宝钢钢构有限公司 上海 201999
摘要：湖北新冶钢炼钢项目主厂房及转炉基础建筑工程，钢结构实物量约25000多吨，建筑物采用全钢多跨排架结构。高层框架结构共计约8000t，有7层主框架平台，另外设置局部操作平台和检修平台，框架平台由下至上分层安装，下部框架联成空间稳定结构后再吊装上部框架。主框架结构采用三一重工SCC2500（250T履带吊），安装时由下至上逐层进行安装，另外再配一台50t履带吊进行钢结构件组对。转炉高跨结构和工艺结构的安装是本工程承上启下的关键工序，也是本工程的重点和难点。
关键词：转炉；工艺结构；高层框架；250T履带吊；主塔楼；柱-柱对接
一、主厂房结构形式
湖北新冶钢炼钢项目主厂房及转炉基础建筑工程，主要包括出坯跨、过度跨、浇注跨、钢水接受跨、转炉跨、加料跨、脱硫跨、炉渣跨。基本柱距为24m。厂房全部为单层钢结构厂房，墙、屋面采用彩钢板围护，屋面设有成品天窗。厂房建筑面积约为51990m2。钢结构实物量约25000多t，建筑物采用全钢多跨排架结构。
主厂房采用屋面梁与柱刚接、除转炉区域柱与基础的连接采用预埋式地脚螺栓连接、其余均为插杯口式连接、高跨平台与屋面为铰接。柱子采用变阶柱，上柱和屋面梁均采用实腹焊接工字形截面，下柱采用实腹焊接工字型截面双肢格构柱，钢材选用Q345-B级钢。
吊车梁全部采用焊接工字形截面梁，钢材选用Q345-C级钢；制动板、辅助桁架、下翼缘水平支撑均采用Q235B级钢。吊车梁与柱简支连接，采用改进的平板支座形式，吊车梁与柱子的水平连接采用永久螺栓连接；钢轨采用全长焊接。
屋面檩条采用连续檩条。根据檩条跨度的不同，截面采用实腹式焊接组合工字形和高频焊接工字钢。墙面（架）采用 H型钢抗风柱和C型檩条。墙面檩条采用冷弯薄壁C 形檩条（耐候钢）。
厂房墙面采用0.6厚V-115型彩色压型钢板及1.5厚FRP采光带；厂房屋面采用0.8厚角驰III型彩色压型钢屋面板。
二、高层框架结构安装施工布署
高层框架结构共计约8000t，有7层主框架平台，另外设置局部操作平台和检修平台，框架平台由下至上分层安装，下部框架联成空间稳定结构后再吊装上部框架。
高层主框架结构，采取分三段制作，设有安装接口，框架柱分段吊装。在安装框架的同时，将各层工艺平台也由下而上进行安装。
主框架结构采用三一重工SCC2500（250T履带吊），安装时由下至上逐层进行安装，另外再配一台50t履带吊进行钢结构件组对。施工人员应根据设计图和现场条件，利用大吊机的起吊能力，尽量采用扩大组合吊装方式进行组合吊装。（吊装立面图见附图）
作为临时安装防护措施，每层平台在正式栏杆安装之前，均应设置临时活动栏杆、走道、爬梯等。
转炉高跨结构和工艺结构的安装是本工程承上启下的关键工序，也是本工程的重点和难点，关系到总工期时间的长短，因此必须从工程的总体考虑，合理安排施工顺序，给下道工序的设备安装创造条件，以保证总体工程保质保量按期完成。
三、结构吊装工艺
1、施工测量的准备工作
测量设备的检验及校正，充分做好施工测量前的准备工作，不仅能使开工前的测量工作顺利进行，而且对整个施工过程中的测量工作都有重要影响。
在使用全站仪、经纬仪、水平仪和钢卷尺施工测量前，必须有计量部门的有效检定证明。除按规定周期进行检定外，在每个周期内，经纬仪和水准仪中主要轴线关系，还应每隔2—3个月定期进行内部检测校正。作为长度测量常用工具钢卷尺，钢结构制作2把，钢结构安装2把，4把钢尺应通过标准计量校准。为确保测量结果的正确性，应注意温度、尺长精度和倾斜改正。修改原则为：
