多維向復雜型圓管鋼結(jié)構(gòu)高空散裝施工

溫惠清

摘要：指出了復雜小型圓管結(jié)構(gòu)制作、安裝往往造型復雜多變，多根圓管交錯搭接，連接節(jié)點處多根銅管無規(guī)則相交，施工均較為困難。提出了一種小型多維向復雜型圓管銅結(jié)構(gòu)高空散裝的施工工藝，利用Tekla軟件建模進行加工制造，將可視化的現(xiàn)場施工技術(shù)與測量技術(shù)相結(jié)合，進行高空散裝施工。工程實證表明：該方法質(zhì)量可靠，經(jīng)濟效益優(yōu)于其它方法。

關(guān)鍵詞：多維向;圓管;高空散裝

中圖分類號：U445

文獻標識碼：A

文章編號：1674-9944（2018）14-0202-02

1 引言

復雜圓管鋼結(jié)構(gòu)，特別是針對復雜小型圓管結(jié)構(gòu)制作、安裝方面，此類結(jié)構(gòu)往往造型復雜多變，多根嘲管交錯搭接，連接節(jié)點處多根鋼管無規(guī)則相交，其制作、施工均較為困難。高空散裝不但適用于大跨度鋼結(jié)構(gòu)屋蓋網(wǎng)架的施工，也適用于鋼主梁的分段散裝施工。高空散裝施工可采用全站儀或經(jīng)緯儀和計算機三維坐標輔助法，從而快速準確地完成雙曲面定位測量。我國鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)“2025”需要重點突破的領(lǐng)域包括BIM（建筑信息模型）與仿真模擬技術(shù)應(yīng)用，并可以優(yōu)化組合綠色施工方案。本文提出了一種小型多維向復雜型圓管鋼結(jié)構(gòu)高空散裝的施工工藝，能顯著提高圓管結(jié)構(gòu)安裝精度，提高經(jīng)濟效益。

2材料與方法

2.1鋼結(jié)構(gòu)加工制作

細化設(shè)計節(jié)點及施工要求，利用Tekla軟件進行建模，通過對構(gòu)件進行尺寸矯正，構(gòu)件搭接節(jié)點處理，調(diào)節(jié)生成構(gòu)件加工及安裝詳圖。在生成超長圓管構(gòu)件加工圖時需考慮構(gòu)件加工設(shè)備和運輸過程巾對構(gòu)件長度的限制，合理設(shè)置分斷點，構(gòu)件加工圖通過專用軟件生成相貫線數(shù)控機床加工程序。

通過相貫線數(shù)控切割機輸入切割程序，從而進行圓管相貫線切割。每根圓管切割完成后對接頭部位進行打磨，磨平毛刺，圓管加工完成后對每根圓管進行尺寸復核，檢查無誤后在每根圓管端部內(nèi)壁、外壁均噴涂上構(gòu)件編號并打上相應(yīng)鋼印。所有鋼管切割加工完成后，根據(jù)圖紙進行預拼裝，測量拼裝尺寸，要求整體拼裝尺寸驗收規(guī)范規(guī)定的偏差范圍內(nèi)。預拼裝完成后，構(gòu)件全數(shù)進行拋丸除銹，除銹等級按圖紙要求，完成后涂刷防腐油漆，并編制相對應(yīng)的編碼。

2.2 吊裝

所有管件預拼裝尺寸偏差滿足要求后，各個管件按照編號以軸線為單位分別進行捆裝，構(gòu)件之間墊軟性材料，防止油漆磨損;裝車時避免多捆圓管堆疊，防止管件受壓變形;所有構(gòu)件必須可靠固定，以防構(gòu)件在運輸過程中失穩(wěn)碰撞導致相貫線切口碰撞變形。影響現(xiàn)場拼裝精度。

