1-异形管桁架球壳钢结构施工

异形管桁架钢结构施工质量控制 吴小伟 南京建工集团有限公司 210012 摘 要 随着我国经济的迅速发展和城市建筑工程特色的提高 其为了造型独特以及美观 异形 钢结构在建筑结构中被广泛应用 尤其是近年来高层 超高层建筑及大跨度空间结构建筑越来越多 的出现 展现了大量采用异形钢结构的现代建筑 现就根据有关资料和本公司承建的南京市小红花 艺术小学新校区项目中异形管桁架的施工工艺及施工质量控制方法进行介绍 关键词 异形结构 管桁架施工 质量控制 1 工程概况 南京市小红花艺术小学新校区项目位于南京市栖霞区 北侧为仙林大道 西侧为在建工程 南 侧 东侧均为山丘 总建筑面积 37000 平方米 其中剧场及音乐厅为单层异形球壳 采用管桁架结 构 底部半径 25 09 米 最大半径 28 464 米 球冠顶点标高 23 7 米 图 1 剧场及音乐厅完成效果图 南京市建筑施工 学术征集评比论文 2 工程质量控制的内容 2 1 对于参与施工的组织者 指挥者和具体操作者 除了加强政治思想教育 专业技术和安全培训 健全岗位责任制外 根据工程跨度大 结构复 杂 现场拼接难度高 焊接量大 工期短等特点 则尽可能的安排责任心强 技术熟练 经验丰 富的工人完成 对具有危险源的作业现场 应严格控制人的行为 严禁吸烟 嬉戏 打闹等 此外 还应严禁无技术资质的人员上岗作业 对不懂装懂 碰运气 侥幸心理严重的或有违章行为倾向的 应及时制止 2 2 对材料的控制包括对原材料 成品 半成品 构配件等的控制 严格检查验收 正确合理地使用材料和构配件等 建立健全材料管理台帐 认真做好收 储 发 运 等各环节的技术管理 避免混料 错用和将不合格的原材料 构配件用到工程上去 2 3 对施工组织设计 施工方案 施工工艺 施工技术措施等的控制 切合工程实际 能解决施工难题 技术可行 经济合理 有利于保证工程质量 加快进度 降 低成本 选择较为适当的方法 使质量 工期 成本处于相对平衡状态 3 施工准备 本工程钢桁架采用Q345B钢管制作 材质应符合GB T1591 94 低合金高强度结构钢 的要求 杆件断面直径约为200 500 为保证节点连接的准确性 钢管应采用相贯线切割机切割 除锈等级 为Sa2 5 3 1 材料采购 1 选择长期合作的供货商 生产厂家 对其供货能力 信誉 时间做综合评审 2 供货商 生产厂家必须通过 ISO9001 质量体系认证 有完善的质量管理体系和措施 3 主要材料必须从国内大型钢厂厂家中选择 3 2 钢桁架生产 制作 3 3 1 工艺流程 阅读与加工设计 原辅材料采购 进货检验检测 钢管件下料 标识 对加工图确认 周转 运输 预拼装 分解 打磨 表面预处理 涂装 编号 打包 包装 入库 发运 3 3 2 预拼装 1 预拼装经检验人员检验合格并经设计 工艺技术确认后 由拼装人员负责预拼装桁架的分 解和焊点打磨 按桁架编号分类将各个桁架用管件装包 通知成品工段人员周转至涂装场地 2 预拼装拼装次序从桁架中间向两边分别拼装 拼装时保证相邻小拼单元之间的间隙要均匀 并符合要求 3 由于预拼装后桁架还需要拆开 所以次桁架由于是平面桁架预拼时 焊点可少些 主桁架 作为立体桁架焊点则应多些以保证拼装的安全可靠 拼装焊缝的点焊长度为 5 10mm 焊缝高度为 4 5mm 4 预拼装发现问题时 应会同设计 下料加工人员一起分析产生问题的性质并找出原因 填 写 设计变更申请单 并及时调整设计或加工的参数输入 直至满足施工图设计要求为止 4 管桁架焊接 4 1 坡口形式 图 2 等壁厚钢管对接 5 管桁架安装 考虑到运输条件 同时考虑到现场安装条件 钢桁架全部采用现场高空拼装 构件出厂时 杆 件上应清晰 准确地标明各节点位置 5 1 安装准备 1 绘制节点坐标图 将主桁架所有节点的理论坐标一一标在桁架安装图上以作安装测控之用 2 节点标志检查 检查出厂时各构件上所做的节点标志有无破坏 若有应重新定位并做标记 3 检查现场拼装施工设备 检查现场施工设备配备是否齐全 工具是否完好 4 支撑平面的验收 钢桁架安装前须对支撑平面进行验收 要确保各支座底板的位置和标高偏差在许可范围之内 详见下表 支撑平面的质量要求 表 1 项目允许偏差检查方法 标高0 3 0水准仪和钢尺 支撑面 水平度l 1000 l 边长 且不大于 15mm钢尺和水准仪 支座中心偏移l 3000 