鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)修

1、大型鋼結(jié)構(gòu)施工新技術(shù) 鋼結(jié)構(gòu)桁架整體提升施工技術(shù) 大面積大柱網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)滑架法施工技術(shù) 管桁架鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù) 鋼結(jié)構(gòu)焊接施工新技術(shù) 作為建筑業(yè)的新技術(shù)，“鋼結(jié)構(gòu)整體提升技術(shù)” 已多次成功地應(yīng)用于北京火車站、首都機場四機位機 庫、國家大劇院等重大屋蓋鋼結(jié)構(gòu)安裝，提升跨度越 來越大、提升重量越來越重，提升面積越來越大，提 升技術(shù)日趨完善，取得了顯著的經(jīng)濟效益和社會效益， 形成了比較系統(tǒng)完善的“多點整體提升施工工法”。 1 鋼結(jié)構(gòu)桁架整體提升施工技術(shù) 圖1.1 桁架全景圖 圖1.2 提升滑動圖 圖1.3 各種傳感器圖 長距離傳感器，測量鋼 結(jié)構(gòu)絕對位移 油壓傳感器，測量載荷 圖1.4 長距離傳感器圖

2、圖1.5 鋼結(jié)構(gòu)提升前狀態(tài) 圖1.6 鋼結(jié)構(gòu)提升過程中狀態(tài) 圖1.7 鋼結(jié)構(gòu)提升后狀態(tài) A.該工法采用樓 （地）面拼裝和利 用計算機控制液壓 同步提升技術(shù)多點 高精度整體提升的 方法，解決了超長 鋼桁架、大屋蓋的 起重和安裝施工任 務(wù)，節(jié)約資金、縮 短工期，大大降低 了安全防護的難度. 1.1施工特點 圖1.8 大屋蓋廠房 B.該工法結(jié)合工程中的結(jié)構(gòu)形式，盡量利用原結(jié)構(gòu)作 為提升的上、下錨點，既方便安裝、拆卸，又不影響受 力，同時也降低了成本；通過分析和計算，合理選擇提升 點位，減少桁架提升引起的變形。 C.該工法通過一系列的測量和焊接措施，保證 了桁架地面拼裝和提升的高精度，實現(xiàn)了現(xiàn)場拼 裝

3、高強螺栓的順利穿過。 1.2 適用范圍 該工法適用于大跨度鋼屋蓋結(jié)構(gòu)、高層超高層鋼桁架 結(jié)構(gòu)等大型鋼結(jié)構(gòu)工程中： 圖1.9 鋼屋架為大跨度梭形桁架 A A 鋼結(jié)構(gòu)體型及面積較大， 空中組拼難度較大，層高 較高的鋼網(wǎng)架、鋼桁架構(gòu) 成的屋蓋結(jié)構(gòu)，如體育 場館、展覽中心、 影劇院等。 圖1.9 鋼屋架為大跨度梭形桁架 B B 鋼結(jié)構(gòu)跨度較大，單個桿件重量大，結(jié)構(gòu)剛性較好， 架空較高的鋼桁架構(gòu)成的支撐、梁、連廊（通廊）等。 C C 提升過程中的受力狀態(tài)與設(shè)計工況受力狀態(tài)相近， 可確保鋼結(jié)構(gòu)在結(jié)構(gòu)面或地面位置拼裝，能減少高 空作業(yè)，降低措施費用和安全風(fēng)險。 中國國家圖書館 中國國家圖書館 圖1.10 國

4、家圖書館 圖1.11 桁架全景圖片1 1.3工藝流程及操作要點 1.3.1 工藝流程 搭設(shè)提升工作平臺后安裝主桁架頂部的千斤頂及 其他設(shè)備，接著穿提升鋼絞線 圖1.12 桁架全景圖片2 1.4.1提升受力點（上、下錨點）的選擇 A 選取合理的提升點位， 應(yīng)盡量選擇原結(jié)構(gòu)支撐 點作為提升點，對于網(wǎng) 架、桁架混合結(jié)構(gòu)的大 屋蓋，提升點要選擇桁 架部位 。 1.4關(guān)鍵技術(shù) B 施工前要對提升工況 下大屋蓋的受力和變形 進行仔細(xì)的分析和計算， 在不發(fā)生大的變形情況 下，提升點不宜過多。 1.4.2提升油缸的選擇原則 1 提升千斤頂?shù)睦寐氏禂?shù)小于0.7。 2 鋼絞線安全系數(shù)大于5。 3 提升油缸數(shù)量滿

5、足提升平臺與鋼結(jié)構(gòu)本身 連接要求。 4 提升油缸在多項工程中得以應(yīng)用，并且實 踐證明是可靠的。 1.4.3鋼絞線及千斤頂安裝質(zhì)量控制措施 1 1 首先檢查提升支架的穩(wěn)定性，安全性。 2 2 將鋼絞線穿入提升千斤頂，緊好。 三千斤頂工作及固定 3 3 檢查千斤頂支座面焊渣是否清除干凈。 4 4 將千斤頂分別吊至提升點放好，必須平穩(wěn)牢固， 觀察每個千斤頂是否同時落在二個加勁板上。 四千斤頂工作及固定 6 6 將鋼絞線穿入下錨盤，檢查鋼絞線的行程方向有否干涉。 7 7 檢查腳手架在合攏時是否會發(fā)生干涉。 8 8 檢查桁架支架是否與桁架有連接的地方。 5 5 將下錨板點焊至桁架吊點上，其鋼絞線孔與上吊