吊裝前根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)的特點安排吊裝順序，復核地腳螺栓位置偏差，要求地腳螺栓中心偏移量≤5 mm，支承面標高偏差≤3 mm，在所有圓管梁柱構(gòu)表面用墨斗彈好所有標識線。豎向構(gòu)件吊裝：吊索采用扁平編織吊帶，吊帶規(guī)格可根據(jù)構(gòu)件重量選用，柱吊裝時的拴結(jié)點設(shè)置在構(gòu)件1/3L處，并在柱頂處栓接好4道纜風繩;吊裝過程中構(gòu)件緩慢向上提升，吊裝人員操作溜繩防止構(gòu)件擺動幅度，吊至鋼筋混凝土基礎(chǔ)上方約150 mm處，讓鋼柱緩慢下降，操作工人手扶鋼柱，使預埋螺栓穿過鋼柱底板，操作中嚴防鋼柱和混凝土基礎(chǔ)沖撞，待鋼柱基本到位后，將鋼拄和預埋螺栓用螺帽擰緊做臨時固定，同時固定好纜風繩。豎向構(gòu)件吊裝完成后進行初步的尺寸、位置復核，包括：標高、垂直度、中心偏移。鋼柱垂直度校正：柱校正采用經(jīng)緯儀，分別在x軸和y軸方向觀察垂直度，垂直度控制在L/1000以內(nèi)且不大于10mm;校正時采用兩臺經(jīng)緯儀分別安置在縱橫軸線X、Y軸上，兩臺經(jīng)緯儀分別安置在縱橫軸線一側(cè)，測量時先對準柱頂位置標識線，再漸漸俯視到柱底，在柱底位置用鋼尺測量標識線與視線的偏移值，偏移值如超出偏差允許范圍，則可通過調(diào)節(jié)柱頂纜風繩進行調(diào)直，調(diào)直后復測垂直度，直到符合要求為止。鋼柱調(diào)直后擰緊地腳螺母，進行初步固定。復核完成后搭設(shè)滿堂鋼管腳手架，腳手架在施工層位置滿鋪竹笆。

所有豎向鋼柱安裝完成并復核尺寸后安裝橫向構(gòu)件（鋼梁），先吊裝圈梁，使梁、柱形成穩(wěn)定的框架，圈梁采用手工電弧焊點焊初步固定，固定后撤掉鋼柱纜風繩，用水準儀復核圈梁標高;圈梁安裝完成后在對角線位置的之間的鋼柱上端約1/3柱高處，設(shè)置一道通長的鋼索，鋼索中間用手拉葫蘆連接，用紅外線測距儀復核梁、柱框架的對角線尺寸，如對角線長度偏差≥10 mm，則通過張拉手拉葫蘆調(diào)節(jié)鋼索長度校正對角線長度。校正完成后鎖定手拉葫蘆，對角線對拉鋼索需在所有橫向構(gòu)件全部安裝完成并焊接固定后方可拆除。

柱、圈梁初步形成固定框架后逐步安裝剩余圓管鋼梁，總體按照先主管，后副管的順序進行施工。主管可通過臨時支架進行臨時支撐固定，臨時支架搭設(shè)在滿堂腳手架上，臨時固定后需對主管的標高、標識線位置偏差進行復核.復核方法參照鋼柱。主管固定后根據(jù)Tekla軟件生成的圖紙，用鋼卷尺測量出其他副管標識線與主管標識線拼接節(jié)點位置，用記號筆標記在主管標識線上，副管吊裝時采用扁平吊帶拴結(jié).拴在梁兩端1114L處。副管吊裝時需由專業(yè)指揮統(tǒng)一協(xié)調(diào)，用溜繩調(diào)整構(gòu)件空中位置，副管提升至主管上方15 cm處時緩慢下降，防止管件之間發(fā)生碰撞，初步吊裝入位后可用橡膠錘輕輕敲擊副管端部，使副管中心線與主管上的標記位置重合，手工電弧焊點焊固定;副管吊裝順序按照從下到上依次進行，每根副管安裝完成后均應(yīng)對主管位置復核，確保位置無誤后再依次進行其他副管的安裝。

