu)屋蓋安裝的難點之處，以提出屋蓋安裝方案。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：單層空間；網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)；安裝技術(shù)；分塊安裝 </p><p>　　中圖分類號：TU74 文獻標(biāo)識碼：A 文章

2、編號： </p><p><b>　　工程概況 </b></p><p>　　某綜合辦公樓項目采用采光屋面及南入口鋼結(jié)構(gòu)工程，工程量約1500噸，所用材料形式主要為矩形、圓管及梯形截面。柱子為圓管，主鋼梁為梯形截面梁，網(wǎng)格結(jié)構(gòu)為矩形截面梁。材質(zhì)主要為Q345B，部分鋼柱為Q390GJB。由于本工程次構(gòu)件箱形梁翼板和腹板不等厚，故只能采用四塊板拼焊的制造方案；同時本工程

3、桿件部分為弧形構(gòu)件，故必須進行彎曲加工，根據(jù)目前的加工設(shè)備，鋼管彎曲加工主要有二種成形工藝，一種為冷彎成形，一種為熱彎成形，由于本工程構(gòu)件的曲率半徑各不相同，將根據(jù)構(gòu)件的實際情況采取二種不同的彎管工藝。 </p><p>　　單層空間網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)安裝方案分析 </p><p>　　對于單層空間網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)安裝時，通過結(jié)合本工程的特點來分析鋼結(jié)構(gòu)屋蓋安裝的難點之處，以提出屋蓋安裝方案。鋼結(jié)構(gòu)工程占地

4、面積大，構(gòu)件數(shù)量較多，施工吊裝作業(yè)面大。本工程安裝要求精度高，桿件數(shù)量眾多，鋼結(jié)構(gòu)安裝工期非常緊迫。屋面構(gòu)件懸挑長度長，且節(jié)點、構(gòu)件重量重，所需吊裝設(shè)備作業(yè)半徑較大，構(gòu)件安裝高度最高達到23米，安裝難度大。本工程為典型的單層空間網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)，其在結(jié)構(gòu)安裝階段和結(jié)構(gòu)整體形成后的空間剛度相差十分懸殊，另外由于構(gòu)件長度較長，最長的構(gòu)件吊裝長度達到12米多，構(gòu)件在自重情況下就可能產(chǎn)生較大的撓度，故對吊裝方法提出了相應(yīng)的要求。大型吊裝設(shè)備由于重量重，

5、進場也存在較大的困難。鑒于以上原因，本工程擬采用三臺塔吊作為主要吊裝設(shè)備。 </p><p>　　根據(jù)總包對鋼結(jié)構(gòu)吊裝階段現(xiàn)場場地平面的布置要求，現(xiàn)場吊裝階段的施工用地非常狹小，鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的堆放場地、現(xiàn)場拼裝場地面積明顯偏小，而根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)吊裝進度需要，現(xiàn)場必須提供足夠的構(gòu)件堆放和拼裝場地，所以鋼結(jié)構(gòu)安裝計劃的制定還必須考慮到現(xiàn)場場地對安裝的影響。 </p><p>　　根據(jù)對本工程以上分析

6、的結(jié)構(gòu)特點和受力性能，可以知道，鋼結(jié)構(gòu)安裝方案的好壞將是整個項目工程實施最關(guān)鍵的一個重要環(huán)節(jié)，且難度也是最大。所以吊裝方案的優(yōu)劣直接影響到工程質(zhì)量、工期和安全。因此選擇經(jīng)濟可靠、快速并有可操作性的吊裝方案，選擇合適的吊裝機械，確定合理的吊裝順序，就顯得尤為重要，經(jīng)反復(fù)比較與論證，鋼結(jié)構(gòu)安裝施工采用以下方案進行安裝。采光天窗鋼結(jié)構(gòu)：在結(jié)構(gòu)層樹立臨時支架，作為操作平臺及鋼構(gòu)件支撐架，采用現(xiàn)場現(xiàn)有2臺23B塔吊及一臺36B塔吊進行鋼構(gòu)件垂直運