6、板 鋼絞線孔垂偏應(yīng)小于1%。 1.4.4多點整體提升同步性控制 1 擬提升的結(jié)構(gòu)往往面 積大、結(jié)構(gòu)體系柔,故提 升點多，針對這種結(jié)構(gòu)體 系，在提升的過程中，必 須要保證各提升點的同步 性。 圖1.13 單提升點 2 為了達(dá)到同步提升的目的，同時在提升過程中,通過高精 度的測量監(jiān)控,隨時進行計算機整體連動調(diào)整或千斤頂單點 點動調(diào)整，使各個提升點同步進行提升。 3在提升過程中，各個提升點及測量處均設(shè)有人員配有對講 機，隨時進行協(xié)調(diào)調(diào)配。各個泵站油缸伸縮量和測量標(biāo)高 值統(tǒng)一匯總到總指揮臺，由總指揮臺分析研究后，作出下 一步提升命令。 圖1.15 四提升點 1.5整體提升合攏 1 1 提升到位后，鎖定

7、千斤頂，然后進行水平方向的調(diào)整 并加臨時固定，合攏時要先外側(cè)后內(nèi)側(cè)、先上弦后下 弦。如果標(biāo)高方向誤差較大，先對高點，后通過千斤頂 微調(diào)對低點；如果水平方向誤差大，通過倒鏈微調(diào) 達(dá)到規(guī)范要求。如果上、下弦接口高強螺栓錯位，采用 連接板單側(cè)打孔，即是“量體裁衣”。 2 2 提升到位后，在提升牛腿下方的鋼柱上焊接耳板， 用5t手拉葫蘆拉桁架調(diào)整位移，使其符合設(shè)計狀態(tài)， 并順利與鋼柱的牛腿合攏。合攏后測量整個桁架的 標(biāo)高和位移，記錄桁架最后的安裝值。通過以上測量 控制措施，鋼桁架合攏后非常理想，水平錯口小于 2mm，豎向錯臺小于2mm。 1.6桁架提升卸載 1.61.6. .1 1 桁架卸荷的前提條件

8、 A 相關(guān)的安裝焊接工作全部完成。 B 每個提升點兩邊的支撐或次桁架安裝完成。 C 各種施工資料齊備，經(jīng)四方驗收合格。 1.6.21.6.2 卸荷方法 卸荷過程中總的原則是： 要充分考慮到主桁架整體 穩(wěn)定性及系統(tǒng)均勻受力， 要求每個提升點與主桁架 相連的次桁架安裝完成后 才可以進行該提升點的卸 荷，卸荷分級卸載，每次 卸荷25%。 卸載 1.6.31.6.3 卸荷過程中的注意事項。 卸載 在卸荷時桁架兩邊各架一臺水平儀， 隨時對主桁架變形進行觀測， 若出現(xiàn)不正常（主桁架標(biāo)高偏差過大） 要及時報告技術(shù)及生產(chǎn)主管領(lǐng)導(dǎo)， 并停止作業(yè)，情況分析后，報監(jiān)理、 設(shè)計及業(yè)主單位，確定方案后，繼 續(xù)進行施工。

9、 每提升點卸荷要在一天內(nèi)完成， 并于12h后進行整體觀測。 1.7效益分析 采用傳統(tǒng)的高空安裝方法，都需要搭設(shè)安裝承重腳 手架。腳手架的租賃費及搭設(shè)拆除費較高，高空防護的 難度大、費用高。 采用地面拼裝、多點高精度整體提升的方法，降低了 勞動強度，提高了工作效率； 節(jié)約了大量的腳手架、也大大減少了高空防護的費用、 有效的降低了施工的危險性，減少了工程施工安裝周期， 加快了施工進度，縮短了工程的工期。 可降低成本、節(jié)約費用約3040%，節(jié)約工期1/3 1/4。 2 大面積大柱網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)滑架法 施工技術(shù) 大柱網(wǎng)大面積網(wǎng)架結(jié)構(gòu)在各種廠房屋面設(shè)計中越來 越多的被使用，此種網(wǎng)架多為平板結(jié)構(gòu)，由多個有規(guī)

