發(fā)布時間：2014-07-28 10:09

　　相對于傳統(tǒng)的建筑結(jié)構(gòu)，鋼結(jié)構(gòu)擁有以下優(yōu)勢：通過減少柱的截面面積提高面積使用率；延性好、塑性變形能力強，具有優(yōu)良的抗震抗風性能，大大提高了建筑的安全可靠性；節(jié)能效果好，保溫性能好；施工速度快，工期至少縮短三分之一；大大減少了砂、石、灰的用量，所用的材料主要是綠色，100%回收或降解的材料，在建筑物拆除時，大部分材料可以再用或降解，不會造成垃圾；適宜工廠大批量生產(chǎn)，工業(yè)化程度高。下面筆者就某大型體育館鋼結(jié)構(gòu)屋蓋的施工技術(shù)淺談心得體會。
　　1 工程概述
　　深圳大運中心體育館位于廣東省深圳市龍崗區(qū)，建筑面積73000平方米，容納觀眾約1.8萬，主體結(jié)構(gòu)為框架結(jié)構(gòu)，地下一層，地上三層，局部四層。體育館的平面為圓形，平面直徑為146米，高度為32米，屋蓋結(jié)構(gòu)由14個形狀相同的結(jié)構(gòu)單元組成，其中間部分直徑約50米范圍內(nèi)的屋蓋（穹頂）由上弦桿、下弦拉桿通過直管相連組成，其截面呈魚腹形。整個結(jié)構(gòu)呈中心對稱，通過14個支點坐落在+3.0米標高的混凝土結(jié)構(gòu)上。
　　2鋼結(jié)構(gòu)的形式劃分
　　整個體育館屋蓋鋼結(jié)構(gòu)可分為內(nèi)、外兩大部分，中央為直徑50米截面為魚腹形的穹頂結(jié)構(gòu)，外側(cè)為43米的環(huán)狀懸挑結(jié)構(gòu)，內(nèi)外兩部相交于穹頂外圍Φ800的鋼管上，懸挑的傾復力矩通過穹頂圓環(huán)狀平面的環(huán)向力來承擔。
　　2.1 穹頂（中央屋蓋）
　　穹頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)形式為魚腹形的下拉索鋼結(jié)構(gòu)格柵。穹頂?shù)闹睆綖?0米，上弦桿采用圓鋼管截面，中間鋼管截面的立柱連接上弦桿及下弦拉桿。上弦桿、下弦拉桿匯交于穹頂外環(huán)鋼管上。
　　2.2 環(huán)形懸挑結(jié)構(gòu)
　　環(huán)形懸挑結(jié)構(gòu)外圍直徑約為150米，內(nèi)圓直徑為50米，高度為32米。結(jié)構(gòu)整體由252根直桿通過98個節(jié)點相連形成182個平面，彼此彎折組合而成。其內(nèi)側(cè)通過7桿相交節(jié)點與穹頂外環(huán)鋼管相連。
　　2.3 支座
　　屋蓋結(jié)構(gòu)整體通過其下部14個支點坐落在+3.0米標高的混凝土結(jié)構(gòu)的支座上，連接形式為鉸接。
　　3 施工工藝流程
　　3.1 結(jié)構(gòu)構(gòu)件制作
　　放樣→號料→下料切割→材料矯正→胎架制作→組裝→焊接→下胎檢驗與預拼→打砂與涂裝→成品驗收及保護
　　3.2 鋼結(jié)構(gòu)吊裝
　　編制吊裝方案→構(gòu)件進場、堆放→現(xiàn)場拼接焊縫→承重腳手架搭設(shè)→吊裝→補漆、防火涂料→臨時支撐拆除
　　4 施工的重點工藝及相應措施
　　4.1 鑄鋼節(jié)點
