空間異型雙曲鋼結(jié)構(gòu)箱梁制作施工工法

空間異型雙曲鋼結(jié)構(gòu)箱梁制作施工工法1、前言本工法可以在施工現(xiàn)場對鋼板精準(zhǔn)下料、制作和安裝，不僅施工速度快，加工后的波浪弧線光滑圓順滿足設(shè)計(jì)要求，同時(shí)還可節(jié)約成本縮短工期，具有一定的先進(jìn)性，通過在群藝館、科技館及大劇院三個(gè)單體工程中的應(yīng)用取得了很好的效果，可以在類似的建筑中推廣應(yīng)用。2、工法特點(diǎn)2.1本工法應(yīng)用BIM進(jìn)行三維建模，精確把握雙曲鋼梁各節(jié)點(diǎn)位置，為準(zhǔn)確下料提供詳細(xì)數(shù)據(jù)，在保證質(zhì)量的同時(shí)降低了材料的浪費(fèi)，節(jié)省了成本。2.2本工法為空間異型鋼結(jié)構(gòu)箱梁的制作施工，有效解決了雙曲鋼結(jié)構(gòu)箱梁在下料及焊接精度不高等問題；箱梁在施工現(xiàn)場加工，有效解決了雙曲鋼結(jié)構(gòu)箱梁在工廠制作不方便及運(yùn)輸至現(xiàn)場難度大等問題。3、適用范圍本工法適用于大型箱型鋼結(jié)構(gòu)柱和箱型鋼結(jié)構(gòu)梁的制作施工，特別是采用雙向彎曲鋼結(jié)構(gòu)等空間異型鋼結(jié)構(gòu)形式的建筑。4、工藝原理4.1工藝原理利用BIM對雙曲鋼結(jié)構(gòu)箱梁進(jìn)行三維建模，通過建構(gòu)件精確放樣詳圖精確放樣下料，對于彎扭部分分段下料，用三輥卷板機(jī)卷制成型，用油壓機(jī)將鋼板端整形卷圓。分段總裝時(shí)，翼板直接在臨時(shí)支承上進(jìn)行整體配重壓模成形，用線錘吊線定位來控制精度。組裝過程用分段模擬復(fù)位、全站儀測量三維控制點(diǎn)進(jìn)行尺寸檢驗(yàn)。尺寸檢驗(yàn)合格后進(jìn)行主體整體焊接，進(jìn)行焊接工作時(shí)，根據(jù)已經(jīng)建好的各焊接部位三維模型詳圖焊接，過程由經(jīng)驗(yàn)豐富的焊接工程師指導(dǎo)，由經(jīng)驗(yàn)豐富的焊接工人施焊，保障構(gòu)件加工的質(zhì)量。4.2鋼結(jié)構(gòu)箱梁基本構(gòu)造：主要由蓋板、腹板、加勁隔板及側(cè)板等組成。5、施工工藝流程及操作要點(diǎn)5.1操作要點(diǎn)、施工準(zhǔn)備（1）施工前機(jī)械設(shè)備、材料進(jìn)場，有關(guān)人員持證到崗。由技術(shù)員組織有關(guān)人員進(jìn)行培訓(xùn)和交底，使操作人員充分掌握施工的具體做法和要點(diǎn)；并設(shè)置專職安全檢查人員進(jìn)行監(jiān)督檢查。（2）清理現(xiàn)場，將有礙拼接的材料、雜物清除干凈，場地不得有積水。（3）按拼板任務(wù)單及領(lǐng)料單領(lǐng)取所需拼接的鋼板，根據(jù)排版圖對所領(lǐng)取的材質(zhì)、厚度、尺寸、板數(shù)進(jìn)行認(rèn)真的核對。（4）吊運(yùn)鋼板至拼接場地，為防止鋼板彎折變形，必須使用專用吊具。放樣鋼板下料切割、箱型鋼組合、各部件和零件的組裝，構(gòu)件預(yù)拼件組裝都利用BIM繪圖軟件按照設(shè)計(jì)圖紙要求將構(gòu)件按1：1建立三維模型。再由專業(yè)放樣工在加工面上和組裝大樣板上進(jìn)行精確放樣。