10、律排列的鋼柱或混凝土柱支承，面積較大，自重較輕， 且施工工期較緊。 此種網(wǎng)架施工若采用滿堂架高空散裝法、吊裝法、 整體提升法、網(wǎng)架滑移法等施工方法在經(jīng)濟性和工期 上都不太合理。 本技術(shù)提出的大柱網(wǎng)大面積網(wǎng)架結(jié)構(gòu)滑架法施工 技術(shù)能很好地解決經(jīng)濟性和工期的問題。 圖2.1 單層（局部多層）鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)架 廠房 下圖網(wǎng)架投影面積為92352平方米。廠房為單層（局部 多層）鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)架，網(wǎng)架采用螺栓球節(jié)點，周邊及中間多 點柱支承，廠房呈長方形布置，長219m，寬402m。工程采 用本工法施工，質(zhì)量好，工期快，效果良好。 2.1 技術(shù)特點 2 質(zhì)量容易控制。網(wǎng)架安裝在類似滿堂腳手架的操作架上操作， 且操作架強

11、度、剛度、穩(wěn)定性都較好，各個跨距網(wǎng)架形成一個 穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)單元，誤差容易控制;一般采取從中間向兩邊滑移的 施工方法，可減少累積誤差。 1 節(jié)約成本。網(wǎng)架面積較大，施工時只需要搭設(shè)一個 跨距鋼管腳手架，大量節(jié)約成本。 3 安全能夠保證。雖然是在高空拼裝網(wǎng)架，但由于操作架大， 各操作架連接處設(shè)置有安全網(wǎng)，四周設(shè)置有欄桿， 操作風(fēng)險較小。 4 縮短施工工期。只需要搭設(shè)一個柱距面積的滑移架， 網(wǎng)架安裝完一塊，然后向前滑移操作架，再進行下一塊網(wǎng)架的安裝， 能夠提供多個工作面同時施工。節(jié)約操作架搭設(shè)時間， 加快網(wǎng)架安裝時間。 5 有效利用場地。材料堆放相對疏散，上料方便， 有效的利用了施工場地。 2.2 適

12、用范圍及工藝 2.2.1 適用范圍 適用于高度在20m以下、大柱網(wǎng)、大面積的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)安裝。 2.2.2 工藝原理 在網(wǎng)架安裝時，即在操作架上將網(wǎng)架直接安裝就位， 等一個單元安裝完畢后，滑移操作架，在牽引設(shè)備的帶 動下滑向下一個安裝單元，然后在滑移操作架上組裝第 二個單元的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，按此類推，逐步安裝完所有網(wǎng)架 結(jié)構(gòu)。 圖2.2 滑移架搭設(shè)過程一 1 首先鋪設(shè)滑移 用軌道，對軌道 的要求是平行、 平整、結(jié)實，要 求軌道下地基的 承載力達(dá)到 50kN/m2， 2 在軌道上搭設(shè)滑移操作架 3 在底座上搭設(shè)鋼管滑移操作架，要求滑移操作架結(jié) 實、穩(wěn)定、安全、可靠。 圖2.3 滑移架搭設(shè)過程二 4 滑移操

13、作架上滿鋪腳手片或木板，操作架下滿 鋪安全網(wǎng)，周邊設(shè)安全護攔， 圖2.4 滑移架搭設(shè)過程三 圖2.5 滑移搭設(shè)完成后 圖2.6 滑移架專用滑輪 網(wǎng)架安裝過程一 網(wǎng)架安裝過程二 圖2.7 網(wǎng)架安裝完成后 2.2.3 工藝流程放樣、設(shè)置滑軌、底座 滑移操作架搭設(shè) 安裝網(wǎng)架支座 邊安裝、邊測量 網(wǎng)架下弦網(wǎng)格安裝 一個跨距網(wǎng)架安裝完成 滑移操作架，進行下一塊網(wǎng)架安裝 網(wǎng)架腹桿安裝 網(wǎng)架上弦桿安裝 采用同樣的施工方法，直到網(wǎng)架安裝完成 2.2.4 施工流程示意圖 垂 直 剪 刀 撐 水 平 剪 刀 撐 滑 移 支 座 滑 移 方 向 柱 滑 移 平 臺 軌 道 （ 工 字 鋼 ） 滑 移 方 向 圖2.

14、8 滑移架平臺平面及立面布置示意圖 1 圖2.9 滑移架平臺立面布置示意圖 2 2.3 施工操作要點 2.3.1 放樣及軌道設(shè)置 放樣是為了使軌道的位置準(zhǔn)確及保證操作架的垂直度。 軌道采用工字鋼，為防止工字鋼軌道側(cè)翻，在工字鋼腹 板穿孔，用腳手架鋼管將相鄰兩個工字鋼連接在一起。 圖2.10 軌道（工字鋼）固定示意圖 滑輪采用專用滾輪，此滑輪兩邊設(shè)置有限位板，立桿 套在軸心上工作 圖2.11 滾輪示意圖 2.3.2搭設(shè)滑移操作架 1 滑移操作架搭設(shè)面積以一個柱距為一塊，當(dāng)由中央向兩邊 滑移安裝網(wǎng)架時，首先在中間搭設(shè)兩個柱距的滑移操作架， 搭設(shè)滑移操作架由多個腳手架基本單元組成，搭設(shè)時要根據(jù) 網(wǎng)架

