郝宇洋
(山西應(yīng)用科技學(xué)院,山西太原 030000)
近年來(lái),我國(guó)高層建筑數(shù)量日益增加,由于鋼結(jié)構(gòu)建筑材料質(zhì)輕且安裝難度較低,所以鋼結(jié)構(gòu)建筑占據(jù)新型建筑比例較大[1]。復(fù)雜裙房鋼結(jié)構(gòu)建筑作為一種空間結(jié)構(gòu)復(fù)雜、施工難度較高的建筑,可以滿足人們對(duì)建筑功能及外觀建設(shè)要求,所以此類鋼結(jié)構(gòu)建筑的施工技術(shù)備受行業(yè)關(guān)注[2]。目前,應(yīng)用比較多的施工技術(shù)有分塊整體吊裝法、高空散裝法、分塊分條安裝法[3,4]。其中,分塊整體吊裝法強(qiáng)調(diào)建筑施工中的焊接工藝及起吊技術(shù),而裙房鋼結(jié)構(gòu)桁架建筑對(duì)這兩項(xiàng)施工指標(biāo)要求較高[5]。因此,本文以某高層建筑項(xiàng)目為例,探究裙房鋼結(jié)構(gòu)桁架建筑施工關(guān)鍵技術(shù)。
某建筑項(xiàng)目為裙房鋼結(jié)構(gòu)建筑,分為地上和地下兩部分建筑結(jié)構(gòu)。其中,地上9 層,地下1 層。選取H型勁性柱、H 型鋼梁、箱型鋼柱作為主要施工材料,材質(zhì)均為Q345B。由于該建筑項(xiàng)目中的施工環(huán)境較為復(fù)雜,存在多處交叉作業(yè),鋼板厚度及構(gòu)件截面比較大,需要開(kāi)展大量高空作業(yè),對(duì)于建筑施工來(lái)說(shuō)是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。為了盡可能提高施工質(zhì)量,該項(xiàng)目引入分塊整體吊裝法作為主要施工技術(shù),對(duì)此項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用方法展開(kāi)探究。
該項(xiàng)目中采用2 塔吊組合安裝鋼結(jié)構(gòu)桁架,同時(shí)開(kāi)展土建、梁、鋼結(jié)構(gòu)柱的施工任務(wù),檢測(cè)土建是否達(dá)到設(shè)定的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn),如果達(dá)到此標(biāo)準(zhǔn),則統(tǒng)一安排安裝工作,并在此之前拆除外置腳手架。針對(duì)桁架吊裝施工,以“先勁性柱”作為首要施工任務(wù),而后開(kāi)展桁架吊裝任務(wù),沿著從上到下的順序,逐一安裝[6]。檢測(cè)軸線混凝土的強(qiáng)度如果達(dá)到標(biāo)準(zhǔn),則進(jìn)入懸挑桁架安裝環(huán)節(jié)??紤]到施工現(xiàn)場(chǎng)鋼結(jié)構(gòu)吊裝施工面積較大,各個(gè)施工節(jié)點(diǎn)距離比較大,周圍環(huán)境較為復(fù)雜,為了提高施工安全性,配備3 組支撐胎架,為鋼結(jié)構(gòu)吊裝創(chuàng)造安全條件。其中,桁架安裝沿著從下到上的順序,完成4~5層交叉支撐及水平梁的安裝以后,在5 層處繼續(xù)安裝各個(gè)桁架之間的連梁,將此部分結(jié)構(gòu)體系作為支撐,沿著向上的方向繼續(xù)安裝5~6 層交叉支撐及水平梁,以此類推,直至完成頂層的桁架安裝施工任務(wù)。
關(guān)于鋼柱安裝及吊裝施工任務(wù)的執(zhí)行,在此之前需要做好準(zhǔn)備工作,即按照設(shè)定的標(biāo)高限定值,對(duì)鋼筋混凝土樓面進(jìn)行復(fù)測(cè),經(jīng)過(guò)測(cè)試對(duì)比分析,判斷相關(guān)指標(biāo)是否滿足安裝及吊裝要求[7]。其中,涉及到的指標(biāo)包括平面封閉角、定位軸線。如果滿足要求,則確定兩項(xiàng)指標(biāo)參數(shù)數(shù)值,并對(duì)鋼柱縱橫線彈墨線,在此基礎(chǔ)上安裝首層鋼柱。為了避免某個(gè)施工環(huán)節(jié)出現(xiàn)錯(cuò)誤操作對(duì)后續(xù)的施工任務(wù)執(zhí)行造成影響,該項(xiàng)目采取邊施工邊校驗(yàn)的方式,按照施工標(biāo)準(zhǔn),檢測(cè)各項(xiàng)施工任務(wù)是否達(dá)到施工標(biāo)準(zhǔn),以5mm 作為偏差界定標(biāo)準(zhǔn)。