标准读数=实际读数+温度校正值+钢尺修正值+倾斜校正值
校核红线桩（定位点）与水准点，为保证整个场地定位和标高的正确性，对甲方提供的建筑红线桩（或定位依据点）与水准点均应进行严格的校核，以取得正确的定位依据。
总之，通过核算及实地校测，取得正确的测量起始数据与起始点位，这是做好整个施工测量的基础。
工程开工前根据设计要求与施工方案，制定切实可行的测量专项方案。
2、钢结构测控重点及方法
钢结构测量包括在平面控制网点的布置、钢柱和钢梁节点的定位，与标高控制点的设定和竖直转点。
根据本工程的结构特点，现场测量的重点分几个部分：
钢结构安装高度高，需要确保测量施工精度的控制措施；
塔楼钢结构平面测量控制点的布置和标高控制点的布置；
塔楼区钢结构平面控制点竖直方向的层间转点和标高控制点的竖直方向层间转点；
框架主次梁的测量校正。
由于基础结构复杂，横向水平撑以及格构柱等结构影响通视，拟采用在基坑外围布设主要控制轴线。
钢结构测量时也利用土建外围主要控制轴线引桩，平面测量流程如下：
利用外围高程测量控制网对塔楼标高测量流程如下表所示：
3、外围框架钢结构安装
1）安装顺序
本工程主塔楼外框架有14根框架柱和H型框架钢梁，根据施工平面分区按区域实施吊装，每个独立的吊装区又是按照以下顺序安装：钢柱——→主钢梁——→次钢梁——→平台铺板等。单个体系安装完成后进行校正，然后按钢柱、框架主梁、次梁的顺序进行焊接。
2）四周框架柱安装：
2.1钢柱分段
根据设计要求、安装工艺及吊车的起重能力进行钢柱分段。
2.2第一节柱安装准备
本工程钢柱从转炉区顶板处开始，钢柱开始安装前做好以下准备工作。
1）复查钢柱柱脚螺杆预埋后的标高及轴线偏差，并做好记录，并在混凝土面上标识出“十”字轴线。根据钢柱的底标高调整好螺杆上的螺帽，放置好垫块。
2）在混凝土面上测放测量控制点及控制网，并复核。
3）对进场构件进行验收，同时进行偏差校正处理。
4）吊装前对施工人员进行交底，并将吊装工机具准备好。吊装前在柱身上绑好爬梯，准备好缆风绳、千斤顶、工具包以及扳手等小型工具。
2.3一节钢柱安装
钢柱起吊前应横放在枕木上，柱脚板位置垫好模板或方木，起吊时，不得使柱的底端在地面上有拖拉现象。钢柱起吊时必须边起钩、边转臂使钢柱垂直离地。当钢柱吊运到就位点上方200mm时，停机稳定，对准螺栓孔和十字线后，缓慢下落，下落中应避免磕碰地脚螺栓丝扣，当柱脚板刚与基础接触后应停止下落，检查钢柱四边中心线与基础十字轴线得对准情况（四边要兼顾），如有不符及时进行调整。经调整，钢柱的就位偏差在3mm以内后，再下落钢柱，使之落实。收紧四个方向缆风绳，楔紧柱脚垫铁，拧紧地脚螺栓的锁紧螺母。如受环境条件限制，不能拉设缆风绳时，可采用在相应方向上以便支撑方式进行临时固定和校正。
当钢柱校正完毕后拧紧地脚螺栓、收紧缆风绳，并将柱脚垫铁与柱底板点焊，然后通知土建进行下道工序施工。
2.4上部钢柱安装
上部钢柱的安装与首段钢柱的安装不同点在于柱脚的连接固定方式不同。
钢柱吊点设置在钢柱的上部，利用临时定位螺栓定位安装。
吊装前，下节钢柱顶面和本节钢柱底面的渣土和浮锈要清除干净，保证上下节钢柱对接面接触顶紧。
钢柱吊装到位后，钢柱的中心线应与下面一段钢柱的中心线吻合，并四面兼顾，穿好连接螺栓，连接好临时连接夹板，并及时拉设缆风绳对钢柱进一步进行稳固。钢柱完成后，即可进行初校，以便钢梁的安装。
2.5钢柱的测量、校正