7、輸及安裝。 </p><p><b>　　屋蓋分塊拼裝技術(shù) </b></p><p>　　由于本工程屋面網(wǎng)殼面積較大，為減少現(xiàn)場拼裝胎架材料，以及減少焊接變形，屋面網(wǎng)殼分塊單元現(xiàn)場拼裝采用先在樓面拼成平面分塊的形式，然后再吊裝。根據(jù)現(xiàn)場塔吊的起吊能力及構(gòu)件的重量，折疊式桁架上下弦作為構(gòu)件不進行拼裝，單獨吊裝。中間部分聯(lián)系桿組拼成單元后，進行分塊吊裝。拼裝場地選擇在天窗

8、下部結(jié)構(gòu)樓層面上。 </p><p>　　吊裝單元的拼裝胎架設(shè)置。桁架拼裝胎架設(shè)置時應(yīng)先根據(jù)坐標(biāo)轉(zhuǎn)化后的X、Y投影點鋪設(shè)鋼箱路基板，并相互連接形成一剛性平臺（地面必須先壓平、壓實），平臺鋪設(shè)后，進行放X、Y的投影線、放標(biāo)高線、檢驗線及支點位置，形成田字形控制網(wǎng)，并提交驗收，然后豎胎架直桿，根據(jù)支點處的標(biāo)高設(shè)置胎架模板及斜撐。胎架設(shè)置應(yīng)與相應(yīng)的屋蓋設(shè)計、分段重量及高度進行全方位優(yōu)化選擇，另外胎架高度最低處應(yīng)能滿足全

9、位置焊接所需的高度，胎架搭設(shè)后不得有明顯的晃動狀，并經(jīng)驗收合格后方可使用。 </p><p>　　為防止剛性平臺沉降引起胎架變形，桁架胎架旁應(yīng)建立胎架沉降觀察點。在施工過程中結(jié)構(gòu)重量全部荷載于路基板上時觀察標(biāo)高有無變化，如有變化應(yīng)及時調(diào)整，待沉降穩(wěn)定后方可進行焊接，如圖1。 </p><p>　　橫向構(gòu)件分段的吊裝定位。把橫向構(gòu)件分段運到吊裝單元分塊組裝胎架旁，用50噸汽車吊吊上胎架進行定

10、位，定對兩端企口位置線，用卡馬固定，與胎架斜撐僅作初步定位，以方便桁架間桿件的組裝，分段吊裝從中間向兩端定位，先吊裝中間，后吊裝兩端，如圖2。 </p><p><b>　　圖1 </b></p><p><b>　　圖2 </b></p><p>　　縱向構(gòu)件分段的吊裝定位。把縱向構(gòu)件分段運到吊裝單元分塊組裝胎架旁，用5

11、0噸汽車吊吊上胎架進行定位，定對兩端企口位置線，用卡馬固定，與胎架斜撐僅作初步定位，以方便桁架間桿件的組裝，分段吊裝從中間向兩端定位，先吊裝中間，后吊裝兩端，如下圖所示。 </p><p><b>　　圖3 </b></p><p>　　屋蓋構(gòu)件高空焊接技術(shù) </p><p>　　本鋼結(jié)構(gòu)工程鋼材主要為Q345B，鋼板、節(jié)點強度要求高，節(jié)點和構(gòu)

12、件的壁厚較厚，焊接要求高。針對本工程鋼結(jié)構(gòu)屋蓋結(jié)構(gòu)最大高度達20米多，高空環(huán)境條件下對焊工操作影響很大。高空風(fēng)速較大，并且貫穿于現(xiàn)場焊接全過程，尤其是對氣體保護焊的影響較大。部分結(jié)構(gòu)構(gòu)件都為傾斜構(gòu)件，焊接接頭基本呈全位置狀態(tài)，對焊工操作水平要求高。構(gòu)件數(shù)量多，因此，現(xiàn)場焊接量比較大。焊接效率將直接影響到鋼結(jié)構(gòu)安裝進度，可以說整個工程進度與焊接進度是息息相關(guān)。本工程中鋼板采用了大量的節(jié)點，焊接熔敷金屬量比較多，易產(chǎn)生較大的焊接應(yīng)力。同時由

13、于結(jié)構(gòu)形式特殊，焊接收縮引起的結(jié)構(gòu)變形不可忽視，必須有針對性的研究和對策措施。 </p><p><b>　　4.1 焊接方法 </b></p><p>　　根據(jù)現(xiàn)場焊接特點，并結(jié)合工程實際，擬采用CO2藥心焊絲氣體保護焊和焊條手工電弧焊相結(jié)合的焊接方法。選用CO2藥心焊絲氣體保護焊，一是熔敷速度高，其熔敷速度為手工焊條的2～3倍，熔敷效率可達90％以上；二是氣渣聯(lián)合