　　鑄鋼節(jié)點在鋼管連接結(jié)構(gòu)中是一個整體的構(gòu)件，比較起焊接節(jié)點來說鑄鋼節(jié)點更有利于構(gòu)件內(nèi)部力的傳遞和更好的動力及靜力的受力強度，同時也擁有安裝方便、計算簡單、維護方便、壽命長及更好的外觀效果等顯著的優(yōu)勢。相對來講它亦具有投資成本高、質(zhì)量不穩(wěn)定等明顯的不足之處。因此除按建筑鋼結(jié)構(gòu)鑄鋼件相關(guān)技術(shù)規(guī)程驗收外，尚需對深化設(shè)計圖中鑄鋼件壁厚給予控制。因為根據(jù)本工程主桿件壁厚的特點，鑄鋼節(jié)點的壁厚不是取決于其強度，而是取決于鑄鋼節(jié)點的外形尺寸與其鑄造工藝，因此對其鑄造工藝應進行動態(tài)模擬分析，確定合理的壁厚，控制合理的投資成本。目前國內(nèi)生產(chǎn)建筑鑄鋼件工廠眾多，產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊，因此選擇鑄鋼件生產(chǎn)工廠時必須仔細考察，慎重選取。
　　4.2 鋼管彎制
　　屋蓋鋼結(jié)構(gòu)中的穹頂（中央屋蓋）結(jié)構(gòu)，其外環(huán)鋼管與上弦桿均為弧形鋼管，由于鋼管直徑較大，彎曲加工難度相當大。在選取鋼結(jié)構(gòu)加工企業(yè)時應對該類設(shè)備及加工能力給予廣泛調(diào)研與落實，鋼管彎曲加工以冷加工為宜。
　　4.3 底部鉸節(jié)點
　　底部鉸節(jié)點分支座與鉸接板上、下兩部分，加工精度高，該部分機加工后應在工廠予組裝合格后方可運達現(xiàn)場，并在現(xiàn)場安裝，焊接過程中慎防變形。
　　4.4 反拱量的計算
　　懸挑網(wǎng)架吊裝時，必須綜合考慮其吊裝的反拱量，并進行精確的計算和嚴格的論證，以避免懸挑結(jié)構(gòu)吊裝后產(chǎn)生沉降偏差，對屋蓋的整體提升精度造成偏差。
　　4.5 第一榀桁架施工的安全措施
　　第一榀桁架施工時其安全與穩(wěn)定措施相當重要：
　�。�1）在吊點附近的上、下弦桿之間加設(shè)輔助連接桿以連接加固。同時設(shè)置輔助吊點，并通過在主吊鉤和輔助吊點之間加裝葫蘆，以調(diào)整桁架的吊裝傾斜角度，確保架體吊運和安裝過程中不致變形。
　　（2）主桁架綁扎前翻身后要豎立放置枕木上，均布四組人字支架支撐桁架兩側(cè)的腰部，每組支架底部用手拉葫蘆牽拉牢固以防滑移。
　　（3）桁架就位后及時在相鄰塔柱上安裝纜繩固定，保持架體平衡、穩(wěn)定。纜繩拉設(shè)位置不能影響第二片桁架的吊裝。在主吊鉤不脫鉤的情況下檢查桁架的穩(wěn)固性。
　　4.6 臨時支撐體系
　　由于工程最大的一個鋼結(jié)構(gòu)屋蓋重達4980余噸，僅靠其外圍底部14個支點承受其重量，內(nèi)部無一根支撐。在安裝過程中其構(gòu)件自重及彎矩之大部均將由臨時支撐體系承受，而支撐體系設(shè)置得是否合理對減少結(jié)構(gòu)安裝過程中的應力與安全又十分重要，因此對安裝方案中的臨時支撐體系應給予充分重視。根據(jù)圖紙顯示，臨時支撐體系共分為內(nèi)、外5圈，每周14根，總計70根。除外圍2圈直接支撐于+3.0米標高的混凝土結(jié)構(gòu)上，內(nèi)圈支撐將直接支撐于看臺上表面，對這些部分看臺表面的承載強度應予以關(guān)注，除對其加強外，亦可用過渡梁將支撐底部受力轉(zhuǎn)移到相鄰的看臺鋼筋混凝土框架梁或柱上。
　　4.7 吊車行走通道的加強
　　體育館現(xiàn)場安裝工作的吊裝機械一般選用大型履帶吊，在場外沿體育館外圍行走，吊裝懸挑桁架與側(cè)面桁架。由于場內(nèi)僅布置50~75噸履帶吊供穹頂拼裝用，因此只需將地坪回填土推平、壓實再鋪上石子硬化即可。場外行走通道選在+3.0米標高的基面上，則由于其底部建有停車庫、場館管理生活用房、設(shè)備房等設(shè)施，故須對其進行加強，且加強工作量大。因此應將加強工作與該部分砼結(jié)構(gòu)施工綜合考慮后一并施工，以節(jié)約投資成本。
　　4.8 構(gòu)件尺寸大、剛度小
