大型博物館項(xiàng)目中鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)要點(diǎn)范文

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摘要:文中對(duì)采用鋼筋混凝土+鋼結(jié)構(gòu)框架結(jié)構(gòu)體系的大型博物館項(xiàng)目中鋼結(jié)構(gòu)的施工要點(diǎn)進(jìn)行了全面梳理，結(jié)合本項(xiàng)目特點(diǎn)，對(duì)施工順序、構(gòu)件組裝、節(jié)點(diǎn)形式、吊裝、焊接等技術(shù)的具體做法進(jìn)行總結(jié)分析，并對(duì)測(cè)量、焊接檢驗(yàn)和防腐、防火涂裝的控制要素進(jìn)行了梳理，可為類似項(xiàng)目的實(shí)施提供參考。

關(guān)鍵詞:大型博物館；鋼結(jié)構(gòu)；焊接；施工技術(shù)

1項(xiàng)目概況

天水市博物館新館建設(shè)項(xiàng)目，位于甘肅省天水市秦州區(qū)金家莊片區(qū)，一層尺寸為83m×84m，總建筑面積為35910m2（其中地下建筑面積10950m2，地上建筑面積24960m2），地上7層（1層高為8.5m，2~5層高為7.0m，6~7層高為4.5m），地下一層（層高為5.1m）。博物館主體結(jié)構(gòu)類為鋼筋混凝土+鋼結(jié)構(gòu)框架結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)使用年限100年，主要柱網(wǎng)尺寸為12.0m，主樓采用鋼筋混凝土筏形基礎(chǔ)，建筑結(jié)構(gòu)安全等級(jí)為一級(jí)，框架抗震等級(jí)為一級(jí)，地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等級(jí)為甲級(jí)，耐火等級(jí)為一級(jí)，抗震設(shè)計(jì)按8度設(shè)防。大跨度鋼結(jié)構(gòu)施工過程中存在諸多力學(xué)及技術(shù)問題,對(duì)此，設(shè)計(jì)人員予以足夠重視［1］，通過分析力學(xué)特性，合理優(yōu)化施工工藝，對(duì)提高施工質(zhì)量意義重大。

2項(xiàng)目特點(diǎn)

2.1鋼結(jié)構(gòu)體量大，質(zhì)量要求高

本項(xiàng)目鋼結(jié)構(gòu)用量約4700t，含多種規(guī)格的鋼柱、鋼梁。主要柱網(wǎng)尺寸為12.0m，工程體量大，施工安裝質(zhì)量要求高。采用的鋼柱主要截面形式有Ф1000mm×20mm、Ф800mm×20mm、Ф600mm×16mm三種，鋼梁主要有1200mm×500mm×25mm的矩形梁、H950mm×400mm×18mm×25mm、H800mm×300mm×12mm×20mm等H型梁，局部設(shè)有鋼板組合墻以及暗柱。另外，因施工作業(yè)場(chǎng)地較小，塔吊布置受限，鋼柱、鋼梁分段較多，現(xiàn)場(chǎng)對(duì)接焊縫占比大，焊縫質(zhì)量要求高。

2.2多專業(yè)穿插協(xié)作度高

本項(xiàng)目地下鋼柱與混凝土工程存在大量交叉作業(yè)，需要各專業(yè)穿插協(xié)作，對(duì)施工工序優(yōu)化及型鋼混凝土柱底板埋設(shè)、地下頂板混凝土梁與型鋼柱連接等方面提出了更高的要求。本項(xiàng)目采用BIM技術(shù)進(jìn)行了施工模擬，有效避免了構(gòu)件碰撞沖突和鋼、混結(jié)構(gòu)連接偏差。

2.3復(fù)雜連接節(jié)點(diǎn)多

本項(xiàng)目報(bào)告廳樓梯為弧形桿件，煨彎難度大，涉及的節(jié)點(diǎn)復(fù)雜、變截面處節(jié)點(diǎn)截面變化大、形式多。施工過程中采用中頻煨彎的方式，效率高、質(zhì)量好，易于實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)要求。同時(shí)，在中頻煨彎的基礎(chǔ)上，增加放地樣的檢查方法來檢查梯梁的煨彎弧度尺寸精度，如果精度不達(dá)標(biāo)，可進(jìn)行中頻補(bǔ)彎修正。

