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錦州國際酒店曲線轉(zhuǎn)換鋼梁施工技術(shù)

作者：肖 遙 等    
時(shí)間：2009-12-22 20:26:03 [收藏]
錦州國際酒店項(xiàng)目針對大型截面的曲線轉(zhuǎn)換梁施工技術(shù)制定了一系列質(zhì)量保證措施，從制作、安裝、測量校正、焊接各個(gè)環(huán)節(jié)嚴(yán)格控制施工質(zhì)量并取得了顯著的成績。
     
    關(guān)鍵詞：鋼結(jié)構(gòu)；曲線轉(zhuǎn)換梁；分節(jié)

    引言
    錦州國際酒店是遼西五市標(biāo)志性建筑，位于錦州市科技路68號(hào)，北臨80000平方米市政府廣場，與市政府辦公大樓南北相望，東至福州街，南臨科技路，西臨昆明街。結(jié)構(gòu)型式為鋼骨混凝土框架-剪力墻結(jié)構(gòu)體系。建筑高度為184.3m，其中地下2層，地上43層，是集五星級酒店、甲級寫字樓和高級會(huì)所為一體的綜合性建筑。酒店建筑面積101451平米，其中地上78058平米，地下23393平米，如圖1所示。

    酒店轉(zhuǎn)換層鋼梁分布在結(jié)構(gòu)標(biāo)高+29.05處，共18根(其中曲線轉(zhuǎn)換梁9根, 分別為3-A軸7根；4-C軸2根)。轉(zhuǎn)換梁均為H型截面，截面尺寸最大達(dá)1650mm×1200mm，用于上部結(jié)構(gòu)柱（鋼骨混凝土柱）的支撐,轉(zhuǎn)換梁布置如圖2所示。
    轉(zhuǎn)換梁施工難點(diǎn)及特點(diǎn)
    1 安裝難度大
    轉(zhuǎn)換梁超大的截面和板厚使得梁的自重最大達(dá)15t，而塔吊在該部分區(qū)域內(nèi)最大起重12t,現(xiàn)場施工不能整體吊裝，需對轉(zhuǎn)換梁進(jìn)行制作分段，轉(zhuǎn)換層鋼梁分段后不能一次性吊裝，必須在梁底相應(yīng)位置搭設(shè)承重腳手架作臨時(shí)支撐。
    2 安裝作業(yè)安全要求高
    轉(zhuǎn)換梁安裝在標(biāo)高+19.05處，梁與柱的對接以及梁與梁的對接都必須在高空完成，在高空進(jìn)行散拼和焊接首先要保證施工人員的安全，為此在梁底承重腳手架內(nèi)弧搭設(shè)一排操作腳手架用于安裝和焊接。
    3 短期集中焊接工作量大
    轉(zhuǎn)換梁的施工開始于5層底板施工結(jié)束后，結(jié)束于6層梁綁扎之前，在此期間需完成轉(zhuǎn)換梁的吊裝、校正、焊接。轉(zhuǎn)換梁超大的截面（最大達(dá)1650mm×1200mm）、較厚的鋼板（翼緣厚50mm和腹板厚40mm）直接短期導(dǎo)致焊接工作量增大，這就需要合理的安排焊接工序，確保在有限的時(shí)間內(nèi)完成焊接工作并保證焊接質(zhì)量。
    4 與土建作業(yè)協(xié)調(diào)配合
    轉(zhuǎn)換梁的安裝是建立在土建5層底板施工完畢的基礎(chǔ)上，此時(shí)土建要進(jìn)行5層豎向鋼筋的綁扎，鋼結(jié)構(gòu)的吊裝和焊接都會(huì)為土建的作業(yè)帶來不便，為減少對土建的影響，鋼結(jié)構(gòu)的施工隨土建的流水段進(jìn)行并在豎向上與土建形成流水作業(yè)，避免與土建進(jìn)行交叉作業(yè)。另外考慮5層樓板面的承載能力，第2、3、4層與轉(zhuǎn)換梁對應(yīng)部分的梁、板底支撐不予拆除。
    5 結(jié)構(gòu)測量控制
    轉(zhuǎn)換梁的安裝之前需要搭設(shè)承重腳手架，搭設(shè)后要對腳手架頂面標(biāo)高提前進(jìn)行調(diào)校，腳手架必須沿梁的長度方向根據(jù)轉(zhuǎn)換梁的弧度進(jìn)行搭設(shè)；其次轉(zhuǎn)換梁安裝之前對段口部位的測量控制進(jìn)行放樣，做好轉(zhuǎn)換梁的弧度控制。
    深化設(shè)計(jì)技術(shù)
    酒店鋼結(jié)構(gòu)的深化設(shè)計(jì)利用xsteel軟件，根據(jù)設(shè)計(jì)施工圖提供的構(gòu)件布局、構(gòu)件形式、構(gòu)件截面及各種有關(guān)數(shù)據(jù)和技術(shù)、工藝要求，嚴(yán)格遵守《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50017-2003）及其它現(xiàn)行規(guī)范的規(guī)定。
    6構(gòu)件分段依據(jù)
    在這一過程中要按照《鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》（GB 50205-2001）的規(guī)定，根據(jù)制造加工廠的具體情況，運(yùn)輸部門的運(yùn)輸能力并結(jié)合施工現(xiàn)場，確定構(gòu)件的分段。
    轉(zhuǎn)換梁分段依據(jù)：
    轉(zhuǎn)換梁受力分析（以某根典型曲線梁為例）