如果首層鋼柱安裝偏差超過(guò)5mm,則判斷首層安裝不合格,需要對(duì)部分安裝任務(wù)做出調(diào)整。一般情況下,采用上柱截去誤差長(zhǎng)度,或者填塞鋼板縮小誤差[8]。需要強(qiáng)調(diào)的是每一次的調(diào)整誤差控制在5mm以內(nèi),否則調(diào)整幅度過(guò)大,容易對(duì)構(gòu)件節(jié)點(diǎn)連接造成影響,導(dǎo)致其變得復(fù)雜化,不利于后續(xù)調(diào)整工作的開(kāi)展。從大量施工經(jīng)驗(yàn)總結(jié)來(lái)看,造成安裝偏差的主要原因在于鋼柱制造誤差,或者受焊接施工偏差影響,接口處產(chǎn)生收縮。所以,在焊接施工任務(wù)執(zhí)行結(jié)束后,需要采取復(fù)查。
吊裝鋼柱時(shí),選取的吊裝吊耳位于鋼柱上端口連接板,根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際施工狀況來(lái)看,校正吊裝,而后擰緊安裝螺栓,起到臨時(shí)固定作用。考慮到吊裝過(guò)程中的平衡問(wèn)題,選取強(qiáng)度足夠大的單繩用來(lái)吊運(yùn),分別固定在4 個(gè)箱型柱上。另外,在鋼柱下方墊上枕木,避免起吊期間出現(xiàn)拖拉問(wèn)題,對(duì)構(gòu)件、地面造成損壞。為了保證施工質(zhì)量,安排兩人一組共同進(jìn)行吊裝,其中一人負(fù)責(zé)移動(dòng)鋼柱,另外一人在旁協(xié)助穩(wěn)固鋼柱。為了提高操作穩(wěn)定性,選取4 個(gè)以上雙夾板作為操控工具,對(duì)螺栓采取臨時(shí)固定處理。并且?jiàn)A板上側(cè)和下側(cè)的螺栓數(shù)量至少為3顆。
鋼梁安裝施工技術(shù)對(duì)施工準(zhǔn)備、施工工藝、施工誤差校正處理、臨時(shí)固定、焊接工藝要求較高,在施工之前需要做好準(zhǔn)備工作,全面復(fù)核各項(xiàng)施工方法及標(biāo)準(zhǔn),同時(shí)檢查摩擦面上是否存在浮銹,如果存在浮銹,則刷清其表面的浮銹以后,采用栓焊連接工藝,將各個(gè)梁端節(jié)點(diǎn)連接到一起,在各個(gè)腹板位置連接螺栓,控制其連接位置,使其不伸出梁端。鋼結(jié)構(gòu)桁架鋼梁安裝流程如下:
(1)施工準(zhǔn)備。以螺栓直徑、鋼梁標(biāo)號(hào)、鋼梁定位軸線作為主要復(fù)核對(duì)象,嚴(yán)格按照施工標(biāo)準(zhǔn),對(duì)每一項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行復(fù)核。對(duì)于存在偏差的指標(biāo),立即修改其施工參數(shù)及方法。與此同時(shí),準(zhǔn)備好吊裝所需器具。
(2)鋼絲繩綁扎。去除摩擦面表面浮銹以后,利用鋼絲繩綁扎桁架鋼梁材料,將其按照一定順序擺放在吊裝設(shè)備上,等待起吊。
(3)吊機(jī)起吊。運(yùn)用吊機(jī)設(shè)備,將綁扎好的材料運(yùn)送至施工現(xiàn)場(chǎng)設(shè)定位置。
(4)就位。整理現(xiàn)場(chǎng)施工材料,按照施工設(shè)計(jì)方案,安裝桁架鋼梁。
(5)臨時(shí)固定。將桁架鋼梁材料與普通螺栓一同臨時(shí)固定。
(6)校正。檢驗(yàn)當(dāng)前施工安裝現(xiàn)狀是否存在問(wèn)題,如果誤差超出了設(shè)定標(biāo)準(zhǔn),則采取校正處理。
(7)高強(qiáng)螺栓連接。采用高強(qiáng)度穩(wěn)定處理,以加勁板加強(qiáng)連接處腹板。
(8)焊接。采用CO2半自動(dòng)保護(hù)焊接工藝,加固連接處。
施工期間,將鋼梁捆扎好吊裝至設(shè)定位置,而后采取沖頂定位處理,此部分材料與普通螺栓一同臨時(shí)固定,檢驗(yàn)無(wú)問(wèn)題后松鉤。為了提高鋼梁架構(gòu)穩(wěn)定性,安裝桁架期間,在其下方布設(shè)臨時(shí)支撐胎架,如圖1所示。
圖1 支撐胎架立面
其中,胎架平面規(guī)格為1.5m×1.4m,高度為26.49m,其頂部分配梁的結(jié)構(gòu)規(guī)格為H400×200×10×15。施工期間,選取型號(hào)為321貝雷架4連片,搭建胎架,以規(guī)格為H194×150×6×9 鋼支架作為支撐??紤]到傳力梁與分配梁之間的穩(wěn)定性較為薄弱,在兩部分的連接處增設(shè)加勁板,以此加強(qiáng)連接處腹板穩(wěn)定性。其中,加勁板厚度為20mm。如圖2所示為胎架頂節(jié)施工圖。