1）第一节柱柱脚的位移调整以基面中线与柱身中线对齐为标准，如有偏差，可用千斤顶往反方向调整，千斤顶的反作用受力点可作用在劲性柱脚插筋的根部。
2）上下两节柱错口的校正可利用千斤顶来调整。
3）在上节钢柱吊装时提前在钢柱节点位置搭设操作架平台，平台搭设要牢固，搭设好后要有安全员专门进行检查验收，合格后方可使用。
2.6钢柱吊装注意事项
1）钢柱吊装前，先在柱身上绑好爬梯。
2）起吊前，钢柱应放在枕木上，柱脚板位置垫好模板或方木，起吊时，不得使柱的底端在地面上有拖拉现象。
3）钢柱吊装应按照各分区的安装顺序进行，并及时形成稳定的结构体系。
4）校正时应对轴线、垂直度、标高、焊缝间隙等因素进行综合考虑，全面兼顾，每个分项的偏差值都要达到设计及规范要求。
5）每节柱的定位轴线应从地面控制线直接从基准线引上，不得从下层柱的轴线引上。
6）结构的楼层标高可按相对标高进行，安装第一节柱时从基准点引出控制标高在混凝土基础或钢柱上，以后每次使用此标高，确保结构标高符合设计及规范要求。
7）下节钢柱顶面和本节钢柱底面的渣土和浮锈要清除干净，保证上下节钢柱对接面接触顶紧。
4、钢梁安装
钢梁随钢柱的安装顺序进行，当钢柱安装完毕构成一个单元后，随后应将该单元的框架梁由上而下，经校正紧固符合要求后，一次向四周扩展。及时连接柱间的钢梁使安装的构件形成稳定的框架。每天安装完的钢柱必须用钢梁连接起来，不能及时连接钢梁的钢柱应拉设缆风绳进行临时稳固。如有悬挑钢梁需在结构主梁安装完毕后进行安装。
4.1吊装前准备
吊装前，对钢梁定位轴线、标高、钢梁的标号、长度、截面尺寸、螺孔直径及位置、节点板表面质量等进行全面复核，符合要求后，才能进行安装。
4.2钢梁吊点的设置
按对称的原则设置吊点的位置以保证钢梁平衡。吊点一般设置在梁的1/3处，可以用钢丝绳直接绑扎在梁的1/3处。吊索同水平钢梁之间夹角角度不得小于45°。吊装孔设置位置示意图如下
4.3钢梁的起吊、就位与固定
1）确定好钢梁的安装位置后，将梁吊至安装点处缓慢下降使梁平稳就位，等梁与牛腿对准后，用冲钉穿孔作临时就位对中，并将另一块连接板移至相对位置穿入冲钉中，将梁两端打紧逼正，穿入安装螺栓加以紧固。
2）调节好梁两端的焊接坡口间隙，并用水平尺校正钢梁与牛腿上翼缘的水平度达到设计和规范规定后，拧紧安装螺栓，将安全绳拴牢在梁两端的钢柱上。
3）在完成一个独立单元柱与框架梁的安装后，即可进行次梁和小梁的安装。为了加快吊装速度次梁可以采用串吊的方法进行。
4）钢梁吊装到位后，按施工图进行就位，并要注意钢梁的靠向。钢梁就位时，先用冲钉将梁两端孔打紧、校正，然后用安装螺栓拧紧。
4.4钢梁安装注意事项
1）钢梁的吊装顺序应严格按照钢柱的吊装顺序进行，及时形成框架，保证框架的垂直度，为后续钢梁的安装提供方便。
2）处理产生偏差的螺栓孔时，只能采用绞孔机扩孔，不得采用气割扩孔的方式。
3）安装后应及时拉设安全绳，以便于施工人员行走时挂安全带确保施工安全。
5.平台钢板铺设
6、现场焊接
本工程框架主梁多采用Q345B钢材。焊缝形式主要为：水平横焊、水平梁对接平焊、连接板立焊等。本工程焊接作业的特点是，高空焊接量大，焊接环境较差。针对此特点，拟运用CO2气体保护半自动焊成套技术，高质高效完成施工任务。
6.1焊前准备
（1）人员准备
1）参加该工程焊接的焊工应持有行业指定部门颁发的焊工合格证书。持证上岗人员应从事与其证书等级相应的焊接工作。持证焊工无论其原因如何，如中断焊接工作连续时间超过半年者，该焊工再上岗前应重新进行资格考试。
