體育場鋼結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量控制重點(diǎn)難點(diǎn)分析

體育場鋼結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量控制重點(diǎn)難點(diǎn)分

析摘要：通過對(duì)某體育館鋼結(jié)構(gòu)施工難點(diǎn)和質(zhì)量控制重點(diǎn)分析，提出了“分區(qū)施工、流水作業(yè)，先主后次、內(nèi)外進(jìn)行，地面拼裝、分段吊裝，分步卸載、穩(wěn)步成型”的施工思路，有效解決了該工程工期緊、場地小、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、精度高等難題，施工質(zhì)量滿足設(shè)計(jì)和規(guī)范要求。關(guān)鍵詞：鋼結(jié)構(gòu)；桁架；焊接；質(zhì)量控制；拼裝精度前言：大型場館項(xiàng)目施工過程復(fù)雜、難度高，每一個(gè)施工環(huán)節(jié)都至關(guān)重要，任何部位施工工藝處理不當(dāng)位都會(huì)產(chǎn)生通病且有可能引發(fā)質(zhì)量事故，本人結(jié)合親身經(jīng)歷的體育場在建項(xiàng)目，鋼結(jié)構(gòu)施工時(shí)對(duì)質(zhì)量控制的要點(diǎn)做如下分析。工程結(jié)構(gòu)概況該體育場設(shè)計(jì)規(guī)模為3萬人，其上部鋼結(jié)構(gòu)為鋼結(jié)構(gòu)罩棚，呈弧形狀，東西高、南北低，覆蓋看臺(tái)觀眾席（如圖1）。體育場屋蓋罩棚結(jié)構(gòu)采用鋼結(jié)構(gòu)體系，南北長260m，東西長218m，整體成馬鞍型，其中東西向罩棚頂部標(biāo)高為40.5m，南北處罩棚頂標(biāo)高為37.5m。屋蓋由30組花瓣主桁架、環(huán)向桁架、封邊桁架、徑向桁架、環(huán)向系桿、單層網(wǎng)殼組成個(gè)受力的整體。屋蓋罩棚通過成品鑄鋼鉸支座和斜撐支承在看臺(tái)柱柱頂，其中花瓣主桁架柱腳均落于5.9m標(biāo)高混凝土樓層上結(jié)構(gòu)30棉花瓣主桁架為主受力結(jié)構(gòu)，環(huán)桁架將主桁架連成整體，通過封邊桁架形成整體，單層網(wǎng)殼和環(huán)向系桿為金屬屋面支撐主體結(jié)構(gòu)，將屋面荷載傳遞至下部懸挑桁架及主桁架，再傳遞至下部基礎(chǔ)。屋蓋罩棚桿件形式主要為三角桁架+平面桁架+單側(cè)網(wǎng)殼，桿件均采用圓形鋼管。主結(jié)構(gòu)材質(zhì)為Q355B，最大板厚60mm。圖1：體育場鋼結(jié)構(gòu)BIM模型鋼結(jié)構(gòu)工程施工重點(diǎn)難點(diǎn)2.1工程施工難點(diǎn)本工程體育場結(jié)構(gòu)整體成馬鞍型，造型獨(dú)特，桿件空間定位，構(gòu)造復(fù)雜，局部位置存在鋼結(jié)構(gòu)雙曲構(gòu)件，主要分布在花瓣主桁架弦桿上，其外形特點(diǎn)決定了其在生產(chǎn)過程中加工制作的技術(shù)難度。解決措施：配備充足的產(chǎn)能，合理選擇彎孤加工工藝，曲率、直徑比大于30(S/DN30)采用冷彎工藝，曲率、直徑比小于(S/DV30)采用熱彎工藝；增強(qiáng)鋼管彎孤精度控制；加強(qiáng)尺寸精度檢驗(yàn)。體育場外部施工作業(yè)場地受限，未形成環(huán)形施工道路場地，與相鄰單位工程(體育館)銜接部位，土建結(jié)構(gòu)限制吊車行走，外側(cè)施工吊裝作業(yè)半徑大，使得施工較為困難。解決措施：結(jié)合場地條件和結(jié)構(gòu)形式，采用內(nèi)外場地結(jié)合施工。西側(cè)屋蓋罩棚采用大型履帶吊整體在場內(nèi)拼裝和吊裝，東側(cè)場地較好采用吊機(jī)，場內(nèi)、場外組合吊裝。本工程桁架數(shù)量多，類型復(fù)雜，特別是花瓣主桁架，雙曲造型，拼裝精度控制要求高，同時(shí)場內(nèi)場地有限，拼裝施工大部分在場內(nèi)進(jìn)行作業(yè)，場地緊張;此外現(xiàn)場不同專業(yè)交叉施工影響大，合理規(guī)劃構(gòu)件堆場和拼裝場地是保證桁架拼裝的關(guān)鍵。