洪靖華,范圣健
(浙江中南綠建科技集團(tuán)有限公司,浙江 杭州 310052)
隨著鋼結(jié)構(gòu)在大型公用建筑中的廣泛應(yīng)用,其施工技術(shù)也越來(lái)越受到建筑行業(yè)人士的關(guān)注。烏晉東[1]立足于大跨度鋼結(jié)構(gòu)施工中常用的高空散裝法、整體吊裝法、分段吊裝法、整體提升法等所涉及關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行不斷的創(chuàng)新和完善,并且做出來(lái)詳細(xì)的闡述。陳征國(guó)[2]提出結(jié)構(gòu)桁架主梁、桁架間連系梁、桁架外側(cè)懸挑結(jié)構(gòu)、壓型鋼板的安裝作業(yè)次序,并利用搭設(shè)滿堂腳手架工作平臺(tái),解決了高空涂裝作業(yè)難的問(wèn)題。李冠東[3]在分析高層鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)及其應(yīng)用的優(yōu)缺點(diǎn)以及主要技術(shù)要素,對(duì)高層建筑鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)及鋼結(jié)構(gòu)體系梁柱的連接節(jié)點(diǎn)進(jìn)行了設(shè)計(jì),確保了鋼結(jié)構(gòu)的整體使用質(zhì)量,提高了其安全性。本文從鋼結(jié)構(gòu)精準(zhǔn)度控制技術(shù)、鋼結(jié)構(gòu)吊裝技術(shù)、鋼結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)、鋼結(jié)構(gòu)虛擬施工建模技術(shù)做出具體闡述。
金強(qiáng)國(guó)際賽事中心體育館位于四川省成都市,是2021 年世界大學(xué)生夏季運(yùn)動(dòng)會(huì)比賽主要場(chǎng)館之一,總的建筑面積大約為16 萬(wàn)m2,該工程可以分為體育館以及商業(yè)兩個(gè)部分,由地上的防震縫進(jìn)行分開。建筑面積大約為4.4 萬(wàn)m2,地上一共有5 層,總高為43m 左右,體育館內(nèi)有超過(guò)10.25 萬(wàn)個(gè)固定的坐席以及1 600 多個(gè)活動(dòng)的坐席,屬于特大型的體育館。該體育館可以承接國(guó)際高水平的籃球比賽,而且具備演藝中心的功能。體育館鳥瞰圖如圖1 所示。
圖1 體育館鳥瞰圖
鋼結(jié)構(gòu)具有體積小、性質(zhì)穩(wěn)定、可塑性以及剛度都較強(qiáng)等特點(diǎn),被廣泛應(yīng)用于大型公用建筑施工。(1)體積小。鋼結(jié)構(gòu)相比于其他建筑材料具有體積小以及質(zhì)地輕盈的特點(diǎn),更加便于運(yùn)輸、安裝以及拆卸,施工更加的便利。(2)性質(zhì)穩(wěn)定。鋼結(jié)構(gòu)相比于其他的建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性更高,因此用在大型公用建筑施工中可以很好地提升其安全性以及可靠性。(3)可塑性以及剛度都較強(qiáng)。鋼結(jié)構(gòu)不僅具有較好的可塑性,便于建筑施工,而且具有非常強(qiáng)的剛度,因此可以很好地抗衡外界的沖擊,對(duì)于其抗震能力有很好的提升。(4)生產(chǎn)周期短。鋼結(jié)構(gòu)相比于其他的建筑材料具有生產(chǎn)速度快而且精度高的優(yōu)勢(shì),因此建筑施工中可以很好地縮短工期,減少工程的誤差。