　　現(xiàn)場吊裝時桿件長度大、截面小、剛度弱，該類桿件吊裝撓度大，且平面外剛性差。因此對該類桿件除合理布置吊點外，尚應進行工況計算，必要時應給予加強。
　　4.9 測量
　　（1）土建施工的偏差：鋼結(jié)構(gòu)安裝開工前應對土建方提交的軸線進行三方（土建方、監(jiān)理、鋼結(jié)構(gòu)施工方）會同檢測，若有偏差應給予調(diào)整、確認。如果偏差過大則應報呈設(shè)計、業(yè)主共同制定調(diào)整方案。
　�。�2）測量基準點：根據(jù)方案必須沿體育館四周設(shè)置四個測量基準點、含場內(nèi)軸心點共五個，用作對桿件吊裝過程中定位精度與變形的測量與監(jiān)測。該點位必須用固定裝置給予固定，周圍應圍有防撞圍欄。
　　4.10 卸載
　　鋼結(jié)構(gòu)安裝結(jié)束，經(jīng)第一次驗收合格（卸載前）后，必須將安裝過程中設(shè)置的臨時支撐體系拆除，這一過程即稱為卸載。由于卸載是將鋼結(jié)構(gòu)在安裝過程中加載于臨時支撐上的自重逐步消除并過渡至鋼結(jié)構(gòu)自身體系形成均衡受力狀態(tài)。由于這一過程屬動態(tài)轉(zhuǎn)移過程，因此整個卸載過程必須保持在“合理、有序、平穩(wěn)、緩慢、均衡過渡”的狀態(tài)下分階段進行。
　　5 監(jiān)理控制措施
　　5.1 事前預控
　　（1）深化設(shè)計監(jiān)控：對制作單位的細化設(shè)計進行審核，保證不得隨意改變原設(shè)計，又能確保工程施工、制作的可行性、合理性、科學性，指導構(gòu)件的制作加工、合理分段、方便構(gòu)件的運輸及安裝，深化設(shè)計圖必須得到原設(shè)計單位的確認。
　　（2）原材料的監(jiān)控：審核制作單位的訂貨清單，確保在材質(zhì)、型號、數(shù)量、交貨狀態(tài)、特殊要求等符合設(shè)計要求，避免錯訂、少訂，造成二次采購。所有進場材料都要求經(jīng)過監(jiān)理驗收，根據(jù)材料出廠合格證上內(nèi)容核對每批材料的爐號與批號，外觀檢測合格后按國家相關(guān)規(guī)范及設(shè)計進行見證取樣，并委托第三方檢測機構(gòu)進行物理、力學性能試驗，合格后方允許制作單位投入本工程使用。重要結(jié)構(gòu)的鋼材要督促制作單位作好跟蹤記錄。
　�。�3）焊接人員的監(jiān)控：鋼結(jié)構(gòu)工程的質(zhì)量與焊接人員的素質(zhì)息息相關(guān)，所以監(jiān)理人員對焊工的審核尤為重要。參加該工程焊接的焊工都應持有有效的行業(yè)指定部門頒發(fā)的焊工和證書，嚴格持證上崗從事與證書等級相應的焊接工作，重要結(jié)構(gòu)的裝配定位焊接，要由持定位焊工資格證的焊工進行操作。正式施工前，督促制作單位對焊工進行針對本工程難點部位的焊接進行培訓，合格上崗，確保質(zhì)量。
　　5.2 事中監(jiān)控
　　5.2.1 結(jié)構(gòu)構(gòu)件制作部分
　�。�1）放樣、號料的監(jiān)控：放樣和號料是整個鋼結(jié)構(gòu)制作工藝中的第一道工序，也是至關(guān)重要的一道工序，放樣工作的準確與否將直接影響工程的質(zhì)量，所以有條件的情況下，盡可能的督促制作單位采用計算機輔助放樣和號料，以提高工作精度和效率。監(jiān)理人員要加大檢查范圍，不定期進行抽檢。
　　（2）下料切割的監(jiān)控：鋼材的切割可以通過沖剪、切削、磨擦等機械力來實現(xiàn)，也可以利用高溫熱源來實現(xiàn)，根據(jù)設(shè)計要求、切割表面質(zhì)量情況及經(jīng)濟性等因素，協(xié)同業(yè)主選擇一種或幾種切割方法作為本工程的切割方法，最好能采數(shù)控技術(shù)的切割方法，下料前應根據(jù)工藝要求預留制作和組拼時的焊接收縮量，檢查坡口質(zhì)量。