2.4構(gòu)件安裝定位及變形控制難度大

因建筑外形需要，本項(xiàng)目部分鋼柱為傾斜形式，部分鋼柱為直立+傾斜+直立+傾斜的形式，現(xiàn)場(chǎng)安裝測(cè)量定位較困難，極易造成累積誤差。在安裝過程中受自然因素（風(fēng)載、溫度、日照等）影響顯著，鋼結(jié)構(gòu)變形控制難度高。本項(xiàng)目在測(cè)量施工前，采用高精度的計(jì)算模型，對(duì)施工過程進(jìn)行模擬，取得構(gòu)件安裝及控制點(diǎn)位的坐標(biāo)，并結(jié)合鋼柱分段情況，給出鋼柱加工預(yù)調(diào)值、現(xiàn)場(chǎng)安裝預(yù)調(diào)值，在安裝過程中進(jìn)行監(jiān)測(cè)并修正各個(gè)預(yù)調(diào)值，保證安裝精度。

3關(guān)鍵安裝施工技術(shù)要點(diǎn)分析

3.1合理優(yōu)化施工順序

鋼結(jié)構(gòu)施工多采用分段地面拼裝、場(chǎng)內(nèi)場(chǎng)外分段吊裝、高空對(duì)接、限溫合龍、結(jié)構(gòu)整體卸載的施工工藝［2］。針對(duì)本項(xiàng)目多專業(yè)穿插協(xié)作度高，場(chǎng)地狹小等特點(diǎn)，在綜合考慮現(xiàn)場(chǎng)情況的基礎(chǔ)上，制定了由內(nèi)而外，分塊實(shí)施的施工方案：首先安裝內(nèi)柱、鋼板墻；然后進(jìn)行外柱的施工安裝，保證現(xiàn)場(chǎng)施工安全有序開展。

3.2鋼構(gòu)件組裝方案深化及組裝施工要點(diǎn)

3.2.1鋼柱、鋼梁組裝方案深化

根據(jù)不同部位不同規(guī)格鋼柱、鋼梁的特點(diǎn)，本項(xiàng)目將其分為兩類，一類可以直接在車間加工組裝，一類需要在現(xiàn)場(chǎng)對(duì)接組裝。如H型鋼梁采用成品熱軋H型鋼時(shí)，在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行對(duì)接組裝，其余鋼柱、型鋼梁盡量在車間加工組裝。鋼筋與型鋼柱的連接采用鋼筋錨固板連接形式，保證鋼筋與型鋼柱連接的可靠性。

3.2.2組裝施工要點(diǎn)

（1）構(gòu)件組裝前，應(yīng)對(duì)各零、部件進(jìn)行檢驗(yàn)，確認(rèn)好尺寸、編號(hào)和材質(zhì)，并清理連接接觸面、焊縫邊緣的鐵銹、毛刺等。（2）構(gòu)件的組裝應(yīng)在部件組裝焊接、矯正后進(jìn)行，并根據(jù)部件的類型選用專用胎膜進(jìn)行定位組裝，先小件組焊，再大件組裝。（3）組裝時(shí)要嚴(yán)格控制焊接部位的垂直度、平行度、角度及錯(cuò)位等。

3.3鋼結(jié)構(gòu)梁、柱吊裝

3.3.1塔機(jī)布置

項(xiàng)目塔式起重機(jī)應(yīng)根據(jù)項(xiàng)目場(chǎng)地和建筑物位置合理布置。本項(xiàng)目整梁分2段吊裝，每段采用2點(diǎn)吊裝，吊裝過程中對(duì)設(shè)備、鋼構(gòu)件的吊裝狀態(tài)等各環(huán)節(jié)按要求進(jìn)行檢查，保證安全后，方可繼續(xù)進(jìn)行吊裝。當(dāng)2榀張弦梁安裝就位后，及時(shí)安裝次梁和支撐系統(tǒng)，形成穩(wěn)定的空間體。

