外掛扇形螺旋鋼梯制作及安裝技術(shù)

張 安 平

(山西省第三建筑工程公司，山西 長(zhǎng)治　046000)

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·施工技術(shù)·

外掛扇形螺旋鋼梯制作及安裝技術(shù)

張 安 平

(山西省第三建筑工程公司，山西 長(zhǎng)治046000)

以某筒倉(cāng)外掛鋼螺旋樓梯工程為例，介紹了該樓梯的制作安裝工藝流程，從放樣下料、制作安裝、焊接工藝、打磨噴涂四方面，闡述了螺旋樓梯的施工質(zhì)量控制要點(diǎn)，指出外掛扇形螺旋鋼梯結(jié)構(gòu)輕巧、造型美觀，應(yīng)用前景廣闊。

螺旋鋼梯，放樣下料，制作安裝，質(zhì)量控制

1　工程實(shí)例背景

某工程為筒倉(cāng)外掛鋼螺旋樓梯，每節(jié)梯段層高為2.83 m，共14節(jié)梯段，總高為39.62 m，每節(jié)梯段內(nèi)外側(cè)均采用扭曲箱形翼緣板，截面尺寸為200 mm×50 mm，板厚δ=12 mm，內(nèi)側(cè)緣半徑為0.6 m，外側(cè)緣半徑為1.4 m。筒倉(cāng)外掛鋼螺旋樓梯每層都與筒倉(cāng)外挑鋼平臺(tái)橫梁槽鋼連接，踏步板采用δ=8 mm的扇形花紋鋼板，踏步欄桿采用φ26鋼管做立柱，φ50鋼管做扶手，如圖1所示。

2　方案初步構(gòu)思

初期用切割機(jī)在車(chē)床間將鋼板切割成200 mm×5 324 mm水平條形鋼板，然后將梯段高2.83 m設(shè)為縱向長(zhǎng)度，在半徑分別為2.282 m和5.324 m的圓柱體上在車(chē)床進(jìn)行豎向加工形成雙曲面，但是由于鋼板本身具有韌性，要將水平的條形板縱向加工成角度為46°的螺旋形不具有可操作性，這樣的方案對(duì)于扭曲截面鋼結(jié)構(gòu)的加工是不可行的。后期經(jīng)周密分析，將鋼板的水平切割改為斜向切割，弧型卷曲后直接切割，省去縱向加工的難度，而且考慮到將平板加工為弧形板會(huì)有角度的不可控性，因此先進(jìn)行整板彎曲，再進(jìn)行切割，直接形成扭曲弧形翼緣板。

此工程的放樣下料及施工是在一次次實(shí)踐中，將復(fù)雜的螺旋形簡(jiǎn)單化，立體的螺旋樓梯平面化，受現(xiàn)場(chǎng)施工實(shí)際情況因素的影響，沒(méi)有利用復(fù)雜的軟件程序，也沒(méi)有利用高科技的加工工具，只是充分利用現(xiàn)場(chǎng)簡(jiǎn)單、操作性強(qiáng)的工具，將螺旋形進(jìn)行水平、豎向分解開(kāi)來(lái)，截面展開(kāi)在水平鋼板上，對(duì)整板進(jìn)行卷成設(shè)計(jì)半徑弧度再進(jìn)行半自動(dòng)氣割，克服了在每一水平截面上都是扭曲翼緣板的加工難度。

3　制作、安裝流程及工藝

3.1制作流程

計(jì)算下料尺寸→確定鋼板板幅→1∶1放樣畫(huà)切割線(xiàn)并編號(hào)→整塊卷板機(jī)卷板→按畫(huà)線(xiàn)切割下料→弧形板對(duì)號(hào)拼接→現(xiàn)場(chǎng)搭設(shè)腳手架→臨時(shí)固定弧形板→電焊扣板→弧形翼緣板與休息平臺(tái)梁固定→糾偏調(diào)整后滿(mǎn)焊→安裝踏步板及欄桿扶手。