圖2 胎架頂節(jié)施工圖
該項(xiàng)目鋼結(jié)構(gòu)桁架選取半自動(dòng)保護(hù)焊接工藝用于梁柱焊接。針對(duì)鋼梁結(jié)構(gòu)中其他焊縫的焊接,采取手工電弧焊接處理。為了保證焊接質(zhì)量,控制低氫型焊條烘干溫度范圍,最低溫度為350℃,最高溫度為380℃。焊接烘干結(jié)束后,待溫度下降至120℃時(shí),將焊條放置保溫箱中,保持環(huán)境溫度110~120℃。去除焊縫坡口雜質(zhì)后開(kāi)始焊接,手工焊接時(shí),需要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境溫度,采取不同焊接處理措施。如果現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境溫度不足0℃,則需要借助一些加熱設(shè)備將溫度提升至30℃以上,例如,火焰預(yù)熱裝置。如果現(xiàn)場(chǎng)風(fēng)速超過(guò)8m/s,則需采取一些防風(fēng)措施。施工期間,嚴(yán)格按照焊接順序完成每一個(gè)焊縫和鋼結(jié)構(gòu)桁架的焊接。
選取SAP2000 軟件作為模擬仿真工具,用于仿真鋼結(jié)構(gòu)桁架建筑施工狀況,對(duì)各個(gè)結(jié)構(gòu)的承載力進(jìn)行計(jì)算,為模型受力分析提供數(shù)據(jù)支撐,判斷當(dāng)前鋼結(jié)構(gòu)桁架是否發(fā)生變形,對(duì)焊接效果展開(kāi)模擬分析。按照建筑施工設(shè)計(jì)方案,構(gòu)建模擬仿真模型,而后對(duì)模型中各個(gè)參數(shù)的變化情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。
按照最大自重荷載作用分析原則,計(jì)算桁架支撐胎架受力數(shù)值。模擬結(jié)果顯示,桁架支撐胎架表面承擔(dān)的荷載為688kN,平面規(guī)格為1.4m×1.3m,高度為9m。傳力梁與分配梁剛接,頂部3面拉設(shè)風(fēng)繩,計(jì)算結(jié)構(gòu)內(nèi)力相關(guān)數(shù)值,作為結(jié)構(gòu)內(nèi)力及變形驗(yàn)算參考依據(jù)。從當(dāng)前掌握的受力狀況來(lái)看,均達(dá)到了施工標(biāo)準(zhǔn)。
模擬軟件統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示,建筑中胎架支柱應(yīng)力最大值為0.318,該統(tǒng)計(jì)結(jié)果小于1,胎架傳力梁與分配量應(yīng)力比最大值為0.424,該統(tǒng)計(jì)結(jié)果小于1,并且鋼梁頂部變形較小,在誤差允許范圍之內(nèi)。因此,建筑結(jié)構(gòu)內(nèi)力及變形均符合《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》。
按照鋼焊施工標(biāo)準(zhǔn),采用超聲波檢測(cè)焊接工藝質(zhì)量,檢測(cè)數(shù)據(jù)顯示,當(dāng)前采取的焊接工藝,未出現(xiàn)焊縫損傷情況,各個(gè)連接處和縫隙焊接均完好,符合鋼結(jié)構(gòu)桁架焊接標(biāo)準(zhǔn)。
本文對(duì)裙房鋼結(jié)構(gòu)桁架施工技術(shù)展開(kāi)探究,主要以支撐胎架布置及懸挑桁架安裝、鋼柱安裝及吊裝施工技術(shù)、鋼結(jié)構(gòu)桁架鋼梁安裝技術(shù)、鋼結(jié)構(gòu)桁架焊接技術(shù)作為重點(diǎn)研究?jī)?nèi)容,設(shè)計(jì)出鋼結(jié)構(gòu)桁架建筑施工技術(shù)方案,運(yùn)用SAP2000 軟件模擬施工效果,并對(duì)其結(jié)構(gòu)受力進(jìn)行驗(yàn)算。結(jié)果證明,該施工方案的建筑結(jié)構(gòu)內(nèi)力及變形均符合《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 50017-2017),未曾出現(xiàn)焊縫損傷情況,可以作為設(shè)計(jì)鋼結(jié)構(gòu)桁架施工技術(shù)方案時(shí)的參考依據(jù)。