為了確保大型公用建筑的鋼結(jié)構(gòu)的順利安裝,在鋼結(jié)構(gòu)的制作過(guò)程中必須確保其精確性,這是確保鋼結(jié)構(gòu)質(zhì)量的基礎(chǔ)。鋼結(jié)構(gòu)的制作工序:(1)材料的檢驗(yàn)。鋼結(jié)構(gòu)的材料對(duì)其質(zhì)量有直接的影響,因此在材料的選擇時(shí)一定要嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)文件以及相應(yīng)的規(guī)范要求,對(duì)主要材料以及各種輔助材料進(jìn)行力學(xué)指標(biāo)、工藝性能、外形、尺寸等進(jìn)行詳細(xì)的檢查,確保材料的質(zhì)量符合相應(yīng)的要求。(2)材料的堆放。在確保所有的材料檢驗(yàn)合格后要合理地進(jìn)行堆放,把各種鋼材料按照不同的品種、規(guī)格、鋼號(hào)進(jìn)行堆放,對(duì)于堆放的地面還要進(jìn)行墊平和墊高處理,避免由于積水而產(chǎn)生變形。(3)放樣。根據(jù)審核通過(guò)的施工圖紙,按照1:1 的尺寸繪制出鋼結(jié)構(gòu)的實(shí)樣,并且選擇輕質(zhì)且不易變形的材料制作樣板。放樣不需要根據(jù)具體施工工藝要求合理的預(yù)留制作以及安裝過(guò)程中的加工余量。(4)材料的矯正。在實(shí)際的加工過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)由于受熱或是加工外力的影響,而導(dǎo)致鋼材料的變形,因此要根據(jù)實(shí)際的變形情況,合理地進(jìn)行矯正,確保材料的平直。(5)號(hào)料。在確保樣板尺寸精準(zhǔn)的前提下,以此為依據(jù),在原材料上畫出實(shí)樣,并且準(zhǔn)確地打上加工的記號(hào)。(6)切割。把號(hào)料以后的原材料,按照實(shí)際的要求以及尺寸進(jìn)行下料,采用科學(xué)合理的切割方法進(jìn)行切割,常見的切割方法有氣割、機(jī)械切割以及等離子切割等等。(7)成形。鋼結(jié)構(gòu)按具體的成形目的可以分為卷板、彎曲、模壓、折邊幾種成形方式,要根據(jù)工程的實(shí)際情況合理地進(jìn)行選擇。(8)邊緣加工。為了消除切割造成的邊緣硬化,確保后期焊縫的質(zhì)量,必須采取合理的方法對(duì)邊緣進(jìn)行加工,為提升鋼結(jié)構(gòu)整體的施工質(zhì)量提供保障。(9)制孔。鋼結(jié)構(gòu)質(zhì)控的質(zhì)量以及精密度,對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)后期施工有非常重要的影響。在制孔時(shí)要根據(jù)工程的實(shí)際情況,科學(xué)合理地選擇制孔的方式,而且要確保制動(dòng)的精準(zhǔn)度。(10)裝配。裝配時(shí)把半成品或是零件,嚴(yán)格地按照設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行安裝,裝配的方法有地樣法、胎模裝、立裝、臥裝等等。(11)焊接。焊接是鋼結(jié)構(gòu)制作中非常重要的步驟,常用的焊接方法有電弧焊、電渣焊、電阻焊等等。(12)后期處理。對(duì)鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行打磨、矯正以及消除焊接應(yīng)力等等一系列后期操作。在案例工程鋼結(jié)構(gòu)施工中鋼梁的制作難度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于鋼柱,為了更好地確保屋頂?shù)墓岸?,必須?duì)其外形尺寸等等進(jìn)行合理的調(diào)整,嚴(yán)格篩選鋼結(jié)構(gòu)制作廠家,對(duì)于其制作的廠房進(jìn)行全面重點(diǎn)檢查,不僅要重點(diǎn)檢查鋼梁的外形以及尺寸,還需要檢查兩端的連接板,確保出廠的鋼結(jié)構(gòu)符合建筑整體的安裝要求,確保鋼梁與梁柱之間的緊密連接,提升工程的整體質(zhì)量。