解決措施：根據(jù)總包現(xiàn)場平面布置和施工方案，做好鋼結(jié)構(gòu)施工部署，制定詳細(xì)合理的各專業(yè)交叉和穿插施工計(jì)劃，保證不同專業(yè)施工作業(yè)面和堆場合理搭接，施工過程中做好堆場動(dòng)態(tài)調(diào)整和場地移交工作；對(duì)拼裝場地進(jìn)行壓實(shí)、平整和硬化處理，并鋪設(shè)鋼板保證拼裝過程基礎(chǔ)的穩(wěn)定性，同時(shí)設(shè)置高度可調(diào)節(jié)的拼裝胎架，在桁架整體焊接前進(jìn)行調(diào)整；本項(xiàng)目存在大量的平面桁架，部分寬度較小桁架采用工廠組拼方式，整棉出廠保證了拼裝精度和現(xiàn)場進(jìn)度。焊接點(diǎn)多、焊接量大，如何組織焊接施工，保證全部焊接施工質(zhì)量達(dá)到規(guī)范要求，是現(xiàn)場焊接質(zhì)量控制的重點(diǎn)。同時(shí)，本工程高空焊接作業(yè)多，桁架嵌補(bǔ)桿件和網(wǎng)殼分塊安裝對(duì)接均為高空、懸挑臨邊施工，焊接作業(yè)條件復(fù)雜，如何設(shè)計(jì)高空焊接作業(yè)平臺(tái)，保證焊接施工條件，是現(xiàn)場焊接控制質(zhì)量重點(diǎn)。如何控制焊接變形、消除殘余應(yīng)力、防止層狀撕裂和焊接缺陷是現(xiàn)場焊接質(zhì)量控制的重難點(diǎn)。此外，海南雨季為4-9月，年平均相對(duì)濕度為78%，雨季持續(xù)時(shí)間長，空氣濕度大對(duì)焊接質(zhì)量控制不利，如何保證雨季、潮濕天氣焊接質(zhì)量，是現(xiàn)場焊接質(zhì)量控制的重難。解決措施：工程開工前做好焊接工藝評(píng)定工作，對(duì)參加本項(xiàng)目焊接人員進(jìn)行統(tǒng)一技術(shù)培訓(xùn)并實(shí)操測試，實(shí)操測試在施工現(xiàn)場執(zhí)行，實(shí)操測試的環(huán)境需與現(xiàn)場實(shí)際施工環(huán)境相同，包括焊接防護(hù)措施均與現(xiàn)場相同，實(shí)操的焊接位置、焊接坡口、預(yù)留間隙、焊接板厚、材質(zhì)等與項(xiàng)目內(nèi)容相近。在焊接施高峰期，利用在周邊省市的勞務(wù)儲(chǔ)備力量，抽調(diào)足量優(yōu)秀焊工參與本項(xiàng)目施工。高空嵌補(bǔ)桿件焊接施工用我企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)焊接吊籃，吊籃掛設(shè)完成后需經(jīng)安全管理人員驗(yàn)收后使用。在桁架下弦滿鋪安全網(wǎng)，拉設(shè)安全繩，提高焊接操作人員安全性。為了減少焊接收縮應(yīng)力，讓焊接的收縮變形始終可以自由釋放，對(duì)邊桿件大截面對(duì)接焊縫安排3名焊工對(duì)稱等速焊接。焊接順序的選擇應(yīng)考慮焊接變形的因素，盡量采用對(duì)稱焊接，對(duì)焊接變形量大的部位應(yīng)先焊，焊接過程中要平衡加熱量，減少焊接變形的影響。雨季室外焊接時(shí)，為了保證焊接質(zhì)量，雨天室外施焊部位搭設(shè)防雨棚，沒有防雨措施不得施焊。焊條在使用前須用烘箱烘焙，適當(dāng)烘焙溫度降低焊條的含氫量。焊中或焊后進(jìn)行脫氫處理（把焊件加熱到一定的溫度，促使氫擴(kuò)散外溢）。（5）體育場為大懸挑鋼結(jié)構(gòu)體系，大懸挑鋼結(jié)構(gòu)在荷載和自身重量作用下產(chǎn)生變形，導(dǎo)致鋼結(jié)構(gòu)制作與安裝尺寸有所變化。體育場長達(dá)260m，周長約750溫度效應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)變形影響較大解決措施：通過對(duì)結(jié)構(gòu)施工過程進(jìn)行計(jì)算分析得到自重和荷載作用下的變形值，在深化設(shè)計(jì)階段對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行預(yù)變形處理，保證后續(xù)的安裝精度。在結(jié)構(gòu)南北兩側(cè)設(shè)置兩道合攏縫，減小溫度對(duì)施工精度的影響。合理進(jìn)行桁架分段，合理布置吊裝支撐胎架，確定合理的安裝順序及焊接順序，減少因安裝順序或焊接順序不當(dāng)造成的桁架異常變形。