土木工程中鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用探討

文/尚國(guó)宇 濟(jì)南軌道交通集團(tuán)有限公司 山東濟(jì)南 250031

1、土木工程鋼結(jié)構(gòu)的主要施工技術(shù)

1.1 施工工藝流程

施工準(zhǔn)備→原材料采、驗(yàn)、進(jìn)廠→下料→制作→檢驗(yàn)校正→預(yù)拼裝→除銹→刷防銹漆一道→成品檢驗(yàn)編號(hào)→構(gòu)件運(yùn)輸→預(yù)埋件復(fù)驗(yàn)→鋼柱吊裝→鋼梁吊裝→檁條、支撐系統(tǒng)安裝→主體初驗(yàn)→刷面漆→屋面板安裝→墻面板安裝→驗(yàn)收。

1.2 土木工程鋼構(gòu)件現(xiàn)場(chǎng)吊裝

土木工程鋼結(jié)構(gòu)施工中的吊裝過(guò)程中，鋼梁和鋼柱單間的重量在2-4t 之間，最高為5t，施工中由于受到道路和施工環(huán)境的影響，需要使用25t 的吊車進(jìn)行吊裝，針對(duì)施工中的次梁吊裝以及拉條等工作，可以使用8t 的吊車。要想保證整個(gè)吊裝工作的順利開展，則需要制定完善的吊裝方案，確定施工設(shè)備能夠滿足施工需求。吊裝完畢之后，針對(duì)鋼管進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)，而在鋼梁吊裝的過(guò)程中，為了避免出現(xiàn)扭曲變形的情況，保證能夠?qū)︿摿哼M(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)，需要在施工吊點(diǎn)中設(shè)置鋼絲，將吊索與水平面的角度控制在45°-60°之間，如果實(shí)際吊裝的部件較為復(fù)雜，則需要使用雙機(jī)抬吊法進(jìn)行吊裝。

1.3 螺栓連接

在土木工程鋼結(jié)構(gòu)施工安裝的過(guò)程中，最重要的就是保證鋼結(jié)構(gòu)安裝的準(zhǔn)確性，使栓孔相互對(duì)稱，根據(jù)相關(guān)施工標(biāo)準(zhǔn)，確定螺栓的連接緊實(shí)程度。高強(qiáng)度螺栓安裝時(shí)應(yīng)先使用安裝螺栓和沖釘，高強(qiáng)度螺栓不得兼做安裝螺栓。高強(qiáng)度螺栓長(zhǎng)度應(yīng)以螺栓連接副終擰后外露2～3 扣絲為標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算。

1.4 鋼構(gòu)件的焊接連接

在《GB50661-2011》鋼結(jié)構(gòu)焊接規(guī)范中對(duì)相關(guān)焊接內(nèi)容予以了明確規(guī)范：規(guī)范7.5.1 中規(guī)定，焊條電弧焊和自保護(hù)藥芯焊絲電弧焊，其焊接作業(yè)區(qū)的最大風(fēng)速不宜超過(guò)8m/s，氣體保護(hù)電弧焊不宜超過(guò)2m/s，如果超過(guò)了上述房屋，需要采取有效措施來(lái)確保焊接電弧區(qū)域不受影響。規(guī)范7.5.2 規(guī)定，當(dāng)焊接作業(yè)處于下列情況之一時(shí)嚴(yán)禁焊接：（1）焊接作業(yè)區(qū)的相對(duì)濕度大于90%；焊件表面超市或者暴露于雨、冰和雪中；（2）焊接作業(yè)條件不符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《焊接與切割安全》GB 9448 的有關(guān)規(guī)定。規(guī)范7.5.3 規(guī)定，焊接環(huán)境溫度低于0℃但不低于-10℃的時(shí)候，需要采取加熱或者防護(hù)的措施，應(yīng)確保接頭焊接處各個(gè)方向不小于2 倍板厚且不小于100mm 范圍內(nèi)的母材溫度，不低于20℃或規(guī)定的最低預(yù)熱溫度二者的較高值，且在焊接過(guò)程中不應(yīng)低于這一溫度。

2、土木工程中鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用實(shí)例

2.1 工程概況

某大型文化綜合體建筑，采用下部混凝土框架結(jié)構(gòu)，上部鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)殼管析架屋蓋的結(jié)構(gòu)形式。下部框架結(jié)構(gòu)為矩形混凝土柱，屋蓋下為3層樓面，樓層面標(biāo)高為13.00m。鋼結(jié)構(gòu)由徑向梁(54 根)、環(huán)梁、斜梁、撐桿、斜撐拉桿組成。徑向梁為弧形圓管，桿件間為焊接相貫節(jié)點(diǎn)連接。屋面頂標(biāo)高最大為37.627m，底屋面頂標(biāo)高為27.413m。徑向梁長(zhǎng)度38.9-80.2m，通過(guò)撐桿支撐于下部混凝土柱上，支座采用抗震型球形鉸支座。由于屋面鋼結(jié)構(gòu)徑向梁跨度大、質(zhì)量大，從而對(duì)現(xiàn)場(chǎng)鋼結(jié)構(gòu)吊裝施工技術(shù)提出了較高挑戰(zhàn)。