對(duì)于大型公用建筑鋼結(jié)構(gòu)安裝精度的控制可以分為運(yùn)輸過(guò)程中的精度控制以及現(xiàn)場(chǎng)安裝的精度控制。(1)運(yùn)輸過(guò)程中精度控制。為了保障鋼結(jié)構(gòu)尺寸的精準(zhǔn)度,要加強(qiáng)對(duì)于運(yùn)輸過(guò)程中的控制。避免在運(yùn)輸過(guò)程中出現(xiàn)磨損變形的情況,科學(xué)合理地采取必要的措施,減少運(yùn)輸過(guò)程對(duì)于構(gòu)件的損害。首先,要提前對(duì)于運(yùn)輸線路進(jìn)行了解,確保運(yùn)輸車能夠順利通行而且要避免在運(yùn)輸過(guò)程中出現(xiàn)劇烈的顛簸。而且運(yùn)輸過(guò)程中如果需要綁扎,要增加相應(yīng)的支撐點(diǎn),避免出現(xiàn)變形或是磨損的情況,還要根據(jù)實(shí)際情況通過(guò)木料等輔助材料填補(bǔ)鋼構(gòu)件之間的空隙,鋼構(gòu)件的外包裝一定要做到盡可能的嚴(yán)密,避免在運(yùn)輸過(guò)程中由于震動(dòng)以及壓力而發(fā)生變形,影響其精準(zhǔn)度。其次,裝卸過(guò)程也必須十分的注意,建議采用兩點(diǎn)吊的方式,如果是比較長(zhǎng)的鋼構(gòu)件,必要時(shí)可以增加必要的輔助措施,增加吊點(diǎn)進(jìn)行裝卸,避免在吊裝的過(guò)程中由于受力不均勻而產(chǎn)生變形。最后,在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行堆放的過(guò)程中一定要嚴(yán)格遵守相應(yīng)的規(guī)定,避免堆放層數(shù)過(guò)高以及堆放的高度超高。一般情況鋼構(gòu)件的堆放層數(shù)不能超過(guò)3 層,避免出現(xiàn)倒塌的情況。堆放區(qū)一定要做好防潮處理,室內(nèi)堆放一定要確保其有良好的通風(fēng)條件,對(duì)于進(jìn)行室外堆放的鋼構(gòu)件必須做好防雨防水處理。(2)安裝中的精度控制。首先,做好相應(yīng)的準(zhǔn)備工作。在實(shí)際進(jìn)行安裝之間,工作人員一定要再次對(duì)鋼構(gòu)件進(jìn)行嚴(yán)格的復(fù)測(cè),檢查其外形、尺寸、型號(hào)以及變形情況,在確保其符合施工要求的情況下才可以進(jìn)入到施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行吊裝。為了確保鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性,相關(guān)人員還需要對(duì)基礎(chǔ)的混凝土進(jìn)行相應(yīng)的檢查,確保其已經(jīng)達(dá)到相應(yīng)的強(qiáng)度。對(duì)螺栓以及杯口等位置進(jìn)行檢查,如果發(fā)現(xiàn)偏差一定要做好相應(yīng)的標(biāo)記,便于施工人員在實(shí)際的安裝過(guò)程中合理地進(jìn)行位置的調(diào)整。從案例工程的安裝順序來(lái)看為了更好地提升安裝的精準(zhǔn)度,可以先從柱間的支撐以及屋面的支撐部分開始進(jìn)行安裝,在確保工程基礎(chǔ)部分安裝成功后再次對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的鋼柱進(jìn)行標(biāo)高的復(fù)測(cè),對(duì)出現(xiàn)的偏差進(jìn)行糾正,在確?;A(chǔ)的精準(zhǔn)度后再進(jìn)行后續(xù)工作的安裝。其次,高強(qiáng)螺栓的安裝。在初擰高強(qiáng)螺栓的時(shí)候要邊擰邊觀測(cè)鋼柱軸線的變化情況,避免鋼柱移動(dòng)情況超過(guò)其允許值,還要及時(shí)對(duì)鋼柱的軸線進(jìn)行調(diào)整。進(jìn)一步擰高強(qiáng)螺栓時(shí),要嚴(yán)格按照相應(yīng)的順序進(jìn)行,要從梁柱的連接點(diǎn)開始再到支撐點(diǎn),最后是系桿的接點(diǎn)。最后,安裝件和被安裝件匹配問(wèn)題。在實(shí)際的安裝過(guò)程中,如果出現(xiàn)了被安裝件和安裝件無(wú)法匹配的情況,一定要選擇調(diào)整安裝件來(lái)進(jìn)行彌補(bǔ),禁止調(diào)整被安裝件的位置。為了更快地提升鋼結(jié)構(gòu)成型的效率,先要穩(wěn)定結(jié)構(gòu),然后按照合理的方式再對(duì)各個(gè)部門進(jìn)行安裝,從而有效減少施工過(guò)程中的誤差,提高整體工程的質(zhì)量。