15、高度事先計算好搭設(shè)尺寸。 圖2.12 操作架基本單元 2 根據(jù)所需搭設(shè)高度、面積及穩(wěn)定性要求，將基本單 元組成的操作架分為兩種；基本單元在四角各設(shè)置一 個滑輪，中間為懸空立桿，為了不使立桿在滑移過程 中產(chǎn)生下沉，在基本單元立面上必須設(shè)置格構(gòu)式承重 支架，并且在四周設(shè)置加強斜桿，特點是在基本單元 四周的斜桿與所有立桿交接的節(jié)點處，全部用扣件連 接牢固 。 圖2.13 基本單元斜桿立面布置圖 3 在地面設(shè)置墊板，將滑移架懸空立桿全部接長至已壓 實地面墊板上。墊板厚度50mm，接長鋼管至少跨過兩 層水平桿，且至少用三個扣件連接。 圖2.14 懸空立桿加長立面示意圖 2.3.3 第一單元網(wǎng)架安裝 圖2

16、.15 安裝第一單元網(wǎng)架 A 在網(wǎng)架安裝前，先進行支座復(fù)核， B 然后把安裝用的網(wǎng)架零部件提升到操作架上，并適 當(dāng)放置， C 應(yīng)特別防止零部件沿坡下滾下滑，零部件在工作平 臺面上不準(zhǔn)集中堆放，以免造成過大的集中荷載， D 零部件提升可采用汽吊、塔吊或卷揚機提升。網(wǎng)架 從支座開始安裝。 2.3.4 網(wǎng)架滑移到下一個單元 第一單元網(wǎng)架安裝完成，拆除操作架的接長立桿，通 過人工或在滑移架滑輪前設(shè)置倒鏈拉動架體向兩邊滑移， 滑移時滑移操作架上不準(zhǔn)站人和放置重物，且必須緩慢移 動，滑移架移動速度不超過1m/min。 圖2.16 滑移架向兩邊滑移一個柱距 網(wǎng)架 滑移方向 滑移方向 2.3.5 安裝第二單元

17、網(wǎng)架 網(wǎng)架滑移到位后，將下部懸空立桿接長至地面腳手板， 安裝第二單元網(wǎng)架。 圖2.17 安裝第二單元網(wǎng)架 網(wǎng)架 滑移方向 滑移方向 依此類推，直到網(wǎng)架安裝完成。 網(wǎng)架再次向兩邊滑移，再次安裝網(wǎng)架，依此類推， 直到網(wǎng)架全部安裝完成。 2.4 材料和設(shè)備 表2.1 主要設(shè)備表 序號機械種類型 號數(shù) 量 1汽車吊QY16或QY251 2扳手普通扳手20 3腳手架鋼管483.5若干 4工字鋼滑軌I20a若干 5滑輪/自制 6水準(zhǔn)儀DZS3-1/AL3321臺 7電子經(jīng)緯儀DZJ-31臺 8測力扳手/2把 9全站儀GTS-3321臺 2.5 質(zhì)量控制 2.5.1滑移架搭設(shè)質(zhì)量控制要點 表2.2 操作架搭

18、設(shè)檢查方法及允許偏差表1 項 次 項 目 技術(shù) 要求 允許偏 差a(mm) 示 意 圖 檢查方 法與工 具 地 基 基 礎(chǔ) 表面堅實平整 觀察 排水不積水 墊板不晃動 底座 不滑動 不沉降-10 注意： 清除搭設(shè)場地雜物，平整搭設(shè)場地， 場地平整要求高差150mm，并使 排水暢通。搭設(shè)技術(shù)要求、允許偏差 和檢查方法如下表 。 立 桿 垂 直 度 最后驗收垂 直度2080 100 用經(jīng)緯 儀或吊 線和卷 尺 下列腳手架允許水平偏差（） 搭設(shè)中檢查偏 差的高度 （） 總高度 504020 H2 H=10 H=20 H=30 H=40 H=50 7 20 40 60 80 100 7 25 50 7

19、5 100 7 50 100 中間檔次用插入法 項 次 項 目 技術(shù) 要求 允許偏 差a(mm) 示 意 圖 檢查方 法與工 具 表2.3 操作架搭設(shè)檢查方法及允許偏差表2 間 距 步距 縱距 橫距 20 50 20 鋼板尺 縱 向 水 平 桿 高 差 一根桿 的兩端 20 水平儀或水平 尺 同跨內(nèi) 兩根縱 向水平 桿高差 10 表2.4操作架搭設(shè)檢查方法及允許偏差表3 項 次 項 目 技術(shù) 要求 允許 偏差 a(mm) 示 意 圖 檢查方法與工 具 2.5.2網(wǎng)架安裝誤差控制與消除 網(wǎng)架安裝過程中必須時刻測量和控制網(wǎng)架的安裝誤 差，同時網(wǎng)架在安裝過程中還必須注意以下幾點： 1 每榀網(wǎng)架的下弦