    鋼梁斷口考慮梁受剪、受彎承載力，避開梁受力薄弱的位置。
    6.2 考慮塔吊吊重能力
    鋼梁最重達(dá)到15t，而塔吊在該位置的起重能力為12t，考慮塔吊吊裝的安全性和可行性，構(gòu)件分段后每段鋼梁自重不得超過10t。
    6.3 構(gòu)件拼接要求
    焊接H型鋼的翼緣板拼接縫和腹板拼接縫的間距不應(yīng)小于200mm。翼緣板拼接長度不應(yīng)小于2倍板寬；腹板拼接寬度不應(yīng)小于300mm，長度不應(yīng)小于600mm。
    7 構(gòu)件分段結(jié)果
    深化設(shè)計(jì)考慮以上三點(diǎn)因素，并經(jīng)設(shè)計(jì)院同意，將超重轉(zhuǎn)換梁沿梁長度方向約3/5處將梁分為兩段。
    7.1 分段后鋼梁最重部分為9.7t，滿足現(xiàn)場吊裝條件。
    7.2 分段后斷口基本避開鋼梁最大受力部位，滿足設(shè)計(jì)要求。
    7.3 分段后翼緣板拼接縫和腹板拼接縫的間距200mm，翼緣板拼接長度2500mm大于 2倍板寬（2400mm）；腹板拼接寬度1550mm，長度2300mm，均滿足規(guī)范要求。
    8 其它
    為保證鋼梁斷開后強(qiáng)度要求，鋼梁采用Z型斷口，如圖所示：

    四、加工制作技術(shù)
    3 加工技術(shù)難點(diǎn)
    曲線轉(zhuǎn)換鋼梁與傳統(tǒng)構(gòu)件的加工流程上有明顯不同，主要體現(xiàn)在構(gòu)件腹板的弧度加工、構(gòu)件焊接以及斷口部位的預(yù)拼裝。其難點(diǎn)主要體現(xiàn)在：
    3.1 截面和板厚都比較大，9根曲線轉(zhuǎn)換梁的截面分別為1650*1200和1650*1100的H型鋼，翼緣和腹板厚分別為50mm和40mm。
    3.2 鋼梁截面形式為弧形，其弧度為6°13′。
    3.3 由于受施工現(xiàn)場實(shí)際情況的限制，對鋼梁采用分節(jié)，需對分接后的轉(zhuǎn)換梁進(jìn)行預(yù)拼裝，保證轉(zhuǎn)換梁的整體加工精度。
    3.4 弧形腹板與翼緣拼接焊縫不同于傳統(tǒng)的直線焊接

    裝轉(zhuǎn)換梁→轉(zhuǎn)換梁校正→轉(zhuǎn)換梁焊接→轉(zhuǎn)換梁之間連梁安裝→連梁校正、焊接→轉(zhuǎn)換梁上柱安裝→轉(zhuǎn)換梁上柱校正焊接
    6 支撐腳手架搭設(shè)
    超重轉(zhuǎn)換梁的安裝需要提前搭設(shè)支撐腳手架，腳手架滿布于梁底，考慮支撐腳手架主要用于豎向承重，使用碗扣式腳手架。腳手架兩端用鋼管抱柱，增加側(cè)向穩(wěn)定性；支撐腳手架內(nèi)側(cè)搭設(shè)單排操作腳手架，用于轉(zhuǎn)換梁安裝、焊接及無損檢測。支撐腳手架如圖8所示。
    7 支撐腳手架計(jì)算
    8 采用100×100木方，沿短軸方向布置，間距900mm，支撐采用雙排碗口式。鋼管，立桿間距900mm，水平桿步距1200mm。

    9 鋼梁自重:

    9.1.1 主梁木方驗(yàn)算
    100×100木方

    結(jié)論：主梁承載力和撓度符合要求。
    9.1.2 鋼管支撐驗(yàn)算

    結(jié)論：支撐穩(wěn)定性滿足要求
    10 測量校正技術(shù)
    構(gòu)件在吊裝前要將承重腳手架上木方的標(biāo)高調(diào)整到指定高度，木方的頂面標(biāo)高為+27.25。
    構(gòu)件安裝就位后，在梁兩端鋼柱翼緣中心位置之間拉測量控制線，通過測量斷口邊緣與控制線間距來校正轉(zhuǎn)換梁。