2）进场后组织焊工学习该工程的特点，施焊环境，作业特点和难点，并组织一次焊接工艺评定以掌握具体的焊接参数。
3）重要结构装配定位焊时，应由持定位焊工资格证的焊工进行操作。
4）首先通过优秀作业人员从人的要素上杜绝质量事故的发生。我公司此次组织有多年高层框架结构焊接经验的焊工成立焊接专业组，并配备专业工序负责人提供技术支持，同时为焊接专业组配备相应数量的专业辅助工。该专业辅助工要求对焊接工作比较了解，通晓焊接作业的特点和顺序，能够熟练搭设焊接作业平台，了解焊材的分类等。
（2）焊接机具、材料的准备
所有焊机要求采用一机一闸接入，并有良好的接地系统。所以焊材要求按牌号、批次、持证入场，分类存放在干燥通风的库房。焊条要有专人进行烘培、发放管理。焊材进场后材料员应收集材质证明和检验证书，分批整理成册交项目存挡。
6.2焊接施工的要求
（1）垫板、引弧板、引出板的装配要求：
1）垫板、引弧板，引出板其材质应和被焊母材相同，坡口型式应与被焊焊缝相同，禁止使用其它材质的材料充当引弧板、引出板和垫板。
2）手工电弧焊和CO2气体保护焊焊缝引出长度应大于30㎜，引弧板和引出板宽度大于50㎜，长度不小于50㎜，厚度应不小于8㎜。
3）焊接完成后，应用火焰切割去除引弧板和引出板，并修磨平整，不得用锤击落。
（2）焊接环境
焊接前认真清除坡口内和垫于坡口背部的衬板表面油污、锈蚀、氧化皮、灰渣等杂物。
焊接作业区域设置防雨、防风及防火花坠落措施。柱间支撑节点连接处焊接专门设置供2～4名焊工同时作业的焊接操作方形平台，平台上除铺脚手板外，还在脚手板上铺石棉布以防止焊接火花坠落伤人。高空作业风比较大，为了防止风对作业环境的影响在平台四周和顶部固定帆布挡风。
当CO2气体保护焊环境风力大于3m/s（相当于二级风），手工焊环境风力大于5m/s（相当于三级风）在未设防风棚或没有其它挡风措施时严禁施焊。在焊接作业区的相对湿度大于90％时不得进行CO2焊接作业。施焊过程中，若遇到短时大风雨时，施焊人员应立即采用3～4层石棉布将焊缝紧裹，绑扎牢固后方能离开工作岗位，并在重新开焊之前将焊缝100㎜周围处进行预热然后方可进行焊接。
（3）焊接工艺参数
1）层温
焊接时，焊缝间的层间温度应始终控制在120℃～150℃之间，每个焊接接头应一次性焊完。施焊前注意收集气象预报资料，预计有恶劣天气并无确切把握抵抗时应放弃施焊。若焊缝已开焊，要抢在恶劣气候来临前，至少焊完板厚的1/3方能停焊并应注意对焊缝进行包裹保护。
2）本工程采用的手工电弧焊、CO2气体保护焊的焊接参数，将根据材料种类、接头位置和坡口形式进行焊接工艺评定来确定。
（4）焊接顺序
就整个钢结构框架而言，框架柱、H型钢梁刚性接头焊接，应从整个结构的中部施焊，形成整体框架后向四周扩展续施。施工中柱、梁施焊，应遵循下述原则：
1）柱－梁、梁－梁钢接节点焊接
对于H型梁焊接而言应先焊下翼板，后焊上翼板。先焊梁的一端，待其焊缝冷却至常温下，再焊另一端。不得在同一根钢梁两端同时开焊，两端的焊接顺序应相同。翼缘板厚超过30mm时应上下翼缘轮换焊接。
先下翼缘再上翼缘施焊；
2）柱-柱对接节点
框架柱截面对接焊采用两名焊工对称焊接的方式实施，在进行焊工考试期间选择焊接质量高，焊接速度相近的焊工组成钢柱焊接小组。
论文作者:杨月
论文发表刊物:《基层建设》2018年第7期
论文发表时间:2018/6/19
标签：钢梁论文; 框架论文; 标高论文; 测量论文; 钢结构论文; 焊工论文; 结构论文; 《基层建设》2018年第7期论文;