20、、上弦及節(jié)點安裝前，均應(yīng)用水準(zhǔn) 儀、鋼卷尺測量高度、水平度、幾何尺寸、撓度，做到 每榀合格，整體合格。 2 每安裝三到五榀再作一次全方面復(fù)檢，以利發(fā)現(xiàn)問 題及時處理，不使安裝誤差積累。 3 整體安裝后，作一次全面檢查和測量，確保不留下 任何問題。 4 第一單元網(wǎng)架安裝完成，等驗收合格后，方可以滑 移操作架；在安裝第二單元時，應(yīng)對前一單元最后一 榀網(wǎng)架進行測量，控制尺寸，以控制網(wǎng)架的累積誤差。 2.6 經(jīng)濟效益 此法施工技術(shù)的經(jīng)濟效益主要體現(xiàn)在節(jié)省腳手架的費用和 加快施工進度帶來的經(jīng)濟效益，下面是上海某項目采用普通滿 堂腳手架高空散裝方案和本工法安裝方案的經(jīng)濟性比較表 。 表2.5 滿堂腳手架高

21、空散裝法與本工法的經(jīng)濟性比較 評價內(nèi)容本工法安裝滿堂腳手架高空散裝法 腳手架用量1445噸5960噸 滑輪、軌道2萬0 鋼管租賃費91萬620萬 搭設(shè)費34萬120萬 架子滑移費4萬0 工期效益縮短工期60天0 合計131萬740萬 可見，采用本施工工法具有較好的經(jīng)濟性和工期效益。 3 管桁架鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù) 圖 桁架節(jié)點 本節(jié)通過某個活動廣場工程鋼結(jié)構(gòu)管桁架的安裝過程， 著重講述在異型大跨度雙曲線管桁架安裝施工過程中遇到 的問題以及解決方案。 本鋼結(jié)構(gòu)框架結(jié)構(gòu)由10榀主桁架、20榀次桁架、水平 支撐等構(gòu)件組成。構(gòu)件形式主要是圓管。外封閉為玻璃幕 墻，上部封閉為膜結(jié)構(gòu)，整體造型新穎別致，與周圍景

22、色 合一。 圖2 異型大跨度雙曲線管桁架 3.1 施工難點 1、構(gòu)件尺寸及形狀 本工程主桁架為倒三角形桁架，次桁架為正三角形桁架， 且主桁架為上拱倒三角桁架。 圖3 異型大跨度雙曲線管桁架 2、測量工作復(fù)雜 鋼構(gòu)件制作及安裝控制由三維坐標(biāo)點控制，為保證 順利安裝，制作及安裝過程中測量全程跟蹤。 3、可開啟式活動屋架的安裝與卸載 由于可開啟式活動屋架結(jié)構(gòu)的特殊性以及臺車廠家 無法預(yù)先提供臺車，因此安裝GJ3、5桁架時無法生根， 需要設(shè)置若干承重支點（如承重腳手架，承重平臺等） 以及以后對承重支點的卸載工作。 圖4.4 桁架承重支點圖 4、構(gòu)件數(shù)量多、構(gòu)件堆放需按指定位置，以便于 構(gòu)件的安裝。 5

23、、現(xiàn)場焊接 本工程現(xiàn)場主要焊接為管對接和管相貫焊接， 以及矩形管和圓管的相貫，基本上都是高空全位置 焊接。 3.2 施工方法 1、屋面桁架安裝采用50t汽車吊作為安裝主吊機，隨時調(diào) 遣25t、16t汽車吊協(xié)助安裝?？紤]局部吊裝困難，需要采 用100t噸位的吊車。 2、鋼桁架在工廠整體預(yù)拼裝制作，然后分段，運至現(xiàn)場 高空組拼。 3、安裝要求 工廠將桁架分段制作，桁架GJ1、2、3、4、5均分五 段運至現(xiàn)場，現(xiàn)場再高空吊裝就位。次桁架工廠制作成整 體，現(xiàn)場高空吊裝就位。 3.3 施工流程 安裝準(zhǔn)備 桁架安裝 桁架微調(diào)次桁架安裝焊接 UT探傷 除銹、刷漆、 噴防火涂料 檢 驗 本工程鋼結(jié)構(gòu)分布比較對

24、稱，但桁架結(jié)構(gòu)較異 性，總體順序都需遵循“先主桁架后次桁架”的原 則對桁架進行安裝。 （1） 對于GJ5 圖4.5 桁架卸載點位置圖 此靠近舞臺部分的支撐 點放在西面的混凝土上 3.4 鋼結(jié)構(gòu)卸載設(shè)置要求 對于桁架GJ3、5每榀桁架設(shè)置3各卸載點。卸載點兩端為離支座 最近的節(jié)點下方，另一個卸載點為現(xiàn)場拼接位置。 （2） 對于GJ3 此靠近舞臺部分的 支撐點放在西面的 混凝土上 （3）一側(cè)的GJ3、5主桁架及之間的次桁架總重量不超過70T,對于卸 載點全部采用螺旋式20T的千斤頂作為卸載工具。 圖6 桁架卸載點位置圖 （4）對于卸載部位細(xì)部節(jié)點 A 慢慢調(diào)節(jié)千斤頂，使桁架上的法蘭靠近臺車上的固定