　　（3）材料矯正及彎曲的監(jiān)控：鋼板切割的采用專門的鋼板矯正機矯平，使用2M靠尺檢測平整度，鋼管及型材的彎曲最好采用彎曲機械完成，采用弧形樣板檢查（計算機放樣），精度滿足設(shè)計要求。
　�。�4）胎架制作的監(jiān)控：胎架必須牢固，具有足夠的剛度，其設(shè)置必須方便施工，確保構(gòu)件的成型精度。在幾何定位時要考慮焊接收縮，結(jié)合工藝試驗預放合理的收縮余量，驗收后方能投入使用。
　�。�5）組裝的監(jiān)控：組裝前，根據(jù)施工詳圖復核其需組裝零件的質(zhì)量，對于原材料的尺寸不夠，或技術(shù)要求需拼接的零件，一般必須提前拼接完成。采用胎模裝配時，組裝出首批構(gòu)件后，必須驗收合格后方可進行繼續(xù)組裝。
　�。�6）焊接的監(jiān)控：焊接是鋼結(jié)構(gòu)工程質(zhì)量監(jiān)控的重要監(jiān)控點，必須采用經(jīng)工藝試驗確定的施工工藝進行焊接，嚴格按焊接規(guī)程進行操作。
　�。�7）焊前檢查：構(gòu)件必須牢固固定在剛性胎架上，焊接坡口兩側(cè)50MM范圍內(nèi)的油污、鐵銹、氧化皮、水分等必須清理干凈，坡口角度、間隙滿足設(shè)計與施工工藝要求，筆耕文化推薦期刊，坡口角度、間隙均勻，有墊板的要求緊貼，結(jié)合工藝試驗取定的焊接收縮余量，檢查構(gòu)件各零件的定位焊質(zhì)量精度及幾何尺寸，合格后作好檢查記錄方可施焊。
　　（8）焊接控制：督促制作單位嚴格按照施工工藝進行操作，從焊接設(shè)備，焊接程序、電壓、電流、焊材使用、焊層及焊接速度等方面進行控制。為消除焊接順序?qū)�焊接變形及焊后殘余應力的影響。在焊接時盡量實行對稱焊接，讓結(jié)構(gòu)受熱點在整個平面內(nèi)對稱均勻分布，從中間向兩端均勻?qū)ΨQ分層施焊。熔透焊縫的打底焊要認真處理，焊接時要嚴格控制層間溫度，并清理干凈前道焊縫的藥皮和飛濺等后才允許施焊下道焊縫。多層多道焊時各層各道的接頭應錯開，立焊的施焊方向自下向上，不允許任意在工作表面引弧損傷母材，引弧要在鋪設(shè)鋼材或焊縫中進行。焊條必須按規(guī)范進行烘焙，放置在保溫筒中使用，其烘焙次數(shù)不得超過二次。特殊材料要進行預熱。外場作業(yè)時，焊接區(qū)域應設(shè)置防風、防雨裝置，并注意焊接時的空氣濕度的影響。
　　（9）焊接檢驗與返修：焊縫外觀應均勻、平整，不應有裂紋，焊瘤、氣孔、弧坑、咬邊、未滿焊等缺陷，量尺測是焊縫的幾何尺寸是否符合設(shè)計要求。焊縫冷卻24小時后，根據(jù)焊縫的級別與設(shè)計要求可進行UT控傷、磁粉探傷、拍片檢驗，發(fā)現(xiàn)超標缺陷時，分析其產(chǎn)生的原因，提出改進措施，清除缺陷至兩邊50MM范圍重新施焊、檢驗，同一部返修次數(shù)不得超過兩次。
　�。�10）下胎檢驗與預拼監(jiān)控：構(gòu)件下胎前要求在其自由狀態(tài)下進行幾何尺寸測量，對于吊裝現(xiàn)場需要拼接的接頭進行預拼，并標出中心線、定位線、對合線等標志。在大接頭處設(shè)置定位連接件，檢驗合格后方可交付涂裝。對于有害的殘余應力可以通過高溫回火，機械拉伸，振動法進行消除，構(gòu)件進行編號，方便吊裝施工查找。
　�。�11）打砂與涂裝的監(jiān)控：噴砂處理之前，清除構(gòu)件表面焊渣、飛濺，用適當?shù)娜軇┗蚯鍧崉┤コ�表面的油脂的污物，噴砂要求達到設(shè)計要求的組別，保證表面粗糙度，檢查合格后立即進行防銹漆施工（其間隔不超過6小時），干膜后進行防火涂料的施工。監(jiān)理人員通過磁性測厚儀對防銹漆、防火涂料的厚度檢測，并做好檢查記錄。對于吊裝現(xiàn)場需要焊接拼接的接頭雙邊50mm范圍內(nèi)加以保護，不涂裝。