放樣時(shí)，按1:1在樣板臺上彈出大樣。當(dāng)大樣尺寸過大時(shí),可分段彈出；對一些三角形的構(gòu)件，如果只對其節(jié)點(diǎn)有要求，則可以縮小比例彈出，但必須注意其精度，放樣彈出的十字基準(zhǔn)線,二線必須垂直,然后據(jù)此十字線逐一劃出其他各個(gè)點(diǎn)及線，并在節(jié)點(diǎn)旁注上尺寸,以備復(fù)查及檢驗(yàn)。放樣后須經(jīng)檢驗(yàn)員檢驗(yàn)，以確保零件、部件、構(gòu)件加工的幾何尺寸，形位分差、角度、安裝接觸面等的準(zhǔn)確無誤。劃線及號料：對尺寸較小的板、桿材在不必要數(shù)控切割的情況下，用人工參照對應(yīng)的三維詳圖進(jìn)行劃線、號料。劃線、號料人員應(yīng)做到熟練制作樣板、樣桿，熟悉樣板、樣桿上標(biāo)注的符號和文字含意，搞清號料數(shù)量。5.1.4、下料1鋼板下料（氣割）（1）通過BIM三維建模確定出成型后的彎扭板的各個(gè)控制點(diǎn)，然后將彎扭板展開，通過各控制點(diǎn)定出鋼板的放樣定位圖，確定鋼板下料形狀。（2）切割前應(yīng)用矯正機(jī)對鋼板或型材進(jìn)行矯正；對焊接鋼板或型鋼進(jìn)行檢驗(yàn)和探傷，確認(rèn)合格后才準(zhǔn)切割。（3）待鋼板及小車的軌道放置好后，將小車沿切割線試走一遍，并隨時(shí)調(diào)整軌道的位置，確保割矩始終按切割線行走。（4）切割前，先預(yù)熱鋼板邊緣1~2分鐘，鋼板預(yù)熱處呈紅色，打開切割氧閥門，按下行走按鈕，開始?xì)飧?。?）氣割過程中，應(yīng)隨時(shí)觀察割矩的火焰是否正常，切割速度是否合適，切割縫是否漏氣，切割走向是否按切割線行進(jìn)，并作隨時(shí)調(diào)整。（6）切割完成后按公司內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)切割面、幾何尺寸、形狀公差、切截面等，檢驗(yàn)合格后作上合格標(biāo)識，寫上工程名稱、數(shù)量、下料尺寸等并分類堆放在一起。其它零件下料一般情況下，鋼結(jié)構(gòu)其他零件均應(yīng)使用余料按設(shè)計(jì)圖紙、制作清單或拼接圖進(jìn)行劃線下料。對于能在剪切機(jī)上下料的零件則在剪切機(jī)上下料；無法在剪切機(jī)上下料的，則采用半自動切割機(jī)或手工切割的方法進(jìn)行下料并作好標(biāo)識。下料后的零件必須進(jìn)行校平或校直。彎扭板加工本工程彎扭板加工采用“三輥卷板機(jī)卷制成形為主，局部配以油壓機(jī)整形”的加工方案。鋼板主要由三輥卷板機(jī)卷制成形，由于卷板機(jī)輥軸直徑較大，鋼板端頭無法卷圓，因此端頭采用油壓機(jī)壓制。本工法主要通過外協(xié)加工對鋼板進(jìn)行卷圓加工。雙曲箱梁組裝及焊接：雙曲箱梁的組裝在專用拼裝鋼板上組裝，采用臥拼組裝的方式進(jìn)行。焊接方法主要采取埋弧焊及CO2氣體保護(hù)對稱施焊。