钢结构大跨度钢梁制作施工技术探讨

钢结构大跨度钢梁制作施工技术探讨
摘要：随着我国铁路建设高潮的到来，作为铁路对外服务和形象展示窗口的火车站，其功能和使用要求发生了巨大的变化，空间钢结构得到了前所未有的发展。

文章先就钢结构大跨度钢梁的施工难度进行论述，之后结合实际工程就大跨度的钢梁制作及现场安装的施工技术进行阐述。

关键词：大跨度钢梁制作；钢结构；高强螺栓；误差控制
中图分类号：tu5 文献标识码：a 文章编号：1671-3362（2013）01-0012-02
大空间、大跨度结构的车站站房，因其可将车站的售票、候车、换乘、集散、购物、餐饮娱乐等各项活动有机地组织在大型公共空间之内，既有效地利用了各层空间，又避免了大广场给旅客带来的诸多不便，因而成为新型火车站的首选设计形态。

随着大量复杂大跨度空间钢结构的出现，也给施工带了来更大的挑战，从目前来看，我国的建筑钢结构施工控制研究，特别是大跨度钢结构施工控制远滞后于生产实践，这与我国大跨度钢结构的发展现状极不协调。

近年来随着钢结构在许多重大工程中的广泛应用，出现了许多长度超过30m的大跨度钢梁，这就加大了钢梁生产、制作、安装过程中的难度，以下将结合某火车站工程外檐18.250m标高处采用34.5m大跨度钢梁的施工技术进行相应的阐述。

1工程资料
1.1本工程钢架采用6根h 350×250×10×12钢立柱，外包c50
钢筋混凝土
钢架的6榀主梁采用大跨度的h1500×250×25×40型钢，总跨度为34.5m。

楼面次梁采用h 500×200×8×12。

根据设计要求，钢架主次梁、柱节点板、连接板均采用q345b级钢制造。

钢柱、钢梁的主材工厂拼接焊缝及现场对接焊缝节点相应开坡口等强焊接为一级焊缝，其余均为二级焊缝。

钢梁与框架梁连接处刚节点采用高强度螺栓连接。

1.2本工程施工的难点
1.2.1吊装难度大。

由于附近施工改造及现场道路狭窄，现有场地限制，本工程采用现场拼装整体吊装方法施工，考虑采用2台50t 汽车吊共同完成吊装。

1.2.2由于本工程钢结构跨度大，其拼装工艺难度较大，存在节点复杂、焊接标准高等难题，因此构件在制作后事先在加工车间预拼，及时对构件调整和校正，消除一些拼装难题，避免了现场拼装过程出现的一些问题，减少了现场拼装的工作量。

1.2.3在运到现场拼装对三维的控制（中心线、起拱、垂直度）也是施工的重点和难点。

2 安装方案的选择
2.1针对现场不利条件，需要进行大量的现场调研，查阅结构施工图纸，并对原有结构梁板进行复核验算，几经优化采用工厂预制现场拼装法吊装的施工方案。

2.2总体施工顺序：
施工准备→工厂加工→现场拼装、安装→检测
3 主要安装施工技术
3.1施工准备
3.1.1将原设计图纸结合施工现场、工厂及运输的要求来进行构件的分批、分段处理，深化设计完成后，请设计审核确认。

3.1.2组织项目部施工技术人员共同审图，明确其中制作安装的重点及难点，对制作高、难度大的节点制定相应的措施，并编制了详细的加工工艺计划。

3.1.3根据钢结构施工进度计划，相应制定了材料采购、检验及用工计划，落实大型机械进场计划。

4工厂加工
4.1材料检测
对采购进场（厂）的材料按进场清单核对证书、炉批号、数量、规格品质、技术条件、主要标志等是否符合要求，不符合材料标准的严禁使用。

4.2下料、切割
4.2.1根据二次深化设计图纸，连体部分的大梁分三段进行下料，为确保制作质量能满足结构设计要求，构件加工完后在工厂内进行预拼，然后散件运至现场。

上下翼缘采用坡口熔透焊，焊缝相错≥400mm，腹板采用双层夹板用高强螺栓连接。

4.2.2板材切割采用数控切割机下料，节点板和加劲板用剪板机下料，坡口加工采用半自动数控切割机或刨边机加工。

对主梁原则
上长度按定尺采购，每段放焊接收缩余量2～5mm。

4.2.3对次梁等杆件，下料时根据工艺实验所得值放焊接收缩余量1mm，下料后必须立即对构件进行检验，当构件不平直时，应进行矫正。

检验后，根据图纸对构件或杆件进行编号，以便装配。

4.2.4工厂预拼、校正。

由于本工程三维要求高、节点复杂、工程量大，为了保证现场钢结构的顺利拼装，加快施工进度，减少现场拼装工期，因此工厂预拼显得尤其关键和重要。

4.2.5工厂预拼的顺序根据已确定的现场拼装方案进行。

4.2.6预拼完成后，对整体进行矫正，其他允许偏差必须满足规范要求。

6现场的拼装
6.1 现场安装的主要顺序为：轴线复测→钢立柱安装→钢柱外包钢筋混凝土施工→钢梁的安装→楼层次梁的安装→楼层板的安装→屋面系统安装。

6.2钢立柱的安装
6.2.1准备工作：为确保柱的拼装连接点的安装质量和架设的安全，在柱的拼接处设置耳板作为临时固定，耳板的厚度取10mm；连接螺栓上柱和下柱各3个，直径20㎜。