鋼結(jié)構(gòu)吊裝技術(shù)是大型公共建筑鋼結(jié)構(gòu)施工中非常重要的部分,一定要加強(qiáng)對(duì)于安全問(wèn)題的重視,根據(jù)工程的實(shí)際情況科學(xué)合理地提升吊裝技術(shù),在確保施工安全的前提下更好地提升整體工程的質(zhì)量[4]。在案例工程中,為了更好提升整體工程的質(zhì)量,在對(duì)鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行吊裝前再次對(duì)基礎(chǔ)進(jìn)行了復(fù)測(cè),包含錨栓實(shí)際外露的長(zhǎng)度,錨栓中心線位移偏差、間距以及基礎(chǔ)的標(biāo)高,確保全部符合相應(yīng)要求后才可以進(jìn)行吊裝工作。為了有效地控制鋼柱標(biāo)高,可以提前在柱子便于看見的截面畫出一定的長(zhǎng)度,便于后期在安裝的過(guò)程中進(jìn)行校正以及微調(diào)。在復(fù)測(cè)合格的前提下進(jìn)行鋼柱的安裝,安裝時(shí)可以先利用單根的鋼絲繩捆綁好柱子,在距離柱子頂端三分之一的位置合理地設(shè)置吊點(diǎn),通過(guò)旋轉(zhuǎn)的方式把柱子進(jìn)行吊起,把其送至具體安裝的位置。在到達(dá)安裝位置后通過(guò)推動(dòng)柱子使其螺栓孔與基礎(chǔ)錨栓,根據(jù)實(shí)際情況,在小范圍內(nèi)合理的進(jìn)微調(diào),確保所有的螺栓孔全部對(duì)準(zhǔn)預(yù)埋的地腳,然后把構(gòu)件緩慢地落下,一定要在全部對(duì)齊的情況下垂直下落。在柱子基本完全落下的時(shí)候,及時(shí)對(duì)其中心線以及基礎(chǔ)定位的軸線進(jìn)行調(diào)整,對(duì)于中心線的調(diào)整主要是靠水平靠尺進(jìn)行測(cè)量,通過(guò)反復(fù)的調(diào)整確保其位置準(zhǔn)確無(wú)誤。在吊裝的過(guò)程中還要及時(shí)利用水平儀對(duì)柱子的標(biāo)高進(jìn)行適當(dāng)?shù)奈⒄{(diào),檢查其實(shí)現(xiàn)標(biāo)注的線與實(shí)際的高度是否相符,當(dāng)出現(xiàn)偏差的時(shí)候采用墊鐵對(duì)標(biāo)高進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。在吊裝的過(guò)程中也必須確保柱子的垂直度,可以在吊裝之前在柱子的可視面提前標(biāo)出中心線,再利用經(jīng)緯儀進(jìn)行對(duì)其垂直度進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。對(duì)于柱子的間距可以通過(guò)內(nèi)側(cè)建筑物上提前標(biāo)記好的控制線來(lái)進(jìn)行調(diào)整。柱子的高度、垂直度以及軸線之間是相互影響相互聯(lián)系的,只有每一項(xiàng)都符合相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)后才是全部完成了校正工作。在鋼梁吊裝時(shí)要提前把所有的鋼梁及時(shí)運(yùn)送到各鋼柱的附近,然后按照由內(nèi)到外,由下至上按照相應(yīng)的編號(hào)順序進(jìn)行吊裝,在吊裝的過(guò)程中只有當(dāng)梁的兩端的螺栓全部緊固以后才能夠松開吊鉤,然后依次進(jìn)行其他的梁的吊裝,提高吊裝過(guò)程中的安全性,為整個(gè)建筑工程質(zhì)量打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)[5]。