3.2制作工藝

1)計(jì)算下料尺寸。根據(jù)施工圖尺寸進(jìn)行下料計(jì)算，先計(jì)算內(nèi)外側(cè)翼緣板扇形弧長(zhǎng)L，360°對(duì)應(yīng)弧長(zhǎng)為L(zhǎng)=2πR，則θ對(duì)應(yīng)弧長(zhǎng)為L(zhǎng)=θπR÷180，其中，θ為弧長(zhǎng)對(duì)應(yīng)角度，內(nèi)側(cè)以600 mm半徑計(jì)算，L內(nèi)=2.282 m；外側(cè)以1 400 mm半徑計(jì)算，L外=5.324 m。每一梯段層高為2 830 mm，鋼板板幅一般寬度為1.5 m，長(zhǎng)為6 m，每層經(jīng)整板平面切割劃分為一塊1.5 m×2.282 m疊加一塊1.33 m×2.282 m為內(nèi)側(cè)翼緣板，另將一塊1.5 m×5.324 m疊加一塊1.33 m×5.324 m為外側(cè)翼緣板。將螺旋樓梯弧長(zhǎng)和螺距分別作為平板的長(zhǎng)寬，將螺旋樓梯的水平投影圓弧長(zhǎng)5.324 m(內(nèi)弧長(zhǎng)2.282 m)定為板長(zhǎng)，螺距即一梯段高度2.83 m為板寬。

2)放樣畫(huà)線(xiàn)。將兩塊尺寸的內(nèi)(外)側(cè)翼緣板臨時(shí)拼接為平面板1∶1放樣，平鋪在堅(jiān)固平整滿(mǎn)足大小的場(chǎng)地內(nèi)，平面放樣圖如圖2所示，劃分第一道AB分割線(xiàn)后，根據(jù)弧線(xiàn)板寬沿另一對(duì)角線(xiàn)方向平行第一道AB分割線(xiàn)，按翼緣板板寬確定尺寸200 mm用油漆筆在鋼板上劃等間距的切割線(xiàn)，將平分后的條形板上下分別進(jìn)行編號(hào)以便之后待卷板切割后，形成多條相同弧長(zhǎng)、角度的扭曲翼緣板，這樣直接切割成一層梯段的扭曲翼緣板，最大程度的利用了鋼板尺寸，減少材料的浪費(fèi)，也減少了條形鋼板的多次焊接加工，簡(jiǎn)化了施工程序，增加了鋼螺旋樓梯的穩(wěn)固性，提高了承載能力，節(jié)約了制作成本。

3)卷板、切割、下料。將卷板機(jī)事先分別設(shè)定為r=0.6 m和r=1.4 m的半徑弧度，把畫(huà)好線(xiàn)的鋼板置于大型卷板機(jī)上進(jìn)行卷板，確保畫(huà)線(xiàn)板面位于外側(cè)進(jìn)行卷板，將鋼板卷成半徑0.6 m和1.4 m的弧形板，隨后將已卷好的弧形板運(yùn)輸至施工現(xiàn)場(chǎng)，然后用半自動(dòng)切氣割焊對(duì)已卷好的板按線(xiàn)進(jìn)行切割，切割時(shí)沿著事先畫(huà)好的線(xiàn)進(jìn)行切割，切割好后將同一編號(hào)的板進(jìn)行坡口對(duì)接焊連接。

3.3安裝工藝

1)定位。

按照施工圖紙確定鋼旋轉(zhuǎn)樓梯與筒倉(cāng)的角度，先通過(guò)鋼螺旋樓梯中心點(diǎn)和筒倉(cāng)中心點(diǎn)連線(xiàn)確定與筒倉(cāng)相對(duì)位置，用全站儀對(duì)鋼螺旋樓梯進(jìn)行定位確定，放出鋼螺旋樓梯基礎(chǔ)線(xiàn)，并將事先在筒壁預(yù)留的埋件進(jìn)行重新校核。

