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摘要：随着建筑现代化的不断发展，作为基础承载力低、跨度大、施工周期短等优点的钢结构体系已被广泛应用。不过，在钢结构工程的现场吊装过程中，其施工部署的合理性和吊装工艺的要求都非常高，尤其对于圆形的空间钢结构，环形钢管桁架连接的施工工艺更加复杂，杆件种类多和纵横交错的桁架也增加了施工的难度，这就必须严格控制好钢管桁架的拼装、焊接及吊装的质量，才能够保证其结构的稳定性。现本文结合工程实例，对圆形空间钢结构的施工重难点进行分析，并论述了吊装的施工控制要点和现场拼装、焊接的注意事项，望能为日后类似钢结构工程提供成功的经验。
关键词：钢结构；吊装；重难点分析；控制要点；注意事项
前言
目前，轻钢结构建筑体系具有空间跨度大、结构自重轻、结构稳定性强、抗震等优点，已被建设部列为国家工程示范的建筑体系，对于工程质量以及安全性的要求也越来越高。而对于钢结构吊装工程是一项综合性较强的建筑机械施工，其涉及面较广，现场又存在着较多的不确定因素，施工难度较大，需要精心策划和严密组织，并抓住关键的施工环节，才能使工程达到预期的质量目标。
1 工程结构概况
某大学新校区发展项目图书馆钢结构项目采用圆形中庭为核心空间，所有空间均围绕其布置，形成高低错落、进退搭配。图书馆钢屋盖由一道外环桁架、四道外环梁、两道内环梁及环梁间连系钢梁组成。（如图1所示）
混凝土板下支撑的细部图参混凝土梁下钢支撑的细部图。如有多层混凝土板，从上至下依次参照地面顶板层布置支撑，直到地下室底板。支架安装根据吊装顺序依次安装（包括下部相应支撑），并在支架之间设置缆风绳，支架拆除按先上后下，先拆内环，后外环的原则进行同步卸载。
3.5 环形桁架及钢梁吊装
（1）吊装顺序及分段情况。根据结构特点和场地条件，根据结构特点和场地条件，考虑到玻璃天棚钢梁的吊装比较困难，障碍物高度为33.18米。图书馆采光天棚最长的梁（A-H轴）分为3段6GL2-1A、6GL2-1B、6GL2-1C，其余均分为2段，考虑到现场的实际情况，采用空中对接，用支撑架在对接部位进行支撑。
（2）环形桁架与钢梁的吊装施工预备。在施工现场对施工部件进行检验，预埋板、标高、平整度等均符合要求后，以水准仪为依据调节预埋板在相同的水平面，选择合理的固定方式。在吊装施工前需要对环形桁架或钢梁的数据进行检查，包括中心线、基准点、吊点等，同时检查表面损坏以及污垢等，在确定不存在问题后开始捆扎以及吊装施工。
（3）对于图书馆玻璃天棚钢梁 6GL2，5根钢梁的吊装难度较大，因环形桁架处于35.5米标高处，对钢梁的吊装影响较大，经过吊装计算及履带吊性能分析，160吨履带吊作业半径为40米，主臂为47米，副臂为24米，主臂工作幅度为65°，其起吊能力为11.3吨，其钢梁最远位置编号为6GL2-1A构件重约为8.8吨。
（4）对于图书馆玻璃天棚钢梁6GL2-1A，6GL2-1B，6GL2-1C采用空中拼接，支撑架采用采用P2000×2000截面做为支撑，待焊接完成后进行探伤检测，探伤检测合格后，方可拆除临时支撑架。
（5）环形桁架与钢梁的分别试吊工作。在实际起吊施工前，将环形桁架或钢梁吊起距离地面50cm的位置停止，检查吊索以及吊车的稳定性和牢固性，确定不存在安全隐患后继续起吊。施工过程中稳定构件并缓慢升钩，停止位置高于安装位置50cm，以溜绳旋转构件水平位置对准，确保落钩的位置，落钩过程中缓慢完成，在接触安装位置就停止，对准预埋板的中心线，穿入螺栓并对准位置，以电焊点固定位置，以线锤调整垂直度并完成最终固定。对于钢梁的垂直度需要用挂线锤进行检查，第一根钢梁定好位以后连接后，钢分段拼接部分底下用钢凳临时支撑。而对于环形桁架的垂直度也要用挂线锤检查，第一段环形桁架定好位以后，用螺母紧固钢柱底板，如果环形桁架分段拼接部分底下用钢格架临时支撑，就为后检查钢格架的稳定性。环形桁架或钢梁在加固之后，完成仔细核对检查，确定满足要求之后放松吊钩，进行第二段钢梁或环形桁架的吊装施工。