25、法蘭 調(diào)整桁架上的法蘭，穿入螺栓 b初擰：對稱旋緊螺母，擰緊至80 c完全卸載支座部分的支撐點 d終擰：擰緊螺母。 圖4.8 支座卸載示意圖二 圖4.7 腳手架示意圖 桁架下弦 千斤頂 枕木 胎架 支座卸載圖一 3.5 結(jié)論 異型管桁架結(jié)構(gòu)作為一種新型的結(jié)構(gòu)形式，越 來越廣泛地在車站、機場以及大型公共場所等得到 應(yīng)用。此類結(jié)構(gòu)的安裝過程如果解決了安裝順序、 卸載設(shè)置、吊車站位等主要難題，就能夠成功施工 和安裝。 4 鋼結(jié)構(gòu)焊接施工新技術(shù) 4.1 Q390高強度厚鋼板焊接技術(shù)研究與應(yīng)用 在建筑中遇到的Q390高強度結(jié)構(gòu)鋼焊接性、焊接接頭的裂紋傾向、Q390 高強度結(jié)構(gòu)鋼大拘束度應(yīng)力狀況等問題，因

26、此，南京南站站房工程上， Q390 厚鋼板的焊接技術(shù)是本工程的難點， 圖1 京滬高鐵南京南站站房 1）填補和完善了Q390 高強度結(jié)構(gòu)鋼的焊接性工作。 2）明確了不同焊接材料對焊接接頭產(chǎn)生裂紋的傾向。 3）得到大型栓焊鋼結(jié)構(gòu)焊接接頭的應(yīng)力狀態(tài)分布情況的參 考數(shù)據(jù)。 4）制定出適合Q390 高強度結(jié)構(gòu)鋼的焊接的工藝評定，合理 制定了圓管柱組裝焊接工藝，為工程順利施工提供了保障。 該項目的研究成果已應(yīng)用于京滬高鐵南京南站站房建設(shè)， 并可以應(yīng)用于建筑等行業(yè)工程建設(shè)的相關(guān)領(lǐng)域。 4.1.1 項目的研究特點 4.1.2 主要技術(shù)創(chuàng)新點 1）研究完成的Q390材料焊接連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變產(chǎn)物圖，填 補和完善了Q3

27、90高強度結(jié)構(gòu)鋼的焊接性工作，為Q390 高強度結(jié)構(gòu)鋼在建筑行業(yè)的使用提出了技術(shù)理論依據(jù)。 2）采用甘油法對實芯、藥芯兩種焊接材料在不同焊接 條件下的擴散氫含量進行了測試。 4.2 Q390CQ390C 厚壁高強鋼圓管柱組裝焊接技術(shù) 4.2.1 Q390 厚鋼板預(yù)熱溫度 針對這種厚板先進行斜 Y 型試驗，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)下料試板要求的尺寸， 并進行機加車間刨削加工，組對時間隙必須為 20.2，采用 CO2 氣體 保護焊，手工焊和埋弧焊三種焊接方法分別對其采用不同預(yù)熱溫度進行 焊接。組對型式如下圖所示： 圖2 組對型式 先焊接拘束焊縫，然后焊接試驗焊縫。 結(jié)合通過計算得到的預(yù)熱溫度范圍，最終確定工藝的預(yù)

28、熱溫 度:60mm的Q390C板的焊接預(yù)熱溫度150C。 圖3 焊縫分布 4.2.2 Q390 厚鋼板的焊后處理方法 1 為防止急冷進行焊后加熱（如火焰加熱）。 2 焊后熱處理對焊縫與焊接接頭冷卻速度的降低可促進 氫的逸出、避免出現(xiàn)硬度升高，改善焊接接頭的性能。 3 而為防止低溫裂紋而進行的后熱，主要是促進氫能在 焊接區(qū)被充分的排除。 4.2.3 Q390 厚鋼板圓管柱組裝焊接工藝 南京南站采用的Q390C的管柱均為梁貫通，上、下雙層梁， 圓管柱中有上、下兩個環(huán)板，結(jié)構(gòu)復(fù)雜： 1 應(yīng)從設(shè)計坡口著手，對接焊縫坡口設(shè)計成 X 型； 2 里大外小，里口便于焊接，外口一層，埋弧焊蓋面； 3 角焊縫設(shè)計

29、坡口形式為 K 型，避免了用單 V 或單 K 所 帶來的應(yīng)力集中。 4.2.4 上下環(huán)板分別預(yù)制 1）將環(huán)板內(nèi)的短管先與四塊對稱隔板組裝好，外隔板與圓 管連接的應(yīng)力集中處開 R=80mm 的過焊孔。 圖4 短管與對稱隔板的組裝圖 2）組裝好的短管與放于地面的下底板點焊組裝。 圖5下底板點焊坡口圖 圖6 短管與下底板點焊組裝圖 3）上蓋板蓋好后，先將4塊隔板與下底板和圓管兩邊圍焊，與上蓋 板的焊縫先不焊接，作為釋放應(yīng)力焊縫，焊接過程中 a、b 兩組焊縫 要求對稱施焊。焊接上下兩條主環(huán)縫，先焊內(nèi)側(cè)，再從外側(cè)清根。 圖7 隔板與下底板和圓管兩邊焊接圖 4） 5）主環(huán)縫探傷合格后將4塊剩余外隔 板和8