2)滿(mǎn)堂腳手架搭設(shè)。

在現(xiàn)場(chǎng)搭設(shè)不影響隨后焊接工藝的滿(mǎn)堂腳手架，滿(mǎn)堂腳手架的搭設(shè)要規(guī)范、穩(wěn)固，與倉(cāng)壁連墻桿連接牢固，結(jié)合樓梯梯段尺寸搭設(shè)腳手架既滿(mǎn)足樓梯尺寸又滿(mǎn)足隨后的吊裝拼板的垂直運(yùn)輸。腳手架隨著樓梯梯段制作進(jìn)行搭設(shè)，每完一梯段樓梯向上延伸搭設(shè)一層腳手架。

3)箱形翼緣板的拼接。

將同一編號(hào)的弧形翼緣板按每層梯段高進(jìn)行坡口對(duì)接焊，用整條500 mm寬扁鋼帶作為翼緣肋板，每隔100 mm左右切出三角坡口后，沿弧形翼緣板角度和弧度彎曲后將兩塊內(nèi)側(cè)或外側(cè)翼緣板電焊連接，再將翼緣板吊裝就位后臨時(shí)與每層休息平臺(tái)梁槽鋼點(diǎn)焊固定。再將事先已切割下料成形的踏步板與內(nèi)外側(cè)翼緣板根據(jù)圖示尺寸進(jìn)行拼接段焊。

4)樓梯整體定型。

將臨時(shí)成行的梯段經(jīng)校正、糾偏、定位后采用加固滿(mǎn)焊翼緣肋板及休息平臺(tái)梁槽鋼、踏步板在空中加焊成形，然后再沿翼緣板內(nèi)外側(cè)焊接欄桿及扶手等梯段整體成形，每層樓梯段自下而上依次進(jìn)行焊接。所有樓梯鋼板母材采用噴砂除銹，現(xiàn)場(chǎng)焊縫均采用手工砂輪機(jī)打磨除銹，防銹漆兩遍、面漆兩遍均采用機(jī)械噴涂。

4　技術(shù)及質(zhì)量控制難點(diǎn)

扭曲翼緣板是整個(gè)樓梯制作施工的重點(diǎn)和難點(diǎn)，扭曲翼緣板隨著樓梯梯段的上升角度漸變，此螺旋樓梯外形不規(guī)則，為空間雙曲面，有螺旋形獨(dú)有的靈動(dòng)美，然而它的不規(guī)則性也增加了在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際操作中的難度系數(shù)，目前沒(méi)有相關(guān)規(guī)范對(duì)螺旋樓梯的制作標(biāo)準(zhǔn)有詳細(xì)參考案例，技術(shù)及質(zhì)量的控制都是施工中的重點(diǎn)和難點(diǎn)，主要包括以下幾個(gè)方面。

4.1放樣下料

由于螺旋狀本身是由兩個(gè)不同半徑的圓弧進(jìn)行旋轉(zhuǎn)而成，決定了它的特殊性，在計(jì)算下料和施工過(guò)程都增大了難度系數(shù)，可操作性不強(qiáng)，如若將鋼板先進(jìn)行切割再通過(guò)卷板機(jī)進(jìn)行卷板，由于鋼板的延展性和弧度，要卷成施工圖紙?jiān)O(shè)計(jì)的弧形不現(xiàn)實(shí)。因此將立體的弧形平鋪轉(zhuǎn)化平面形式，展開(kāi)在一塊平板上，使下料和施工都具有很強(qiáng)的操作性。放樣下料都要對(duì)圖紙?jiān)O(shè)計(jì)尺寸精確周密計(jì)算后，在鋼板上放樣，多次核對(duì)校正。