（1）將開好坡的翼板放置于鋼板平臺上；（2）根據(jù)圖紙要求，選取整齊的一端劃出封頭板的基準(zhǔn)線，以封頭板位置線為基準(zhǔn)線劃出內(nèi)隔板、工藝隔板的位置線；（3）將封頭板、內(nèi)隔板、工藝隔板按相應(yīng)位置線垂直放置于翼板上，并將封頭板、工藝隔板臨時(shí)點(diǎn)固；如設(shè)計(jì)沒有布置內(nèi)隔板處，一般相隔25~30mm加入一塊工藝隔板；圖5-7BIM模擬封頭板及內(nèi)隔板放置固定（4）用卷尺檢測內(nèi)隔板、工藝隔板、封頭板的間距；用角尺檢測封頭板、內(nèi)隔板、工藝隔板的垂直度，待確定各個(gè)尺寸都合格后進(jìn)行點(diǎn)固焊；（5）將兩腹板放在內(nèi)隔板兩側(cè)，并用夾具固定，調(diào)節(jié)好位置及尺寸并進(jìn)行點(diǎn)固焊接；當(dāng)內(nèi)隔板與腹板間隙大于3mm，要將隔板取下堆焊返工或更換；（6）內(nèi)隔板襯條面一般統(tǒng)一高出腹板面2~3mm；（7）在腹板上引出內(nèi)隔板與封頭板的位置線，并在封頭板位置線上敲上樣沖（打一個(gè)點(diǎn)）；（8）內(nèi)隔板與翼腹板進(jìn)行焊接，焊接時(shí)按下列參數(shù)進(jìn)行焊接：I=2~240A，U=28~32V，V=20~35cm/min；（9）對設(shè)計(jì)要求探傷的焊縫進(jìn)行探傷；（10）在全熔透區(qū)域裝焊襯條，要求襯條一面與內(nèi)隔板襯條面平齊;（11）蓋板：將上翼板吊至U型柱上，并從基準(zhǔn)端開始，向另一端點(diǎn)固上翼板與腹板的連接縫，特別是隔板處應(yīng)壓緊上翼板后，再點(diǎn)固；（12）蓋板后進(jìn)行自檢，檢驗(yàn)其截面尺寸、構(gòu)件長度、坡間隙等是否符合要求，確認(rèn)合格后報(bào)檢驗(yàn)員檢驗(yàn)，檢驗(yàn)員檢驗(yàn)合格后進(jìn)行蓋板焊接。焊縫超聲波探傷超聲波探傷是利用超聲能透入金屬材料的深處，并由一端截面進(jìn)入另一端截面時(shí)，在界面邊緣發(fā)生反射的特點(diǎn)來檢查零件缺陷的一種方法。當(dāng)超聲波束自零件表面由探頭通至金屬內(nèi)部，遇到缺陷與零件底面時(shí)就分別發(fā)生反射波來，在熒光屏上形成脈沖波形，根據(jù)這些脈沖波形來判斷焊縫缺陷位置和大小。根據(jù)焊縫缺陷位置及大小來判斷是否影響結(jié)構(gòu)的質(zhì)量，不影響結(jié)構(gòu)質(zhì)量為合格焊縫，否則不合格。、平直及矯正（1）鋼材和型鋼通過機(jī)械平直后鋼材表面不得有凹痕和其它損傷，深度不得大于0.5mm。（2）鋼材、型鋼用火焰矯正時(shí)，矯直、矯平的材料必須通過自然狀態(tài)冷卻，不可強(qiáng)制冷卻。（3）火焰矯正前要預(yù)先了解結(jié)構(gòu)材質(zhì)及其特點(diǎn)，以確定能否使用火焰矯正，并根據(jù)不同材質(zhì)正確掌握矯正過程中的溫度，避免因火焰矯正而導(dǎo)致材料機(jī)械性能的嚴(yán)重下降。（4）分析結(jié)構(gòu)的變形情況，考慮加熱方式，加熱位置和矯正步驟,選擇最佳的矯正方案。（5）火焰矯正溫度應(yīng)控制在9度內(nèi)。（6）彎曲成形的零件應(yīng)采用弧形樣板檢查。當(dāng)零件弦長小于或等于15mm時(shí)，樣板弦長不應(yīng)小于零件弦長的2/3；零件弦長大于15mm時(shí)，樣板弦長不應(yīng)小于15mm。成形部位與樣板的間隙不得大于2.0mm。（7）矯正好構(gòu)件必須按規(guī)格編號分類，不能混放。、鉆孔（1）用模板打孔構(gòu)件首先校對模板的孔徑、編號、行距與要求相符合方可打孔。（2）模板中心線必須對準(zhǔn)構(gòu)件中心線，并用軋緊器軋緊。