2.3管構(gòu)件焊接

焊工焊接前應(yīng)先檢查焊接部位的組裝質(zhì)量，同時對焊縫進行清理，用角磨機清除拼裝利點焊留下的藥皮、油漆等雜物，角磨機無法打磨的凹坑位置采用砂皮紙手工清理;清理干凈后方可進行正式焊接。管件搭接節(jié)點部位管壁與管壁相交處如有三角形拼縫，焊接時采用多層焊，打底時焊縫根部確保焊透，第二層焊道應(yīng)采用直徑為3～4 mm的焊條，以后各層可根據(jù)實際焊縫尺寸選用大直徑的焊條以提高焊接效率，每焊完一道后，必須仔細檢查，砂輪打磨清理，清理完才能施焊下一道，以防止產(chǎn)生夾渣、未焊透等缺陷。

對于圓管拼縫較小處可采用單道焊，當焊縫焊腳>6 mm時采用多層多道焊，第一層用直線形運條方法，其后各層可選用斜三角形或斜環(huán)形運條方法。焊接順序按照先低后高，左右對稱的原則進行，如多名焊接同時焊接，可安排在對稱位置進行。

2.4效益分析

本施工方法各構(gòu)件單獨制作，易捆扎，運輸效率高，顯著減低運輸費用;各構(gòu)件單獨吊裝，只需使用小型吊裝機械，既節(jié)省吊裝機械費，對施工場地地耐力要求低。表1為高空散裝法與整體拼裝方法的經(jīng)濟性比較。

3應(yīng)用實例

案例一：常熟碧溪鎮(zhèn)怡景華庭小區(qū)，總建筑面積46150 m²，小區(qū)中央花園有1座鋼結(jié)構(gòu)涼亭，涼亭與住宅通過鋼連廊連接，總用鋼量95 t，涼亭與連廊造型別致，是小區(qū)的主要點睛景觀，最高5.8 m，全部由鋼管搭接組成，采用本施工方法，克服了在整體式地下車庫上不能使用大型設(shè)備的局限，只需采用小型起吊結(jié)合滿堂腳手架施工，施工便捷、可靠，經(jīng)濟效益顯著。

案例二：金土木大廈工程，工程地址常熟市古里鎮(zhèn)金湖路，其中廣場鋼結(jié)構(gòu)廊道長度104 m，共2條，總長208 m，廊道寬12.8 m，高6.2 m，總用鋼量158 t。所有連廊構(gòu)件均為圓管，2條廊道結(jié)構(gòu)、尺寸均相同，采用多維向圓管結(jié)構(gòu)空中散裝工藝后，工期合計提前5 d，節(jié)約施工費用合計10300元。施工過程安全可靠，構(gòu)件尺寸精確，所有焊縫質(zhì)量一次合格率100%。

4結(jié)語

所有散構(gòu)件在工廠制作，現(xiàn)場采用逐根構(gòu)件高空拼接方法，其可行性高，施工過程中調(diào)整偏差簡便易行。每根構(gòu)件單獨制作，克服了整體制作的構(gòu)件在運輸過程中構(gòu)件變形問題。吊裝不需要使用大型吊裝機械，對施工場地要求低。采用可視化的BIM技術(shù)指導現(xiàn)場施工。適用于各類造型復雜、多圓管不同立體角度焊接于同一節(jié)點的鋼結(jié)構(gòu)單體。

在整個過程中因施工工作的連續(xù)性強，工藝的成熟可靠，吊裝效率提高50%以上，有效地縮短了工期，降低了成本，最大限度地消除了多圓管拼接時的各種不利因素，保證質(zhì)量，對環(huán)境無影響;采用本方法具有很好的社會效益和環(huán)境效益。