大跨度鋼結(jié)構(gòu)玻璃采光頂施工技術(shù)

雷秀清

（山西三建集團(tuán)有限公司 046000）

前言

現(xiàn)代大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)是新型的施工技術(shù)，我國(guó)現(xiàn)代大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)獲得了良好的應(yīng)用，促進(jìn)了我國(guó)建筑水平的提升。隨著大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)的施工技術(shù)不斷進(jìn)步，可設(shè)計(jì)的跨度也逐漸增加。同時(shí)，大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)具有良好的視覺效果、較高的觀賞價(jià)值。也就使得現(xiàn)代大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)獲得了更多的發(fā)展空間。

1 工程概況

原平中央時(shí)代廣場(chǎng)項(xiàng)目工程位于原平市前進(jìn)西街與體育北路交叉口，該工程建筑面積為83636m2，其中地下室兩層，面積21441.35m2，地上分為六棟，面積為62399.84m2。1#-4#樓為25層，其中1～4層為商業(yè)，5～25層為住宅32821.6m2；5#樓為兩層管理用房，面積661.22m2；6#樓五層商業(yè)用房。

大跨度鋼結(jié)構(gòu)玻璃采光頂施工技術(shù)應(yīng)用于本工程，1#～4#樓與6#樓之間為商業(yè)步行街，商業(yè)步行街全部為鋼結(jié)構(gòu)玻璃采光頂，玻璃采光頂有橢圓型和圓弧型兩種組成，投影面積約為1500m2。該玻璃頂短跨為18m、24m，距地面高度為20m。采用此施工技術(shù)玻璃采光頂造型美觀、施工進(jìn)度快、周期短、現(xiàn)場(chǎng)焊接量減少近一半；可以減少施工現(xiàn)場(chǎng)階段對(duì)構(gòu)件的測(cè)控工作，減少對(duì)焊縫的檢測(cè)量，在加工廠焊接，可提高焊接質(zhì)量及精度，是值得推廣的一項(xiàng)施工技術(shù)。本鋼結(jié)構(gòu)玻璃采光頂：整體材料采用矩形管，架體安裝采用分條分塊吊裝的方式。

2 大跨度鋼結(jié)構(gòu)玻璃采光頂技術(shù)主要特點(diǎn)及難點(diǎn)

2.1 大跨度鋼結(jié)構(gòu)玻璃采光頂主要特點(diǎn)

（1）跨度大、高度高；

（2）形狀種類多；

（3）對(duì)構(gòu)件半成品的加工技術(shù)要求高；

（4）施工現(xiàn)場(chǎng)階段對(duì)構(gòu)件的測(cè)控工作要求高。

2.2 大跨度鋼結(jié)構(gòu)玻璃采光頂?shù)氖┕るy點(diǎn)

（1）結(jié)構(gòu)復(fù)雜

本工程鋼結(jié)構(gòu)工程主要包括H型鋼桁架主結(jié)構(gòu)、方鋼管凸起結(jié)構(gòu)。

（2）造型新穎

采光頂鋼結(jié)構(gòu)周邊為規(guī)則的弧形，內(nèi)環(huán)也為規(guī)則的相近的弧形，凸起的內(nèi)環(huán)靠下面的內(nèi)環(huán)進(jìn)行支撐。整個(gè)采光頂線條簡(jiǎn)明，造型新穎。

（3）大跨度鋼梁拼裝困難

采光頂鋼結(jié)構(gòu)位于主體結(jié)構(gòu)內(nèi)部，吊車無法進(jìn)入吊裝，必須采用搭設(shè)腳手架平臺(tái)和單元滑移相結(jié)合的方案。

（4）測(cè)量控制難

各施工工況下對(duì)H型鋼主結(jié)構(gòu)和凸起橢圓拱形結(jié)構(gòu)的位置必須進(jìn)行跟蹤測(cè)量，施工時(shí)應(yīng)采取必要的措施，使變形在受控下完成，以保證整體造型和施工質(zhì)量。

3 施工工藝

將整個(gè)架體劃分徑向分塊構(gòu)件、在加工廠家進(jìn)行分塊焊接，劃分徑向塊構(gòu)件在受力最小部位；寬度、高度不大于2.5m，運(yùn)輸至現(xiàn)場(chǎng)。

用汽吊對(duì)徑向分塊構(gòu)件對(duì)稱吊裝臨時(shí)固定、兩端焊接；在起吊設(shè)備允許下，現(xiàn)場(chǎng)拼接較大的起吊構(gòu)件，減少現(xiàn)場(chǎng)高空焊接量。

3.1 腳手架平臺(tái)的搭設(shè)