3.3.2吊索鋼絲繩、卡環(huán)選用

梁最大重量為10t，用2根鋼絲繩吊裝，吊裝角度按60°計(jì)算，鋼絲繩的拉力為F=10×1.1÷（2×sin60°）=64kN。根據(jù)《建筑施工手冊(cè)》［3］，選用直徑Φ30mm的鋼絲繩，公稱抗拉強(qiáng)度700N/mm2，滿足規(guī)范要求；吊環(huán)選用9.5t的D型卸扣，額定荷載為9.5t>9.4t，滿足要求。

3.4鋼結(jié)構(gòu)焊接工藝及質(zhì)量檢驗(yàn)要點(diǎn)

鋼結(jié)構(gòu)焊接的順序?yàn)椋汉盖皺z查→預(yù)熱除銹→裝焊墊板和引弧板→焊接→檢驗(yàn)［4］。本項(xiàng)目鋼結(jié)構(gòu)焊接質(zhì)量要求高，均要求為全熔透焊縫，主要焊接類型為現(xiàn)場(chǎng)對(duì)接、拼裝焊接和高空焊接，針對(duì)結(jié)構(gòu)焊縫長(zhǎng)、板厚較厚的特點(diǎn)，現(xiàn)場(chǎng)采用CO2氣體保護(hù)半自動(dòng)焊和實(shí)心焊絲焊縫填充相結(jié)合的焊接工藝。為保證工程的焊接質(zhì)量，嚴(yán)格按照GB50661-2011《鋼結(jié)構(gòu)焊接規(guī)范》［5］、GB50205-2020《鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》［6］標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)規(guī)定，制定焊接工藝方案和開展檢驗(yàn)評(píng)定。

3.4.1現(xiàn)場(chǎng)焊接工藝流程

對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)體量大、節(jié)點(diǎn)復(fù)雜的工程，應(yīng)制定嚴(yán)格的焊接流程，保證現(xiàn)場(chǎng)焊接質(zhì)量。本項(xiàng)目結(jié)合施工現(xiàn)場(chǎng)焊接過程，制定的焊接流程如圖1所示。

3.4.2焊前準(zhǔn)備

焊接前應(yīng)根據(jù)焊接工藝評(píng)定結(jié)果編制焊接工藝文件；檢查焊接部位的組裝、表面清理質(zhì)量及構(gòu)件位置偏差情況。焊接工藝文件主要包括以下內(nèi)容：（1）確定不同構(gòu)件的焊接方法；（2）明確項(xiàng)目采用焊接母材的牌號(hào)、規(guī)格等信息；（3）確定焊接接頭、坡口的形式；（4）給出焊接允許偏差要求；（5）明確各流程相關(guān)技術(shù)要求（夾具、襯墊板、電流、電壓等）及工藝參數(shù)；（6）確定質(zhì)檢標(biāo)準(zhǔn)。

3.4.3焊接質(zhì)量檢驗(yàn)要點(diǎn)

本項(xiàng)目所有外框架梁、柱連接及構(gòu)件拼接焊縫均為全熔透焊縫，一級(jí)焊縫。主要檢驗(yàn)要點(diǎn)如下：（1）檢查焊縫表面是否存在裂紋、夾渣、焊穿、弧坑、氣孔等缺陷。（2）按國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)檢查焊縫、接頭等處是否存在不滿足缺陷分級(jí)要求的缺陷。（3）完成焊縫外觀檢查后，應(yīng)進(jìn)行探傷檢測(cè)［7］。對(duì)不同焊縫類型和厚度，采用超聲波探傷、磁粉探傷或著色探傷等不同方法。（4）局部探傷發(fā)現(xiàn)焊縫存在不允許缺陷時(shí)，應(yīng)在其延伸部位增加不小于10％焊縫長(zhǎng)度的探傷長(zhǎng)度，仍有不允許缺陷時(shí)，應(yīng)進(jìn)行100％探傷檢查。

3.5測(cè)量控制要點(diǎn)