大型公用建筑鋼結(jié)構(gòu)施工在確保鋼柱以及鋼梁按照相應(yīng)的設(shè)計(jì)要求進(jìn)行吊裝后,就要開始進(jìn)行焊接,焊接是鋼結(jié)構(gòu)施工中非常重要的一道工序,焊接質(zhì)量的高低對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性以及可靠性都有直接的影響,因此在實(shí)際的施工中一定要高度重視,確保焊接技術(shù)符合設(shè)計(jì)的要求,為整體工程質(zhì)量打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。在實(shí)際的焊接過(guò)程中,會(huì)有非常多的因素影響焊接技術(shù)的發(fā)揮,從而造成焊接質(zhì)量降低的情況,嚴(yán)重的還會(huì)對(duì)工程的質(zhì)量造成影響[6]。因此,在案例工程鋼結(jié)構(gòu)焊接時(shí)從以下幾點(diǎn)進(jìn)行注意,更好地避免了各種不利因素的影響,有效地提升了工程的整體質(zhì)量。(1)專業(yè)人才。在鋼結(jié)構(gòu)焊接時(shí)一定要重視專業(yè)人才的選擇,確保所有的操作人員都必須具有專業(yè)的資格證書,并且具有豐富的實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn),能夠更加高效地完成實(shí)際操作。在進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)之前還要根據(jù)工程的實(shí)際情況對(duì)相關(guān)人員進(jìn)行專業(yè)的培訓(xùn),然后進(jìn)行專業(yè)的考核,只有通過(guò)考核的人員才能夠進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)。(2)充足的準(zhǔn)備工作。在每天實(shí)際開始焊接之前操作人員都必須進(jìn)行充分的準(zhǔn)備,確保在施工過(guò)程中所用到的所有工具都能夠正常的工作,而且要按照相應(yīng)的要求對(duì)設(shè)備以及器材進(jìn)行合理的擺放。(3)嚴(yán)格遵守焊接程序。在焊接工作開始之前,相關(guān)技術(shù)人員針對(duì)工程的實(shí)際情況,科學(xué)合理地制定了嚴(yán)格的操作流程以及操作標(biāo)準(zhǔn),所有的焊接人員必須嚴(yán)格按操作程序,有步驟地進(jìn)行每一步操作,確保每一項(xiàng)工藝都完全落實(shí)到位。(4)確保焊條的質(zhì)量。對(duì)于進(jìn)入到焊接施工現(xiàn)場(chǎng)的焊條必須嚴(yán)格把好質(zhì)量關(guān),確保所使用的每一根焊條都符合國(guó)家以及設(shè)計(jì)的相關(guān)要求,避免出現(xiàn)有質(zhì)量問(wèn)題的劣質(zhì)焊條,從細(xì)節(jié)處把守質(zhì)量關(guān)。(5)仔細(xì)進(jìn)行檢查。焊接人員每次完成相應(yīng)的焊接工序都必須仔細(xì)地進(jìn)行檢查,確保沒有焊接偏差以及不到位的情況,如果發(fā)現(xiàn)問(wèn)題一定要及時(shí)地進(jìn)行相應(yīng)的處理,確保焊接的質(zhì)量能達(dá)到設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)。(6)重視監(jiān)督管理。在鋼結(jié)構(gòu)焊接的過(guò)程中一定要加強(qiáng)監(jiān)督和管理,做到對(duì)于整個(gè)施工過(guò)程的全面監(jiān)督,確保施工制度能夠真正地落實(shí),便于及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題改正問(wèn)題,更好地提升整體工程的質(zhì)量。