4.2制作安裝

每個(gè)翼緣板的對(duì)接，尺寸定位都必須周密確定，內(nèi)外側(cè)翼緣板和扣板的連接以及和踏步板的焊接，都現(xiàn)場(chǎng)需要仔細(xì)多遍的核實(shí)，確定弧度的統(tǒng)一和尺寸的對(duì)接。鋼結(jié)構(gòu)避免不了焊縫，鋼螺旋樓梯要承擔(dān)一定荷載，因此鋼板初期預(yù)熱及焊縫的飽滿(mǎn)度都必須控制在誤差范圍內(nèi)。

4.3焊接工藝

鋼結(jié)構(gòu)的焊接是一種特殊工藝，需要對(duì)構(gòu)件局部進(jìn)行加熱。這樣就不可避免的會(huì)出現(xiàn)被焊構(gòu)件產(chǎn)生焊接應(yīng)力和焊接變形，局部加熱會(huì)不同程度的影響焊接構(gòu)件的性能。因此，在焊接時(shí)焊接方法、條件、順序和預(yù)熱等工藝措施的選擇控制很重要，鋼螺旋樓梯的變形本身就有很大的不可控性，如有焊接不當(dāng)，就會(huì)對(duì)最后成品外觀有影響，在焊接過(guò)程中應(yīng)盡可能的把焊接應(yīng)力和焊接變形控制到最小，或是采取相應(yīng)合理措施，消減焊接殘余應(yīng)力和變形。

4.4打磨噴涂

鋼螺旋樓梯在焊接安裝后，要對(duì)焊口進(jìn)行清渣打磨，清渣打磨過(guò)程中要防止對(duì)鋼結(jié)構(gòu)焊件母材的損壞，清渣打磨至無(wú)明顯紋路后對(duì)螺旋樓梯進(jìn)行上漆，上漆要選擇噴漆，而不是刷漆，有噴涂底漆和面漆兩道工序，要求噴涂均勻，顏色一致，光澤均勻，達(dá)到涂膜表面光滑。

5　結(jié)語(yǔ)

鋼結(jié)構(gòu)具有質(zhì)量輕、強(qiáng)度高、延性好及材料可以重復(fù)利用等特點(diǎn)，因此被廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代建筑工程中，具有良好的發(fā)展前景。鋼旋轉(zhuǎn)樓梯是一種特殊的工程結(jié)構(gòu)類(lèi)型，其主要是由較厚鋼板卷曲而成，取代了以往混凝土加工方式，這種旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)需要對(duì)制作過(guò)程中各個(gè)方向的尺寸完全控制，以便做出成品符合圖紙?jiān)O(shè)計(jì)要求，給人視覺(jué)上以美的享受，真正體現(xiàn)設(shè)計(jì)者的意圖。鋼螺旋樓梯具有鋼結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高，塑性和韌性都較強(qiáng)，重量輕還耐腐蝕，可焊性好，可重復(fù)利用，施工迅速，相比以往混凝土螺旋樓梯輕便許多，造型上也易于改造和安裝，就螺旋樓梯本身螺旋這個(gè)造型就占用空間小，具有靈動(dòng)性、美觀、還大大節(jié)省空間的優(yōu)點(diǎn)。

[1]GB 50205—2001，鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[2]GB 50017—2003，鋼結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范[S].

[3]徐穎，劉瑛.某螺旋樓梯設(shè)計(jì)實(shí)例[J].廣州土木設(shè)計(jì)與建筑，2002(10)：21-23.

The production and installation technology of external sector spiral ladder

Zhang Anping

(ShanxiThirdConstructionEngineeringCompany,Changzhi046000,China)

Taking a external sector spiral ladder engineering as an example, this paper introduced the production and installation process of this staircase, from the laying out, production and installation, welding, grinding spray four aspects, elaborated the construction quality control key points of spiral staircase, pointed out that the external sector spiral ladder had the advantages of light structure, beautiful shape, wide application prospect.

spiral ladder, laying out, production and installation, quality control

1009-6825(2016)19-0073-02

2016-04-23

張安平(1972- )，男，工程師

TU758

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