（1）鋼結(jié)構(gòu)施工的定位測(cè)量首先應(yīng)建立可靠的平面控制網(wǎng)和高程控制網(wǎng)。（2）對(duì)于傾斜鋼柱等定位，必須建立精密的三維控制網(wǎng)，預(yù)設(shè)精度根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)測(cè)量進(jìn)度要求計(jì)算［8］。（3）對(duì)地面拼裝過程進(jìn)行測(cè)量時(shí)，應(yīng)首先在每塊拼裝場(chǎng)地內(nèi)設(shè)置控制點(diǎn)，建立局部平面、高程控制網(wǎng)，為胎架的準(zhǔn)確定位和后期位置復(fù)測(cè)提供基準(zhǔn)。（4）在對(duì)結(jié)構(gòu)中各構(gòu)件的相對(duì)位置進(jìn)行誤差檢測(cè)校正時(shí)，應(yīng)合理選擇控制點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)超出誤差允許值的構(gòu)件要及時(shí)校正。（5）臨時(shí)支撐架安裝定位時(shí)，應(yīng)考慮主體構(gòu)件重力作用的影響，逐節(jié)、定期進(jìn)行垂直度和水平度的測(cè)量和校核。

3.6防腐、防火涂裝控制

3.6.1防腐涂裝技術(shù)要點(diǎn)

（1）根據(jù)建筑耐火等級(jí)要求，選擇合理的面漆防腐涂料及相關(guān)參數(shù)。（2）現(xiàn)場(chǎng)主要補(bǔ)漆位置：高強(qiáng)螺栓及周圍摩擦面處；完成探傷檢測(cè)的焊縫處；運(yùn)輸、搬運(yùn)過程中漆面磕碰處等。（3）涂裝前應(yīng)進(jìn)行除油、打磨等表面處理措施，施工保證底材溫度高于5℃以上，作業(yè)環(huán)境相對(duì)濕度小于85％。（4）構(gòu)件焊接部位的涂層應(yīng)按技術(shù)要求合理控制間隔時(shí)間，采取分層涂刷方式。（5）涂裝油漆表面應(yīng)均勻，不能有起泡、龜裂及夾雜物等問題。

3.6.2防火涂裝技術(shù)要求

（1）防火涂裝施工前應(yīng)對(duì)鋼構(gòu)件表面進(jìn)行清表處理，不應(yīng)有油污、灰塵等污垢。（2）涂裝時(shí)環(huán)境溫度（一般為5~38℃）和相對(duì)濕度（一般≤85%）應(yīng)符合涂料產(chǎn)品的技術(shù)要求。（3）采用壓送式噴涂機(jī)噴涂時(shí)，噴槍應(yīng)垂直于構(gòu)件，平行于基材表面移動(dòng)噴涂，噴涂施工分遍實(shí)施，每遍噴涂厚度5~10mm。（4）防火涂裝施工完成后應(yīng)對(duì)厚度、平整度、裂紋等進(jìn)行檢查，對(duì)于存在缺陷的部位，應(yīng)按要求進(jìn)行修補(bǔ)。

4結(jié)語

本文結(jié)合項(xiàng)目特點(diǎn)，對(duì)采用鋼筋混凝土+鋼結(jié)構(gòu)框架結(jié)構(gòu)體系的大型博物館項(xiàng)目中鋼結(jié)構(gòu)施工過程中的施工順序、構(gòu)件組裝、節(jié)點(diǎn)形式、吊裝、焊接、測(cè)量、焊接檢驗(yàn)和防腐、防火涂裝的控制等要點(diǎn)進(jìn)行了全面梳理?？偨Y(jié)形成了狹小場(chǎng)地混凝土結(jié)構(gòu)與鋼結(jié)構(gòu)同步交叉實(shí)施的場(chǎng)地優(yōu)化方法，構(gòu)件組裝和節(jié)點(diǎn)優(yōu)化方法，吊裝、焊接技術(shù)要點(diǎn)等重要內(nèi)容。

作者：席紅兵 李強(qiáng) 祁生旺 單位：甘肅建投天水建設(shè)管理有限公司 甘肅建投科技研發(fā)有限公司