2.2 施工工藝

該區(qū)徑向梁在加工場(chǎng)分3-7 段制作，運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)拼裝成整體吊裝。其余桿件在加工廠整段制作，運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)整段吊裝。根據(jù)結(jié)構(gòu)形式及現(xiàn)場(chǎng)情況進(jìn)行分析，本工程鋼結(jié)構(gòu)徑向梁跨距較大且質(zhì)量大，鋼結(jié)構(gòu)部分最高點(diǎn)為37.625m。根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn)，安裝順序?yàn)閺较蛄骸h(huán)梁→斜撐→斜撐拉桿→斜梁。徑向梁采用500 t 汽車吊安裝能提高安裝效率和安裝的安全性。其他桿件利用現(xiàn)場(chǎng)配備的塔吊吊裝。在現(xiàn)場(chǎng)建筑物周邊設(shè)置3 處拼裝場(chǎng)地與堆場(chǎng)?，F(xiàn)場(chǎng)配置2 臺(tái)25 t 汽車吊進(jìn)行徑向梁的拼裝及卸貨。另外配備3 臺(tái)20t 平板車進(jìn)行構(gòu)件的倒運(yùn)。

2.3 關(guān)鍵施工技術(shù)

2.3.1 安裝機(jī)械設(shè)備的選擇

徑向梁最重為19.50t，吊裝最高為37.625m，吊裝距離最遠(yuǎn)為48.00m。徑向梁最重9.50t+ 吊鉤0.6t+鋼絲繩吊具0.4t，合計(jì)20.50t。500t 汽車吊主臂36.9m+ 副臂56.00m 的工況可以吊裝22t，滿足吊裝要求。

2.3.2 吊裝選型

最不利條件為構(gòu)件最遠(yuǎn)48m，構(gòu)件質(zhì)量19.5t，高度37.625m。經(jīng)分析，決定選用“50t汽車吊+165t 配重+36.9m 主臂+56m 塔臂+半徑48m+0.6 t 吊鉤”，通過(guò)模擬驗(yàn)證，該方案可行。

2.3.3 現(xiàn)場(chǎng)地基處理

（1）回填土地耐力加強(qiáng)：回填土臨時(shí)道路澆筑混凝土后由總包安排專業(yè)壓密注漿施工單位再對(duì)地基回填土進(jìn)行壓密灌漿加固處理。（2）增大承載接觸面積：500t 汽車吊機(jī)行走區(qū)域地基從地面開始基礎(chǔ)上部鋪設(shè)厚230mm、長(zhǎng)6m、寬2.4m 的路基箱1 層，路基箱6m 長(zhǎng)度方向順著吊機(jī)輪胎行走方向。在吊機(jī)吊裝站位區(qū)域4 個(gè)支腿下方均鋪設(shè)3 層路基箱：每個(gè)支腿下路基箱雙層雙向垂直布置，最上一層為吊機(jī)隨車配的2.30mX3.50mX0.23m 路基箱。

2.3.4 吊裝順序

（1）拼裝PE23 軸的GJL-17、GJL-18，拼裝焊接完后用500t 吊車吊裝到位，進(jìn)行安裝焊接。（2）拼裝焊接GJL-19、GJL-16、GJL-15、GJL-20 并安裝到位后，補(bǔ)齊安裝兩徑向桁架間的環(huán)桁架。（3）安裝GJL-21、GJL-22、GJL-23、GJL-24 徑向梁及環(huán)梁、撐桿。（4）按以上步驟依次安裝GJL-2—GJL-54 徑向梁及環(huán)梁、撐桿。（5）安裝GJL-1—GJL-14 徑向梁及環(huán)梁、撐桿、斜梁。安裝完成所有構(gòu)件。

2.4 效果評(píng)價(jià)

目前，項(xiàng)目屋面鋼結(jié)構(gòu)已完成吊裝施工，整個(gè)施工方案可行，完成了業(yè)主要求的時(shí)間節(jié)點(diǎn)，工程質(zhì)量達(dá)標(biāo)，贏得了業(yè)主等各方參建單位的好評(píng)，為類似工程施工積累了寶貴經(jīng)驗(yàn)。

總之，隨著鋼結(jié)構(gòu)建筑物越來(lái)越多，鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量也日益受到人們的關(guān)注。在鋼結(jié)構(gòu)工程安裝施工中，建筑單位需把握鋼結(jié)構(gòu)工程施工特點(diǎn)，結(jié)合實(shí)際施工環(huán)境與要求，全面做好安裝工作，推動(dòng)鋼結(jié)構(gòu)安裝技術(shù)不斷發(fā)展完善。