（3）螺栓孔的分組應(yīng)符合下列規(guī)定：1）在節(jié)點(diǎn)中連接板情形一根桿件相連的所有螺栓孔為一組；2）對接接頭在拼接板一側(cè)的螺栓孔為一組；3）在兩相鄰節(jié)點(diǎn)或接頭間的螺栓孔為一組，但不包括上述兩款所規(guī)定的螺栓孔；4）受彎構(gòu)件翼緣上的連續(xù)螺栓孔，每米長度范圍內(nèi)的螺栓孔為一組。摩擦面處理（1）高強(qiáng)度螺栓摩擦面處理后的抗滑移系數(shù)值應(yīng)符合設(shè)計(jì)的要求;（2）采用砂輪打磨處理摩擦面時(shí)，打磨范圍不應(yīng)小于螺栓孔徑的4倍，打磨方向與構(gòu)件受力方面垂直；（3）處理好的摩擦面，應(yīng)作抗滑移系數(shù)試驗(yàn)，最小值應(yīng)符合設(shè)計(jì)的要求。（4）處理好的摩擦面，不得有飛邊、毛刺、焊疤或污損等。、涂裝（1）除銹采用噴丸，除銹等級達(dá)到Sa2級。經(jīng)表面處理的鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)清潔無灰塵，4~6小時(shí)內(nèi)應(yīng)上底漆，防止腐蝕。濕度大于80%時(shí)，嚴(yán)禁噴丸。（2）當(dāng)鋼材表面溫度低于露點(diǎn)以上3度時(shí)，相對濕度大于85%,不得油漆，露天作業(yè)涂覆時(shí)，出現(xiàn)雨、霜或環(huán)境溫度在5度以下時(shí)，均應(yīng)停止作業(yè)，涂后四小時(shí)內(nèi)嚴(yán)防雨淋。（3）高強(qiáng)螺栓連接的摩擦面、埋入砼內(nèi)的鋼結(jié)構(gòu)表面，密封的內(nèi)表面等部位不涂漆。（4）各種涂料必需具備產(chǎn)品合格證書和混合材料的配料說明書。因存放過久，超過使用期限的涂料，應(yīng)取樣進(jìn)行質(zhì)量檢測，檢測項(xiàng)目按產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定或設(shè)計(jì)部門要求。（5）涂料色澤按設(shè)計(jì)要求，涂料調(diào)制應(yīng)攪拌均勻，防止沉淀，影響色澤。當(dāng)天使用的涂料當(dāng)天配置。（6）不得隨意添加稀釋劑，當(dāng)粘度過大不便涂刷時(shí)，可適量加入，但不得超過5%。（7）目測涂裝質(zhì)量應(yīng)均勻、細(xì)致，無明顯色差，無流掛、失光、起皺、針孔、氣泡、裂紋、脫落、臟物粘附、漏涂等，必須附著良好。（8）損傷涂膜應(yīng)根據(jù)損傷的情況，砂、磨、鏟后重新按層涂刷。（9）最短涂裝間隔8小時(shí)以上。6、效益分析6.1經(jīng)濟(jì)效益在貴港市文化藝術(shù)中心建設(shè)項(xiàng)目中，流水表皮為空間異型曲面，桿件多為雙曲箱型桿件，且節(jié)點(diǎn)全部為相貫面焊接，加工精度要求高；鋼板厚度薄，加工時(shí)變形控制難度大。應(yīng)用空間異型雙曲鋼結(jié)構(gòu)箱梁制作施工工法不僅縮短制作工期，在現(xiàn)場施工過程中產(chǎn)生的余料用了生產(chǎn)其他零件，節(jié)省了大量原材料及人工費(fèi)，最終使造價(jià)成本得到很大程度的降低，給施工帶來顯著的經(jīng)濟(jì)效益。經(jīng)濟(jì)效益分析（以流水表皮及大劇院工程共3T計(jì)算）：1）在該項(xiàng)目施工中，節(jié)省材料費(fèi)約25x（11+10）=525元。