且不大于 30 0钢尺或经纬仪 支座最大高差30 0mm钢尺和水准仪 5 2 搭设施工平台 5 2 1 拼装平台制作 为保证高空散装的精确度 拼装应在专门设计 制作的脚手架平台上进行 根据施工图在地面上放样和标出要拼装的各节点控制坐标 用钢管按控制坐标搭建成拼装平台 钢管之间可采用螺栓连接 桁架的杆件在同一的平面上 平台要严格水平并保证在桁架的拼装过程 中的几何不变形 平台制作完毕 复核各节点坐标 确认在许可范围之内后方可进行高空散装 为 保证钢桁架安装的精确度 拼装工装的尺寸应及时测量 及时复核 图 3 拼装脚手架平面图 5 2 2 高空散装定位 在工装上把各构件按其编号放在相应位置上 使构件各节点的标志线与平台上相应控制点严密 吻合 拼装时相邻拼装构件的杆件能准确对位 严禁强迫定位 钢管对接采取内加衬管坡口对接 先点焊拼接杆件定位 而后测量各节点坐标 确保各节点位置偏差在许可范围之内 拼装质量符合 规范要求 而后焊接 本施工段构件施工完毕后 在进行下面构件安装前要再次对各节点坐标和整 体尺寸进行测量 确保符合质量要求 否则应进行调整 矫正 对焊缝作无损探伤 确保焊缝质量 等级符合设计要求 探伤完毕 对运输中有锈蚀部分进行除锈 除锈等级 St2 5 而后环氧云铁底漆 环氧云铁中间漆 聚胺脂面漆 质量要符合规范要求 5 3 桁架安装 5 3 1 安装工艺 本项目为单层异形球壳 采用管桁架结构 底部半径 25 09 米 最大半径 28 464 米 球冠顶点 标高 23 7 米 经度方向 32 个柱点均匀分布 采用直径 400 钢管形成主龙骨 纬度方向采用直径 325 钢管弯弧形成次龙骨 主次龙骨之间采用直径 299 钢管作斜腹撑 形成网状结构分布 该项目 具有跨度大 结构复杂 现场拼接难度高 焊接量大 工期短等特点 为实现结构设想 顺利完成 此项目结构施工 结合现场情况 经反复讨论 我公司项目部决定采用以下施工方案 5 3 2 安装施工 1 局部脚手架搭设 因土建结构施工的需要 球壳内部已经搭设了部分脚手 且这些脚手完全能够满足球壳施工的 承载要求 我项目部需要做的是 在已有脚手的基础上结合现场实际情况增减部分脚手 以满足球 壳施工 的高度要求 这样 既满足了施工条件 又充分利用了原有脚手 降低了施工成本 节省 了大量的辅助时间 提高了安装的方便性及可靠性 脚手架顶部高度控制在钢架净空高度负 30 50 公分处 脚手上铺木板及竹篱笆 用以施工承载及保障施工人员安全移动 备用部分垫块 及 4 6 个 5 吨千斤顶 用以打点支撑 调整钢架拼接安装 2 球冠圆顶部分拼接 球冠顶部第一交圈部分在地面拼接并焊接成形 八根主钢管与球心及交圈圆管的拼接要完全控 制好角度偏差及形状偏差 焊接及调整完成后标出接驳方向及坐标 留待吊装 图 4 吊装示意图 3 经度方向主龙骨拼焊 因运输及加工工艺需要 本项目结构龙骨皆为分段运至现场 主龙骨按工艺编号 弧线曲率接 驳点焊成型 调整到位后实施焊接 主龙骨依次对接 焊接完毕后摆放至施工位置 留待吊装拼接 图 5 主梁吊装 图 6 临时支点设置 4 球冠顶部及主龙骨的安装 考虑土建施工进度 在不影响交叉施工的前提下 先进行四分之三的球壳安装 即先安装接地 部分的主龙骨及交圈 斜腹撑部分 待土建结构完成至标高后 再安装剩余部分 将焊接完成的球 冠部分用吊车吊到脚手架的圆心部位上 落放时校对好方向及高度坐标以便于与主龙骨接驳 吊车 的选用需结合球冠重量及吊车站位情况 确保球冠吊装安全 球冠安放到位后 依次与主龙骨接驳 调整后点焊成型 完成焊接 本次完成的与球冠部分对接的主龙骨是除标高 13 342 米部分之外的 结构 共七根接地龙骨 这样 便完成了整体结构的定型 图 7 主梁成型 5 球壳结构的拼装 在完成球冠及主龙骨接驳焊接后 本项目采用倒装及顺装结合的办法完成拼接 即从上到下及 上下结合拼接其余的主龙骨 交圈次龙骨 在拼接主次龙骨的过程中 为控制结构变形及形成网状 刚度 应及时穿插安装斜腹杆 形成局部刚度后依次完成拼接 过程当中随时调整控制结构变形 确保结构曲线规整圆滑 图 8 结构拼装 6 结构的焊接 本结构的安装成型是在点焊成型与焊接成型交叉施工状态下完成的 即主龙骨的接驳是焊接成 型 以保证主体结构强度 交圈次龙骨及斜腹撑点焊成型后再实施焊接 这样 即保证了结构安全 施工效率 又便于调整结构变形 最终完整实现结构设计要求