30、塊內(nèi)隔板，裝配焊接，對稱施 焊。4 塊外隔板的坡口見下圖。 圖8 外隔板坡口圖 圖9 八塊內(nèi)隔板的坡口圖1 a上環(huán)板的內(nèi)隔板全熔透，需要探傷b下環(huán)板內(nèi)隔板半熔透 C 上環(huán)板坡口帶墊板 d 下環(huán)板坡口圖 圖10 八塊內(nèi)隔板的坡口 6）上下兩個環(huán)板焊接完成后，進行整體熱處理，溫度 620- 660/150min，之后將下環(huán)板與中間短管組裝焊接。 圖11 下環(huán)板與中間短管組焊示意圖 1）雙腹梁牛腿預(yù)制與組裝 預(yù)制牛腿時， 應(yīng)先把牛腿內(nèi)十字焊縫 的一條焊完， 然后組裝牛腿， 組焊時需對稱焊。 4.2.5 牛腿的預(yù)制 圖5.12 雙腹梁牛腿示意圖 當(dāng)板厚T不同時。 T16182030 H78914 鈍邊

31、都為2mm。 圖5.13 C1、C2坡口示意圖 C7C19(CP)：坡口如右圖所示，帶墊板， 組對間隙9mm，角度30，焊腳高度不小于 10mm。焊接過程中，當(dāng)焊縫寬度大于10mm時， 需要采用多層多道焊接。 C19處的折彎板與 圓管連接的相貫坡口，需要由技術(shù)部數(shù)控下 料。 C3、C4(CP): 坡口深 1415mm，鈍邊02mm，焊 腳高度不小于10mm。 圖14 C3、C4 坡口示意圖 圖15 C5、C6坡口示意圖 C20(CP)：坡口如左圖5.16所示， 帶墊板，組對間隙9mm，角度 30，焊腳高度不小于10mm。 圖16 C20 坡口示意圖 2） 箱型牛腿的預(yù)制與組裝 圖17 箱型牛腿

32、預(yù)制示意圖 圖18 C1、C4、C5坡口示意圖 C1、C4、C5(CP)：坡口如圖5.18所示， 20mm隔板兩邊 切割9mm，角度45，鈍 邊02mm。 C8(CP)：坡口如圖5.19所示， 帶墊板，組對間隙9mm，角度 30，焊腳高度不小于10mm。 圖5.19 C8 坡口示意圖 C2、C3、C6、C7(CP)：此處箱型蓋板有三種厚度，分別為25mm， 36mm，50mm。 對厚度25mm和36mm 的蓋板，如下圖（a）進行單邊切割， 帶墊板，間隙9mm，角度30。對厚度為50mm的蓋板，如下圖（b）進行 雙邊切割，帶墊板，間隙9mm，角度30。 圖20 C2、C3、C6、C7 坡口示意圖

33、 4.2.5 管柱的組焊 1）組裝上環(huán)板與最上方短管 圖5.21 上環(huán)板與最上方短管組裝示意圖 標(biāo)注X處的坡口里大外小，此處坡口由 下料班在卷圓前開好。此處板厚大，焊 接時從點焊開始就需要對稱施焊，要求 采用多層多道焊和退段焊，要求用實芯 焊絲打底，避免用藥芯焊絲打底。 2）組裝下方長管 圖5.22 下方長管組裝示意圖 此處坡口里大外小，焊接時從點焊開始就需要對稱施焊， 要求采用多層多道焊和退段焊，要求用實芯焊絲打底，避免 用藥芯焊絲打底。 3）組裝上環(huán)板 圖5.23 上環(huán)板組裝示意圖 4）焊接其他連接板及吊耳 圖5.24 吊耳組裝示意圖 圖中Y處板厚為20mm，為角焊縫，焊腳高度不小于12m

34、m。 Z處坡口處，當(dāng)板厚T不同時，鈍邊都為2mm。焊腳高度不小于10mm。 T2830 H1314 板厚不同時，Z 處坡口尺寸 圖25 Z處坡口圖 4.3 國家體育場鋼結(jié)構(gòu)埋設(shè)件壓力埋弧焊新工藝的 開發(fā)與應(yīng)用 4.3.1 鋼結(jié)構(gòu)埋設(shè)件 圖26鋼結(jié)構(gòu)埋設(shè)件圖 4.3.2 焊機改造 由于普通鋼筋沒有鋁制引弧結(jié)，而且瓷套保護套只適用于較小直徑 （12mm）的栓釘以不能直接用于鋼筋的焊接， 同時也不滿足設(shè)計要求。 為此做了以下改造。 圖5.27 焊機改造件圖 4.3.3 焊接工序設(shè)計 鋼筋下料鋼筋端口打磨及倒角鋼板定位焊機電壓及 電流的調(diào)整鋼筋上槍調(diào)整鋼筋伸出長度調(diào)整提升高 度中心對正焊劑填充焊接空冷