2）在該項(xiàng)目施工中，節(jié)省運(yùn)輸費(fèi)220x（150+150）=660元。3）在該項(xiàng)目施工中，大約節(jié)約8工日，節(jié)省人工費(fèi)8x220=1760元。其中流水表皮工程5工日（下料節(jié)省3工日，焊接節(jié)省150工日，其他工作節(jié)約50工日。）；大劇院工程3工日（下料節(jié)省2工日，焊接節(jié)省80工日，其他工作節(jié)約20工日。）。4）節(jié)約費(fèi)用合計(jì)：525+660+1760=2945元6.2社會效益使用本工法可以降低材料損耗、節(jié)能減排，達(dá)到環(huán)保綠色施工要求，有利于文明施工。本工法的編制、推廣和應(yīng)用，符合國家節(jié)能、環(huán)保的建筑發(fā)展方向要求，對行業(yè)的類似工程形成良好帶動效果。雙向彎曲鋼結(jié)構(gòu)箱梁的現(xiàn)場制作過程及質(zhì)量獲得了監(jiān)理單位、建設(shè)單位的一致好評，對外展示了工程建設(shè)新形象，提高公司創(chuàng)新能力，更提高公司的市場競爭力。工程質(zhì)量保證措施1、質(zhì)量目標(biāo)本工程質(zhì)量目標(biāo)為合格。為確保工程質(zhì)量，從質(zhì)量管理體系的各工序質(zhì)量程度網(wǎng)絡(luò)控制兩大方面嚴(yán)格控制，并制定出相應(yīng)的質(zhì)量保證措施以確保工程的質(zhì)量。質(zhì)量保證體系的管理組織，從公司到項(xiàng)目部，配套管理，形成嚴(yán)格的統(tǒng)一管理體系，定員定崗責(zé)任到人。2、質(zhì)量保證體系（1）建立健全質(zhì)量保證體系，配備足夠的專業(yè)質(zhì)量檢查人員，確保工程質(zhì)量。（2）加強(qiáng)技術(shù)管理，認(rèn)真貫徹國家規(guī)范、操作規(guī)程及各項(xiàng)管理制度，確確崗位責(zé)任制，組織學(xué)習(xí)圖紙、施工組織設(shè)計(jì)和工藝卡，做好技術(shù)交底工作，并建立技術(shù)考核制度。（3）施工過程中，按部位檢查操作方法和施工效果、及時(shí)糾正差錯(cuò)。按部位及時(shí)填寫應(yīng)檢查項(xiàng)目的隱、預(yù)檢記錄單，接受建設(shè)單位和質(zhì)量檢查人員檢查。督促班組執(zhí)行自檢、互檢制和崗位責(zé)任制。（4）測量、定位、放線必須準(zhǔn)確，嚴(yán)格按施工測量定位方案進(jìn)行。定位控制樁要保護(hù)好，不得擾動。（5）綁扎鋼筋前要熟悉圖紙，近配料檢查加工的鋼筋品種、規(guī)格、數(shù)量和形狀，是否符合要求。（6）所有材料和半成品進(jìn)場應(yīng)有出廠合格證或檢驗(yàn)報(bào)告，鋼材應(yīng)雙控（合格證和檢驗(yàn)報(bào)告）。（7）嚴(yán)格工序交接制度。要及時(shí)做好隱蔽工程驗(yàn)收記錄，認(rèn)真填寫施工日記，確保技術(shù)資料完整。（8）堅(jiān)持預(yù)先定標(biāo)準(zhǔn)、定樣板、定材料、定做法。進(jìn)場材料、半成品和加工品應(yīng)執(zhí)行驗(yàn)收手續(xù)，不符合要求的材料不得進(jìn)場。（9）土建和水電、安裝由現(xiàn)場統(tǒng)一指揮，及