14、保護，電弧穩(wěn)定、飛濺少、脫渣易、焊道成型美觀；第三，對電流、電壓的適應(yīng)范圍廣，焊接條件設(shè)定較為容易。對本工程這種結(jié)構(gòu)外露型構(gòu)件的焊接比較適宜。因此，構(gòu)件的焊接將主要采用CO2藥心焊絲氣體保護焊。同時由于焊條手工焊簡便靈活，適應(yīng)性強，將作為輔助焊接方法。 </p><p><b>　　4.2 焊接坡口 </b></p><p>　　本工程的構(gòu)件以管件為主，根據(jù)焊接的可操

15、作性、焊工的視線，應(yīng)以單面開坡口型式為主?，F(xiàn)場接頭擬采用單面單邊V型，反面設(shè)置襯板，根部間隙6～8mm，坡口角度35°見下圖。 </p><p><b>　　圖4 </b></p><p>　　4.3 焊接工藝措施 </p><p>　　采用多層多道焊，控制層間溫度不低于預(yù)熱溫度，但不宜超過150℃。采用直流反接（DC+）。焊絲伸出長

16、度控制在20mm左右。保護氣體流量20～25L/min。焊條打底焊使用不大于Φ4mm的焊條，根部焊道厚度不超過6mm。焊縫構(gòu)成由坡口面到中間。 </p><p><b>　　焊道布置示意： </b></p><p><b>　　圖5 </b></p><p><b>　　4.4 焊后處理 </b>&l

17、t;/p><p>　　后熱處理主要是為了消氫，從而降低留在焊縫中的氫含量，減小氫致裂紋傾向。后熱溫度一般為250～300℃，然后根據(jù)板厚進行一段時間的保溫。對于大運中心主體結(jié)構(gòu)這種相對比較大的焊接接頭，現(xiàn)場后熱有一定的難度。為此，我們從焊接材料、預(yù)熱上采取一些措施。首先選用低氫焊材，從熔敷金屬上降低氫含量；其次，適當(dāng)提高預(yù)熱溫度，進一步降低焊縫熱影響區(qū)的冷卻速度，以防止延遲裂紋的產(chǎn)生。根據(jù)撫遠(yuǎn)氣候特點，并結(jié)合我們以前

18、在黑龍江省一些工程中的施工經(jīng)驗，我們考慮對Q390可不采取后熱處理，而采用焊后緩冷措施，即焊后用保溫石棉包裹接頭兩側(cè)不小于500mm的范圍，使整個接頭冷卻速度減緩。 </p><p>　　4.5 焊接變形控制 </p><p>　　在本工程中，焊接變形控制的關(guān)鍵是焊接接頭焊接收縮引起的縱橫方向的結(jié)構(gòu)收縮變形。焊接變形控制是一個綜合控制過程，與整個結(jié)構(gòu)安裝順序、測量控制、焊接工藝措施都緊密相

19、關(guān)。盡量采用CO2氣體保護焊，由于其能量密度相對較高，焊接變形也相應(yīng)小一些。總體焊接順序?qū)Y(jié)構(gòu)的變形是一個關(guān)鍵因素，必須制定一個科學(xué)、合理的焊接順序來控制變形，在結(jié)構(gòu)安裝校正到位后，對稱布置焊接點。由于鋼管直徑較大，所以每個鋼立柱接頭安排3～4名焊工圍繞接頭同時施焊，采用分段、對稱施焊。每人焊接參數(shù)基本保持一致。每個接頭須連續(xù)施焊，直至焊完。 </p><p><b>　　結(jié)語 </b>&l

20、t;/p><p>　　文章通過結(jié)合實例來探討空間網(wǎng)殼安裝技術(shù)，提出網(wǎng)殼安裝施工難點，提出可采取的安裝方案及方案實施的工藝控制等要點。施工中采用分區(qū)施工、整體提升和空中對接的綜合施工法,達到了質(zhì)量好、施工速度快和施工成本低的理想效果。 </p><p><b>　　參考文獻： </b></p><p>　　[1] 譚均撓，吳冰峰. 廣東科學(xué)中心主樓鋼