35、焊渣清除力學(xué) 性能試驗（與母材等強為合格）。 圖28 鋼筋提升、下壓高度與時間相對示意圖 焊接過程結(jié)束，維持 4s 以 上時間，等待焊縫成形后方可 打開焊劑盒，將T形螺紋釘?shù)?錨板移出焊槍夾持部位后方可 打開焊劑盒，移開焊槍，回收 焊劑（清理焊渣）待下次重復(fù) 使用。整個焊接過程約 2min。 4.3.4 拉伸試驗 圖29 拉伸試驗圖 根據(jù)拉伸試驗結(jié)果可知完全符合設(shè)計規(guī)范要求，達(dá)到與母材等強。 表1 接伸試驗結(jié)果 圖5.30焊縫與鋼板之間無缺陷圖 4.3.5 宏觀金相 采取與焊接方向垂直的截面為試驗面，將該試驗面冷加工磨削后，再 手工精磨拋光，并用硝酸水溶液腐蝕。經(jīng)過觀察，焊縫與鋼板之間無缺陷

36、4.3.6 工程應(yīng)用 國家體育場有500多個埋設(shè)件，1萬多接頭全部按 此焊接工藝進行指導(dǎo)焊接，施工過程中對T形接頭進 行抽檢40多件，全部試驗合格。目前，國家體育場鋼 結(jié)構(gòu)柱已經(jīng)全部安裝完畢，每根柱重量達(dá) 700 多噸， 沒有發(fā)生因埋設(shè)件焊接質(zhì)量而引起的柱子安裝變形。 4.4 鋼管的焊接工藝 鋼管工程現(xiàn)場焊接主要采用CO2氣體保護焊、手工電 弧焊兩種方法。主要使用焊接及檢測設(shè)備示意圖如下： 等離子切割機栓釘焊接機CO2電弧焊焊機手工電弧焊焊機 紅外線測溫儀半自動切割機空壓機焊條烘箱 焊條保溫筒 CO2電弧焊槍 及焊接割槍 碳弧氣刨槍等離子切割槍 二氧化碳流量計、氧氣 減壓器及乙炔減壓器 焊接檢

37、驗尺 焊縫檢測工具箱超聲波探傷儀 4.4.1 鋼管的制管成型工藝流程 4.4.2 卷制鋼管縱縫的焊接工藝 （1）鋼管的定位焊接 a 板邊錯邊量和焊縫間隙； b 定位焊時不得用短弧焊進行定位，定位前用火焰 預(yù)熱到120-150； c 定位焊長度不小于60mm，間距300mm左右； d 定位焊條用3.2，焊縫高度不大于8mm，且不得 小于4mm。 縱縫伸臂焊接中心焊接示意圖 專用縱縫焊接胎架焊接示意圖 （2）鋼管的縱縫焊接 焊接方法:筒體焊接采用在筒體自動焊接中心或在專用自動焊接胎 架上進行，筒體內(nèi)外側(cè)均采用自動埋弧焊進行焊接， 焊接順序：先焊內(nèi)側(cè)，后焊外側(cè)面。 圖5.31 鋼管的縱縫焊接圖1 焊

38、前裝好引熄弧板，并調(diào)整焊機機頭，準(zhǔn)備焊接。 焊前預(yù)熱,隨時用測溫儀和溫控儀測量控制加熱溫度 。 按焊接工藝評定的參數(shù)調(diào)整焊接工藝參數(shù) 圖5.32 鋼管的縱縫焊接圖2 由于厚板從卷制到成型的過程中，產(chǎn)生的拘束應(yīng)力非常大，將 直接導(dǎo)致鋼板的硬度增大，使材料塑性降低，鋼材可焊性降低，焊 接后在焊縫熱影響區(qū)易產(chǎn)生微裂紋。 （3）防止筒體焊接產(chǎn)生微裂紋的措施 圖33 焊縫熱影響區(qū)微裂紋 圖34 焊接補強圖 圖35 焊接補強圖 設(shè)計針對關(guān)鍵部位做焊縫試驗,對試件進行金相分析, 以獲得有關(guān)重要的焊接參數(shù)和數(shù)據(jù)； 嚴(yán)格按厚板焊接要求進行焊接； 進行焊后熱處理，用電加熱的方法對焊縫進行消氫處理。 （4）焊接應(yīng)力的消除 超聲沖擊（UIT） 經(jīng)對鋼結(jié)構(gòu)件進行超聲 波震動消應(yīng)力測試，焊 接殘余應(yīng)力的消除率可 達(dá)75%以上。 保證筒體焊縫不致產(chǎn)生裂紋是最重要的，采取以下 措施進行施工。 圖36超聲波震動圖 4.4.3 鋼管段節(jié)對接接長和對接環(huán)縫的焊接 環(huán)縫焊接順序：先焊筒體內(nèi)側(cè)焊縫，外側(cè)清根后 再焊筒體外側(cè)焊縫。