　　（12）構(gòu)件運輸現(xiàn)場吊裝部分：運輸時要注意成品保護，捆綁牢固，盡量避免擦皮和構(gòu)件的幾何變形。
　　5.2.2鋼結(jié)構(gòu)現(xiàn)場吊裝部分
　�。�1）吊裝方案的審核：審核吊裝方案的科學性與可行性，由專業(yè)監(jiān)理工程師審核起重機構(gòu)、機具、吊索及測量檢驗工具儀器的基本參數(shù)、精度確定其使用的合理性。
　�。�2）構(gòu)件進場、堆放的監(jiān)控：專業(yè)監(jiān)理工程師對進場構(gòu)件組織驗收，除構(gòu)件規(guī)格、型號、數(shù)量、產(chǎn)品質(zhì)量證明外，還需對運輸過程中易產(chǎn)生變形、易損部位進行專門檢查。進場構(gòu)件分類、編號、標示重量、重心，分類堆放。堆場設(shè)置及堆放方法要合理，盡量避免構(gòu)件二次運輸及堆放造成幾何變形。
　�。�3）現(xiàn)場拼接焊縫的監(jiān)控：執(zhí)行構(gòu)件制作部分監(jiān)控措施，預放焊接收縮量，超長構(gòu)件的拼接留適當?shù)念A放量抵消焊接變形，拼接時核對制作預拼時標識的中心線、定位線及對合線。
　�。�4）吊裝前監(jiān)控：監(jiān)控滑道安裝精度和軌道設(shè)計質(zhì)量。監(jiān)控鋼絞線在支座錨固和牽引錨座質(zhì)量。監(jiān)控滑移過程的同步性，并全過程進行同步測量、同時嚴格控制滑移速度，特別是起動和停止時，避免滑移過程出現(xiàn)不正常的抖動現(xiàn)象。每滑行8.6m桁架間支撐系統(tǒng)安裝質(zhì)量。支座轉(zhuǎn)換過程監(jiān)控，包括軸線、坐標調(diào)整、頂升、割除槽鋼桁架下降桁架支座就位、擰緊支座螺栓。
　　（5）吊裝監(jiān)控：起吊之前進行吊點布置，吊耳強度驗算，安裝吊耳，吊點要放置扁擔，并考慮吊裝完成的高空操作施工安全裝置的設(shè)置。標示構(gòu)件中心測量標志，并確保測量標志在吊裝完成后測量的可視性、準確性、方便性，對于就位后有一定角度的構(gòu)件，設(shè)置安全調(diào)節(jié)繩、導鏈，調(diào)控就位角度。
　�。�6）起吊時注意起吊速度及兩臺吊車的同步控制，調(diào)整就位角度，吊裝就位后用測量儀器對已標示在構(gòu)件的測量標示三維坐標、軸體進行復核無誤，可靠固定后方準松鉤。對于高空拼接構(gòu)件，檢查臨時支撐設(shè)施的安全性，拼接口兩側(cè)標出對合線，以利于拼接就位的方便性及準確性。對于跨度比較大，拆撐時有下沉的構(gòu)件，要設(shè)置調(diào)節(jié)機構(gòu)，可通過其進行位置較正及科學拆撐，滑移過程卷切監(jiān)控兩端同步工作。
　�。�7）高空作業(yè)監(jiān)控：本工程檁條安裝各部分必須在高空完成，因此督促施工系統(tǒng)設(shè)置相應的作業(yè)腳手架及安全防護裝置，以確保安全生產(chǎn)。
　�。�8）拆撐的監(jiān)控：在所有焊接都已完成，并通過監(jiān)理驗收（外觀、內(nèi)部），根據(jù)變形協(xié)調(diào)、卸載均衡的原則進行拆撐。主要控制拆撐前所有拼裝焊縫均應清理干凈并按施工工藝做好防銹、防火處理。
　�。�9）臨時支撐拆除：臨時支撐拆除應從中間向兩邊間隔拆除，并督促施工單位采取相應措施確保支撐拆除時的安全、穩(wěn)定。
 

 

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