施工質(zhì)量控制措施3.1分區(qū)施工、流水作業(yè)，先主后次、內(nèi)外進(jìn)行本工程罩棚鋼結(jié)構(gòu)系統(tǒng)呈橢圓形，且總體沿X、Y軸對(duì)稱。根據(jù)工程結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和罩棚鋼結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的布置情況，現(xiàn)場安裝時(shí)，按東區(qū)和西區(qū)兩個(gè)施工區(qū)段順時(shí)針推進(jìn)施工。整體采用分區(qū)安裝、分區(qū)卸載的方式進(jìn)行連續(xù)流水作業(yè)。桁架采用搭設(shè)支撐架分段吊裝，網(wǎng)殼采用分塊吊裝施工。東西區(qū)整體安裝完成時(shí)，保留合攏縫附近臨時(shí)支撐，待罩棚鋼結(jié)構(gòu)全部安裝完畢后再進(jìn)行整體合攏。根據(jù)罩棚鋼結(jié)構(gòu)的布置情況和結(jié)構(gòu)形式，各個(gè)區(qū)域流水施工時(shí)，按照先措施后結(jié)構(gòu)、先支撐柱與主桁架，后環(huán)桁架、次桁架及其他次結(jié)構(gòu)的順序，內(nèi)、外同時(shí)進(jìn)行施工。為增加施工作業(yè)面，提高大型吊車的使用效率，加快施工進(jìn)度，實(shí)際施工時(shí)，內(nèi)圈分五大施工作業(yè)線：即桁架地面拼裝作業(yè)線、支撐胎架加工與安裝作業(yè)線、主桁架安裝作業(yè)線、次桁架及其他屋面構(gòu)件安裝作業(yè)線、高空焊接作業(yè)線。外圈也分五大施工作業(yè)線：即桁架地面拼裝作業(yè)線、邊桁架及支撐柱安裝作業(yè)線、主桁架肩部段與外環(huán)桁架安裝作業(yè)線、立面網(wǎng)格安裝作業(yè)線、高空焊接作業(yè)線。3.2地面拼裝、分段吊裝，分步卸載、穩(wěn)步成型考慮到罩棚鋼結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式及各構(gòu)件之間的節(jié)點(diǎn)構(gòu)造，經(jīng)過分析現(xiàn)場就近搭設(shè)拼裝胎架，地面拼裝，每個(gè)花瓣主桁架分4段進(jìn)行吊裝，每個(gè)花瓣中的網(wǎng)殼分2塊吊裝，高空成型。為確保體系穩(wěn)定，鋼結(jié)構(gòu)安裝前，進(jìn)行了電腦模擬計(jì)算，設(shè)計(jì)承載力滿足施工荷載及便于施工操作的臨時(shí)支撐塔架，待整個(gè)罩棚鋼結(jié)構(gòu)安裝、焊接完畢后再分區(qū)、分級(jí)分步卸載，確保罩棚鋼結(jié)構(gòu)體系的穩(wěn)步成型。3.3拼裝精度保證措施根據(jù)現(xiàn)場施工條件和起重條件，空間桁架采用正拼，平面桁架采用平拼。拼裝胎架間距不宜過大，以保證桁架在拼裝過程中有足夠的支撐點(diǎn)，避免桁架因自重變形而影響拼裝精度。胎架下部地面必須平整壓實(shí)。拼裝胎架位置需避開焊接接點(diǎn)的位置，最小高度。桁架上下弦對(duì)接處，在工廠制作時(shí)預(yù)留3mm左右焊接收縮余量，同時(shí)裝設(shè)內(nèi)襯板，以保證對(duì)接光滑，焊縫平整。拼裝完畢后焊接前應(yīng)進(jìn)行全面的尺寸檢查，避免拼裝過程中因地基的局部沉降而影響拼裝精度，如發(fā)現(xiàn)個(gè)別點(diǎn)位出現(xiàn)偏差，應(yīng)采用千斤頂和斜坡墊進(jìn)行調(diào)整。焊接前對(duì)拼裝構(gòu)件進(jìn)行檢驗(yàn)，特別是坡口質(zhì)量檢查，確保坡口間隙和坡口角度符合設(shè)計(jì)及焊接要求。焊接時(shí)，實(shí)施多人對(duì)稱焊接，焊接量大的部位應(yīng)先焊接，最大限度減少焊接變形。桁架拼裝結(jié)束后，應(yīng)進(jìn)行外形尺寸檢查，以作為安裝就位的依據(jù)和后續(xù)桁架拼裝的參照依據(jù)，避免誤差累積。由于主桁架分段進(jìn)行拼裝，故必須嚴(yán)格控制分段點(diǎn)的尺寸精度，以確保主桁架分段高空能夠順利進(jìn)行對(duì)接，避免出現(xiàn)錯(cuò)口現(xiàn)象。結(jié)構(gòu)變形監(jiān)測分析情況。結(jié)束語：該項(xiàng)目期短，結(jié)構(gòu)跨度大，施工難度大，施工時(shí)需采取有效措施控制了構(gòu)件