6.2.2钢柱吊装：起吊时钢柱的根部要垫实，通过吊钩的起开，变幅及吊臂的回转，逐步将钢柱扶直，等钢柱停止晃动后再继续提升。

为确保吊装平稳，应在钢柱上端系两根白综绳牵引。

6.2.3钢柱固定：钢柱吊装就位后，通过临时耳板和连接板，用螺栓进行临时固定。

6.2.4钢柱标高调整：吊装就位后，用大六角高强度螺栓固定连接单板，不夹紧，通过起落塔吊与撬棍调节柱间间隙，量取上柱预先标定的控制线和下柱标示线间距离，符合要求后打入钢橛，点焊限制钢柱下落，考虑到焊缝收缩及压缩变型标示偏差调整在5mm以内。

6.2.5垂直度调整：在钢柱偏斜方向的一侧打入钢锲或近于千斤顶，在保证单吊柱垂直度不超标的前提下，将柱顶轴线偏移控制到零。

最后拧紧临时连接板的大六角高强度螺栓至额定扭矩，完成后浇筑c50砼固定。

6.3钢梁的安装
6.3.1钢梁的安装方法
①钢梁现场拼装
构件的现场拼装在11至14轴之间的裙房屋面上进行，胎架设置在连梁的下方。

胎架由型钢焊制而成。

钢梁运输到现场后用50t汽车吊运至支撑胎模架上，精确定位后焊接拼装。

②现场焊接：
本工程加劲板互相交接，拼装节点要求高，焊接难度大，焊缝质量是钢廊施工成败的关键。

施焊前对所焊工件进行清理，将焊接区边缘30～50mm范围内的铁锈、毛刺、油污等清除干净，以减少产生焊接气孔等缺陷的因素。

焊工施焊完后，应及时清理焊渣，对焊缝的外观进行检查，要求焊缝金属表面焊接均匀，不得有裂纹、夹渣、焊瘤、烧穿、孤坑和
针状气孔等缺陷，并清除焊接处的飞溅物，使所有焊缝质量达到设计和规范要求。

6.4高强螺栓的连接与校验
高强螺栓连接采用扭矩法进行施拧。

施拧螺栓时一般需进行两次（初拧和终拧），初拧一般可取终拧的50%～70%，初拧后对每个螺栓进行敲击法试验的检查，然后按照计算的终值进行计算。

施拧螺栓的次序应从板束刚度大、缝隙大的地方开始，对大面积节点应由中央辐射向四周边缘进行，最后拧紧端部螺栓，采用扭矩法进行终拧时，对多层板束应防止欠拧，对层数少的板束应防止超拧，并防止漏拧。

在高强螺栓连接完毕后24h以内，要组织进行扭矩的验收，验收的频率不少于10%，并且每处连接板都要进行检验。

6.5 安装误差的控制
本工程钢结构跨度大，必须对钢结构的安装误差严格控制。

6.5.1平面轴线位置的控制：首先确保定位放线的准确。

在构件就位时，应缓慢就位，一端先行就位并对接准确，而后另一端缓慢就位。

就位后随时复测，确认无误后方可进行焊接固定。

6.5.2标高误差控制：临时支撑是控制标高的关键所在。

对于临时支撑进行详细的计算，确保其强度、刚度及稳定性符合要求。

对于直接支承在地面上的支撑，还要验算楼板承载力和沉降量；对于支承在看台混凝土结构上的支撑，要验算屋面混凝土构件的承载力。

6.6检测及效果
本工程钢结构施工完成后，主要对钢结构焊接超声波探伤、外观质量和焊接尺寸、主要构件变形、主体构件尺寸等检测，经检验所查钢结构节点角焊缝和对接焊接符合gb50205-2001中一级、二级焊接的要求，其余焊接外观质量及焊接尺寸、主要构件变形、主体构件尺寸、起拱均符合设计及施工质量规范要求。

6 结语
本工程是典型的大跨度钢结构，施工难度较大，经过精心组织和施工，施工质量达到优良。

通过本次施工，积累了丰富的经验，可为同类工程的施工提供有益的参考。

参考文献
[1]罗永峰，遇瑞. 长沙中天广场钢结构连廊的整体吊装 [j] .钢结构，2008，（10）：2.
[2]徐培福，傅学怡，王翠坤.复杂高层建筑结构设计[m].北京：中国建筑工业出版社，2005.
作者简介：杨威（1980-），男，汉族，河北文安人，工程师，研究方向：建筑施工。