大型公用建筑鋼結(jié)構(gòu)施工會(huì)受到平衡問(wèn)題、碰撞問(wèn)題、連接問(wèn)題等等施工難題,要加強(qiáng)對(duì)于先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用,科學(xué)合理地采用計(jì)算機(jī)建模技術(shù)可以很好地幫助施工人員發(fā)現(xiàn)在鋼結(jié)構(gòu)施工中方案中存在的問(wèn)題,從而通過(guò)建模模擬技術(shù)進(jìn)行有針對(duì)性的預(yù)防,從而確保施工的高效順利進(jìn)行。虛擬施工建模技術(shù)已經(jīng)十分成熟,把工程中的各種參數(shù)準(zhǔn)確輸入相應(yīng)的系統(tǒng),系統(tǒng)就會(huì)快速地對(duì)施工中各種作業(yè)以及程序進(jìn)行科學(xué)合理的計(jì)算,并且根據(jù)大數(shù)據(jù)的分析對(duì)施工中可能存在的安全隱患進(jìn)行全面分析,并且把安全隱患進(jìn)行總結(jié),為實(shí)際的施工提供保障。在案例工程中采用了參數(shù)型驅(qū)動(dòng)建模技術(shù),通過(guò)對(duì)鋼材、機(jī)械等等各種參數(shù)進(jìn)行分析,從而對(duì)建筑鋼結(jié)構(gòu)力學(xué)特點(diǎn)進(jìn)行研究,科學(xué)合理地計(jì)算出各種數(shù)值,為實(shí)際的施工提供了數(shù)據(jù)支持,降低了施工過(guò)程中可能出現(xiàn)的安全風(fēng)險(xiǎn)。(1)鋼構(gòu)件吊裝模擬技術(shù)。鋼構(gòu)件吊裝施工作為鋼結(jié)構(gòu)施工的核心,由于大型建筑鋼構(gòu)的數(shù)量大,產(chǎn)生的各種不確定性因素更多,因此更加要重視虛擬建模技術(shù)的應(yīng)用,從而對(duì)于整個(gè)施工流程有更加全面的把控,更好地解決在實(shí)際的施工過(guò)程中可能存在的問(wèn)題。(2)鋼結(jié)構(gòu)組裝虛擬建模技術(shù)。鋼結(jié)構(gòu)組裝直接關(guān)系工程的質(zhì)量,由于鋼結(jié)構(gòu)的體積較大,在移動(dòng)時(shí)具有一定的難度,如果組裝發(fā)生錯(cuò)位,整個(gè)組裝作業(yè)都會(huì)產(chǎn)生非常不利的影響,采用虛擬建模技術(shù),對(duì)于整個(gè)組裝的過(guò)程進(jìn)行模擬作業(yè),可以很好地提升鋼結(jié)構(gòu)組裝的效率。在案例工程中通過(guò)對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)連接角度進(jìn)行模擬,獲取了不同角度的實(shí)際安裝效果,為實(shí)際施工提供了參考,提升了實(shí)際安裝的效率。高智能化組裝建模技術(shù)的應(yīng)用,使其能夠自動(dòng)對(duì)問(wèn)題進(jìn)行判斷,在進(jìn)行效率以及質(zhì)量判斷時(shí)還充分考慮組裝方法的差異,為實(shí)際的組裝提供了技術(shù)依據(jù)。
綜上所述,鋼結(jié)構(gòu)具有體積小、性質(zhì)穩(wěn)定、可塑性以及剛度都較強(qiáng)等特點(diǎn),被廣泛應(yīng)用于大型公用建筑施工中。想要更好地提升工程的整體質(zhì)量,就必須全面分析鋼結(jié)構(gòu)的制作工序,然后對(duì)鋼結(jié)構(gòu)精準(zhǔn)度控制技術(shù)、鋼結(jié)構(gòu)吊裝技術(shù)、鋼結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)、鋼結(jié)構(gòu)虛擬施工建模技術(shù)在實(shí)際工程中的應(yīng)用,更好地解決大型公用建筑施工中的問(wèn)題,提升整體的工程質(zhì)量,促進(jìn)我國(guó)建筑行業(yè)的快速發(fā)展。