    11 焊接技術(shù)
    11.1 鋼材材質(zhì)及節(jié)點(diǎn)特征
    轉(zhuǎn)換梁部分鋼構(gòu)件全部采用Q345B級鋼材，力學(xué)性能及化學(xué)含量須符合《低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼》（GB/T1591-1994）的要求。鋼材抗拉強(qiáng)度實(shí)測值與屈服強(qiáng)度實(shí)測值的比值不應(yīng)小于1.2；鋼材應(yīng)有明顯的屈服臺(tái)階，且伸長率應(yīng)大于20%；鋼材應(yīng)有良好的可焊性和沖擊韌性。翼緣延板厚方向的斷面收縮率為Z15。
    轉(zhuǎn)換梁部分現(xiàn)場連接主要是柱與柱、柱與梁、梁與梁連接，連接形式采用焊接方法。柱與柱對接轉(zhuǎn)換梁與鋼柱牛腿對接為腹板翼緣全熔透焊接；轉(zhuǎn)換梁與連梁一端采用翼緣腹板全熔透焊接，另一端只對腹板進(jìn)行全熔透焊接。
    11.2 焊接特點(diǎn)
    11.2.1 焊接工作量大。整個(gè)轉(zhuǎn)換層共計(jì)鋼結(jié)構(gòu)446噸，包括28根柱和28根梁，且構(gòu)件截面尺寸都較大，整個(gè)轉(zhuǎn)換梁焊縫約180m。轉(zhuǎn)換梁焊縫及截面如圖10所示。

    11.2.11 焊縫質(zhì)量等級高,所有焊縫全部為一級焊縫。
    11.2.12 焊接位置復(fù)雜，包括平焊、立焊、橫焊等。
    11.3 焊接方法
    錦州國際酒店鋼結(jié)構(gòu)基本采用Q345B低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼，其焊接方式為二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊和手工電弧焊。
    11.4 焊接質(zhì)量保證措施
    11.4.1 預(yù)熱及后熱
    根據(jù)《建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)規(guī)程》，轉(zhuǎn)換梁翼緣和腹板的預(yù)熱溫度要達(dá)到80℃以上。
    11.4.2 防止層狀撕裂措施
    轉(zhuǎn)換梁板厚較厚（板40mm，翼緣50mm），特別是腹板延板厚方向有Z15性能。轉(zhuǎn)換梁腹板與翼緣間焊縫為T型焊縫，為防止層狀撕裂，腹板采用雙面坡口焊接并將預(yù)熱溫度提高20℃。
    11.4.3 控制焊接變形措施
    轉(zhuǎn)換梁在施焊前使用手工焊機(jī)點(diǎn)焊固定，整體施焊順序?yàn)橄群附又虚g斷口部位，后焊接梁兩端，轉(zhuǎn)換梁截面焊接順序?yàn)橄群附右砭壓蠛附痈拱?。對于腹板，現(xiàn)場采用雙坡口對稱焊接以減小焊接變形。
    11.4.4 減小焊接應(yīng)力措施
    在焊接過程中先焊接翼緣（考慮翼緣板比腹板厚10mm）后焊接腹板，減小焊接應(yīng)力，且在焊接結(jié)束后采用敲擊法消除焊接應(yīng)力。
    六、結(jié)束語
    通過對轉(zhuǎn)換梁深化設(shè)計(jì)、加工制作、現(xiàn)場施工等多個(gè)環(huán)節(jié)的嚴(yán)格控制，在設(shè)計(jì)、制作、施工三方的共同努力下，在未增加其它吊裝機(jī)具和影響其它工序的情況下，轉(zhuǎn)換梁一次安裝就位合格率100％，一次焊接合格率100％，錦州國際酒店轉(zhuǎn)換梁施工圓滿完成。

    參 考 文 獻(xiàn)
    ［1］ 中華人民共和國建設(shè)部.鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范. 中國計(jì)劃出版社.2001.
    ［2］ 中華人民共和國建設(shè)部.鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范.中國計(jì)劃出版社.2003.
    ［3］ 鮑廣鰹.鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)及實(shí)例.中國建筑工業(yè)出版社. 2005.
    ［4］ 中國鋼結(jié)構(gòu)協(xié)會(huì).建筑鋼結(jié)構(gòu)施工手冊.北京:中國計(jì)劃出版社.2002.
    ［5］《建筑施工手冊》編委會(huì).建筑施工手冊.中國建筑工業(yè)出版社.2003.
    ［6］ 中國建筑工程總公司.鋼結(jié)構(gòu)工程施工工藝標(biāo)準(zhǔn).中國建筑工業(yè)出版社.2003
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