主梁H型鋼結(jié)構(gòu)桁架的拼裝，利用腳手架操作平臺(tái)及塔吊，進(jìn)行高空散裝。

3.2 拼裝胎架的制作

（1）拼裝胎架的形式

腳手架平臺(tái)搭設(shè)完畢，需要在平臺(tái)上鋪上型鋼作為拼裝胎架，主結(jié)構(gòu)采用方鋼管，次結(jié)構(gòu)采用4#角鋼，材質(zhì)均為Q235B。

（2）拼裝胎架的制作

胎架制作方法：利用經(jīng)緯儀在平臺(tái)上放線，定出胎架中心線后，利用鋼尺和角尺定出的位置，再進(jìn)行安裝。利用水準(zhǔn)儀控制胎架標(biāo)高。

3.3 H型鋼桁架主結(jié)構(gòu)的組拼工藝

（1）現(xiàn)場(chǎng)拼裝工藝流程

胎架制作→H型鋼梁的定位拼裝→校正→檢驗(yàn)→對(duì)接焊縫焊接→焊后校正→方鋼管上弦桿和腹桿的拼裝→焊縫焊接→焊后校正→監(jiān)理工程師檢查驗(yàn)收→涂裝→檢驗(yàn)合格。

（2）H型鋼桁架構(gòu)件拼裝時(shí)，先進(jìn)行定位，定位用小鐵板與胎架進(jìn)行焊接定位，安裝時(shí)必須定時(shí)校對(duì)胎架中心線，不得強(qiáng)制進(jìn)行裝配，拼接口不合適時(shí)可以切割修復(fù)。

3.4 H型鋼桁架主結(jié)構(gòu)的組拼焊接

（1）焊接工藝操作：

H型鋼的裝配與焊接參數(shù)：

施焊前應(yīng)將H型鋼坡口面兩側(cè)各50mm寬表面上的油污、鐵銹等污物清理干凈。

（2）焊接操作：

①裝配定位焊：

必須使H型鋼對(duì)正，不應(yīng)出現(xiàn)中心偏斜。一般施焊時(shí)先焊下部，為了補(bǔ)償這部分焊接過程中所造成的上縮，應(yīng)把H型鋼的上部間隙放大0.5～2.0mm，作為反變形量。如發(fā)現(xiàn)有缺陷，必須鏟平重焊。

②打底層的焊接：

進(jìn)行水平固定全位置施焊時(shí)仰焊比平焊少5～10%，立焊較平焊少10～15%，邊施焊邊調(diào)節(jié)電流。

③其他各層的焊接操作：

a.填充層的焊接操作，先將前一層的焊渣、飛濺物等清理干凈，并將接頭處凸起的地方磨平，施焊時(shí)焊條不擺動(dòng)，隨時(shí)要注意防止將打底層焊道燒穿。

b.蓋面層的焊接操作，先將前一層的焊渣、飛濺物等清理干凈。

3.5 相鄰兩榀主鋼結(jié)構(gòu)桁架的組裝焊接及滑移

（1）單榀H型鋼桁架主結(jié)構(gòu)全部焊接完成后，因?yàn)閱伍疕型鋼桁架主結(jié)構(gòu)為平面結(jié)構(gòu)，無法滑移，因此將兩榀相鄰主結(jié)構(gòu)組拼在一起，并全部焊接成一個(gè)整體，這樣就形成了一個(gè)移定的滑移體系。

（2）兩榀主結(jié)構(gòu)組拼在一起采用2個(gè)10t的手拉葫蘆（倒鏈）作為牽引設(shè)備，分別在滑移軌道前方進(jìn)行牽引。

（3）滑移單元滑移到位后，經(jīng)檢查各部分尺寸、標(biāo)高、支座位置符合設(shè)計(jì)要求后，即可落位。落位時(shí)，用4個(gè)千斤頂滑移單元支撐點(diǎn)，經(jīng)檢驗(yàn)無誤后平穩(wěn)過度到預(yù)埋板上。