（6）在整个吊装过程中，可采用现场塔吊对结构的较轻构件进行吊装作业，以满足现场吊装效率的需要；对于6楼结构层的玻璃顶屋面上的钢构件，同样采用160吨履带吊进行吊装。整个钢环桁架的施工顺序：先安装A-7至A-6GL2-1和6GL2a（标高为32.45米），后安装26.23米标高处得XXG及GL1-1横梁、钢柱，再安装玻璃采光天棚钢梁，最后安装环形桁架至42.9米封顶，A-9至A-11按如此方法进行安装。
4 现场环形桁架拼装及焊接注意事项
4.1 现场拼装施工
现场管桁架的拼装施工步骤顺序，依次为主桁架、支撑桁架、次桁架、环形桁架。主桁架拼接中，需要以标高、水平以及轴线为依据，在工作平台上固定拼接胎架。吊装弦杆施工中，首先完成下弦杆，根据预拼装的实际顺序接好。不同段之间以螺栓连接耳板的方式固定，之后完成测量定位的再次审核，之后开始整体结构的焊接，在下弦杆的固定安装完成后，以工字钢连接两个下弦杆，减少台架的压力。之后完成上弦杆的吊装施工，施工方法与下弦杆相同。在弦杆拼装完成后，安装腹杆以及拱间支撑，之后安装主桁架、次桁架。
4.2 现场结构焊接
钢结构的焊接缝需要达到全熔透的标准，需要满足2级焊缝的要求。现场焊接过程中选择手工电弧焊的方式，焊接施工人员必须有资格认证并有多年的施工经验。在施工开始时需要对焊接施工人员进行培训以及技术交底，配置好施工设备，包括焊机、焊条烘箱、碳弧气刨以及砂轮磨光设备等。焊接施工中需要加强钢管对接位置以及贯通位置的接点。在焊接施工中明确电流、电压以及焊接速度等重要参数。在焊接开始前，需要提前对焊条进行烘焙，清理坡口内壁与外壁20mm内的部分，确保不存在油污、锈污等。同时检查坡口的角度、钝边以及间隙。桁架固定方式为弦杆与腹杆直接焊接，主管与支管连接位置为马鞍形曲线，在制作时以数控多轴自动曲线切割机完成。
相同的焊缝需要在一次焊接施工中完成，无法一次性完成的需要预热之后进行第二次焊接。焊接过程中选择对称的方法，首先焊接变形较大的部分。焊接顺序如果无法集中，则需要间隔节点完成焊接。所有节点焊接需要对称完成，控制好层间的温度，以平衡整体热量避免变形过量。在桁架三个节点焊接中，先从中间节点开始再完成两端部分，首先完成到弦杆部分的焊接，之后完成接杆以及斜杆的部分。确保焊接的结构变形以及剩余应力能够减少到最低程度。在焊接施工结束后，需要清理焊接位置的熔渣以及飞溅的金属残留，对焊接缝的外观部分进行检查，确保不存在焊瘤、凹陷、气孔以及咬边、裂纹等缺陷，将没有达到标准的进行补焊以及打磨处理，焊缝要求需要圆顺且光滑，达到外观的质量标准。在设计中2级焊缝以及连接节点要保证焊缝全熔透，通过超声波无损探查的方式进行质量检验，如果没有达到标准，则需要以缺陷的深度以及部位等具体情况，选择碳弧气刨或者砂轮打磨的方式处理。在存在裂纹的情况下，需要在两侧钻孔，清除两侧50mm的母材。补焊的预热温度需要高于相同条件首次焊接预热温度25℃至50℃，修补焊接施工需要一次性完成。相同位置的修补焊接不能超过2次。在修补后需要再次进行探测检验，确保达到合格标准。
5 实施效果与结语
本圆形空间钢结构工程的环形钢桁架梁安装精度高，满足结构设计要求，为大学新校区图书馆的投入提供了保障。可见，要确保钢结构工程顺利完成，就必须根据项目的实际情况制定切实可行的施工方案，并运用合理的吊装工艺，对每一项施工环节严格把关，倾尽全力提高工程整体质量。实践证明，该钢结构项目工程取得良好的效果，荣获2013-2014年度国家优质奖。
参考文献：
[1] GB50205-2001. 钢结构工程施工质量验收规范[S]. 北京：中国计划出版社，2002.
[2] GB50661-2011. 钢结构焊接规范[S]. 北京：中国建筑工业出版社，2011.
[3] 唐丽萍，乔志远. 钢结构制造与安装[M]. 北京：机械工业出版社，2008.
论文作者:姚富明
论文发表刊物:《防护工程》2018年第22期
论文发表时间:2018/11/21
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