（4）同樣，在腳手架平臺(tái)上按圖紙尺寸組裝第二個(gè)滑移單元，用同樣的方法進(jìn)行滑移到位。

（5）在第二個(gè)滑移單元到位后，經(jīng)校正無誤后，然后，把第一個(gè)滑移單元與第二個(gè)滑移單元之間的桿件安裝并焊接。

（6）用同樣的方法把的所有主桁架結(jié)構(gòu)滑移到位，并把各個(gè)滑移單元連接在一起。

此安裝施工工藝的關(guān)鍵：

①加工構(gòu)件的廠家必須技術(shù)水平能達(dá)到要求，加工出來的半成品合格。

②劃分徑向塊構(gòu)件在受力最小部位。

③在起吊設(shè)備允許下，現(xiàn)場(chǎng)拼接較大的起吊構(gòu)件，減少現(xiàn)場(chǎng)高空焊接量。

④網(wǎng)架散件組裝將網(wǎng)架散件吊運(yùn)至腳手平臺(tái)上，均勻地灘鋪，控制網(wǎng)架材料均勻鋪荷轉(zhuǎn)小于1kNm。仔細(xì)核對(duì)施工圖紙，按照設(shè)計(jì)要求，進(jìn)行組裝。臨時(shí)支點(diǎn)設(shè)置在臨時(shí)支點(diǎn)的支的時(shí)候，以千斤頂為主要的設(shè)備，對(duì)數(shù)量、位置和高度要進(jìn)行統(tǒng)一的安排，確保支點(diǎn)下部及時(shí)的加固，防止支點(diǎn)受到施工因素的影響發(fā)生下沉現(xiàn)象。做好對(duì)注定的抽線和中心線的放樣和施工，并且采用水準(zhǔn)儀進(jìn)行檢查。再?gòu)?fù)測(cè)各柱網(wǎng)間的幾何尺寸及標(biāo)高，結(jié)合設(shè)計(jì)要求進(jìn)行確認(rèn)，確認(rèn)各個(gè)施工點(diǎn)都達(dá)到設(shè)計(jì)要求之后進(jìn)行加固，加固焊接固定法。

⑤在高空散裝法的安裝的時(shí)候，應(yīng)當(dāng)隨時(shí)檢查網(wǎng)架安裝的各種質(zhì)量問題，針對(duì)施工的各個(gè)環(huán)節(jié)及對(duì)角線尺寸進(jìn)行分析，確保網(wǎng)架長(zhǎng)度和質(zhì)量的穩(wěn)定合理。若發(fā)現(xiàn)安裝過程中尺寸等有出入時(shí)，應(yīng)當(dāng)及時(shí)針對(duì)其中存在的問題進(jìn)行調(diào)整，確保準(zhǔn)確無誤的施工質(zhì)量。安裝網(wǎng)架時(shí)，必須檢查網(wǎng)架整體撓度。測(cè)試點(diǎn)為5個(gè)，網(wǎng)架中心設(shè)1點(diǎn)，測(cè)試點(diǎn)撓度平均值須小于等于設(shè)計(jì)值的115%。網(wǎng)架的撓度可以通過尺寸的調(diào)整來控制撓度值。拼裝注意事項(xiàng)：

a.平面找正：平面找正包括平面位置、垂直度和標(biāo)高的找正，平面找正在安裝前完成，垂直度校正采用攬風(fēng)繩校正法進(jìn)行。

b.H型鋼桁架結(jié)構(gòu)安裝：第一個(gè)滑移單元安裝就位后及時(shí)加設(shè)攬風(fēng)繩，進(jìn)行校正，臨時(shí)固定；用同樣的方法進(jìn)行第二個(gè)滑移單元、第……個(gè)滑移單元的安裝，在H型鋼桁架單元安裝完畢后，及時(shí)進(jìn)行連續(xù)橫梁的安裝。

c.主要測(cè)量監(jiān)控措施：主要控制項(xiàng)目包括H型鋼桁架的基準(zhǔn)點(diǎn)標(biāo)高、梁的跨中垂直度、梁的側(cè)向彎曲矢高、梁的撓度。由于現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量監(jiān)測(cè)控制面廣，采光頂鋼結(jié)構(gòu)均為懸空，利用水平儀、經(jīng)緯儀和鋼卷尺、塔尺進(jìn)行控制，保證了測(cè)量結(jié)果的有效性和準(zhǔn)確性。我們首先通過計(jì)算確定控制點(diǎn)的標(biāo)高和平面位置，利用鋼結(jié)構(gòu)整體沿軸線方向布置的特點(diǎn)，在兩端做好控制標(biāo)志，用測(cè)量?jī)x器同時(shí)監(jiān)控上述三個(gè)控制項(xiàng)目，使用該方案不但減少了中間的控制環(huán)節(jié)和累積誤差，保證了數(shù)據(jù)的精確性，而且還提高了施工效率。

4 結(jié)束語(yǔ)

大跨度鋼結(jié)構(gòu)玻璃采光頂造型美觀、施工進(jìn)度快、周期短、現(xiàn)場(chǎng)焊接量減少近一半；可以減少施工現(xiàn)場(chǎng)階段對(duì)構(gòu)件的測(cè)控工作，減少對(duì)焊縫的檢測(cè)量，在加工廠焊接，可提高焊接質(zhì)量及精度，在一些大型商業(yè)區(qū)、醫(yī)院、車站等公共建筑中具有廣泛的推廣空間。