黑龍江科技館外立面鋼結(jié)構(gòu)施工

摘要：黑龍江科技館鋼管鋼結(jié)構(gòu)工程幾何形狀復雜，制作加工難度大，安裝精度要求高，是黑龍江省內(nèi)首次采用管管相貫的大型鋼管鋼結(jié)構(gòu)工程。通過該工程的實踐取得了T弧型鋼管鋼結(jié)構(gòu)的制作加工經(jīng)驗。在安裝過程中同時臨時固定的方法加快了施工進度?？傊摴こ掏ㄟ^采取一系列有針對的技術(shù)措施，達到了預期效果，為我省施工類例工程積累了經(jīng)驗。

關(guān)鍵詞：黑龍江科技館；工程；施工

黑龍江科技館工程總用地50000m2，總建筑面積24782m2。工程由主展廳、球幕影廳、報告廳等組成。工程正立面為雙曲面的船帆造型(如圖1)。帆葉外飾面為功能性鋁板幕墻及玻璃幕墻。帆葉結(jié)構(gòu)采用弧型鋼桁架結(jié)構(gòu)，由弧型主桁架、采光頂桁架及環(huán)桁架構(gòu)成。鋼結(jié)構(gòu)材質(zhì)為0.345熱軋無縫鋼管，總用鋼量為550t。

1 施工技術(shù)難點

由于工程立面為船帆型并且沿橫向及豎向均為曲面，為滿足造型要求，結(jié)構(gòu)采用鋼管鋼桁架結(jié)構(gòu)，橫向環(huán)桁架采用分段直線擬合曲線，豎向的主桁架上下主弦桿采用曲線形式，以達到設(shè)計意圖，而且全部為鋼管相貫焊接，最多有8根鋼管相貫于一個節(jié)點。這樣就對結(jié)構(gòu)構(gòu)件制作及安裝精度提出的非常高的要求。經(jīng)過論證，施工技術(shù)難點是：

控制尺寸精度：這個問題貫穿于施工全過程，包括放樣、下料、彎管成型、組對、安裝等；控制焊接收縮和焊接變形；鋼管相貫線加工；主桁架曲率控制；安裝難度大，精度要求高；高空作業(yè)量大。

2 鋼結(jié)構(gòu)制作施工技術(shù)

鋼結(jié)構(gòu)制作主要工序為放樣、下料、彎管成型、組對、焊接。施工重點是保證主桁架主管成型準確及主管與支管形心匯交于一點。針對制作階段特點，主桁架采用分兩段在生產(chǎn)基地制作，施工現(xiàn)場整體拼裝的方法，桁架鋼管接頭處加入襯管(長100mm)連接。接頭位置設(shè)在同一根腹桿兩側(cè)，且錯開1.5m。

放樣。所有構(gòu)件均在制作平臺上按圖示尺寸以1:1放大樣。主桁架弧型弦桿采用全站儀進行放樣，直桿采用鋼尺放樣。放樣所用的儀器在使用均需經(jīng)技術(shù)監(jiān)督局檢驗合格。

下料。下料前對鋼管進行檢測，若發(fā)現(xiàn)彎曲變形立即進行校正，以冷校正為主，輔以熱校正下料時要考慮焊接收縮量及焊接間隙的數(shù)值，并在下料長度上予以預留。本工程每種焊口預留量為

彎管成型。主桁架上下弦桿弧型，并且每榀桁架弦桿長度均超過25m，最長達45.266m，大部份桁架弦桿需由3~4根鋼管焊接而成，因此采用分段冷彎成型的辦法加工弧型弦桿，在兩段弦桿間長100mm長襯管，并等強度坡口對焊連接。在彎管前應進行試彎以找出設(shè)計曲率與實際彎管曲率之間的對應關(guān)系。每段鋼管彎曲成型后要與平臺已放好的弧線大樣核對，合格后方可進入下道工序。

組對。主桁架在組裝平臺上組對，桁架各段臨時連接。組裝平臺近按最快、最寬桁架鋪設(shè)、抄平，平臺頂面距地面500mm，在平臺上按剛架的弧形半徑量出內(nèi)外弦桿的形心線，同時再作出內(nèi)外弦桿的外徑，根據(jù)內(nèi)外弦桿外皮沿其曲率制作出固定桿，固定桿采用?20×200×150鋼板定位。再將剛架內(nèi)外弦桿擺放在組裝剛架上，根據(jù)桿件的長度、位置用夾具作臨時固定，并在其內(nèi)外弦桿上用鋼尺量出各弦桿的匯交形心線。根據(jù)內(nèi)外弦桿的形心線量出腹桿的長度，用數(shù)控相貫線切割機對各腹桿量料、下料。腹桿組對時應按相應的位置進行安裝，就位后的桿件先采用四點對稱點焊，待整榀剛架全部臨時固定后進行焊接，避免強行組對。（詳見如圖2）。

焊接。鋼結(jié)構(gòu)焊接時嚴格按經(jīng)過評定的焊接工藝進施焊。在焊接過程中為減少焊接變形及焊接應力，主要采取如下措施：對稱施焊，同時焊接；鋼桁架采取平面組對、立體焊接，以防止側(cè)彎。上弦節(jié)點先向下放置，多人同時焊接，然后翻轉(zhuǎn)再焊接下弦節(jié)點；分層施焊，每層焊后用圓頭小錘均勻錘擊焊縫，消除焊接應力；焊后，在鋼管桁架節(jié)點采用加熱，覆蓋石灰布緩冷的方法使焊縫局部退火，以消除焊接應力。

涂裝及檢驗。鋼結(jié)構(gòu)底漆采用環(huán)氧復鋅底漆兩遍。在焊接位置兩側(cè)先留出100mm，待焊接后涂裝。施工圖未明確標注焊縫等級，經(jīng)論證，主桁架弦桿對接焊口定為一級焊縫，進行100%超聲波無損探傷；其他焊縫定為二級焊縫，檢測標準由20%超聲波無損探傷增加為40%無損探傷。

3 鋼結(jié)構(gòu)安裝施工技術(shù)

施工方案選擇

施工機械選擇。根據(jù)鋼桁架結(jié)構(gòu)特點、垂直、幾何外形及安裝高度等條件，選擇50T履帶吊和70T汽車吊進行鋼桁架安裝，25T汽車吊配合安裝。28T履帶起重機進行現(xiàn)場倒運桁架。

施工順序。從B1軸開始向B11軸依次安裝主桁架。在B6-B7軸留設(shè)一道安裝變形縫，以調(diào)整安裝過程中的施工誤差。安裝順序為安裝主桁架→設(shè)置攬風繩及臨時支柱→安裝采光頂桁架→安裝HL及XG→安裝CTR剛架→側(cè)墻HL及XG。

主桁架吊裝。由于桁架較長，側(cè)向剛度差，主桁架的翻身起吊采用70噸吊車和50噸吊車主吊，25噸吊車輔吊。吊裝時雙機同時起吊，當起吊4m高時主吊吊車繼續(xù)起吊，輔吊吊車轉(zhuǎn)桿，且緩慢回鉤，是桁架處于垂直狀態(tài)，主吊車將剛架就位。由于施工條件限制，采光頂桁架不能和主桁架同時安裝，主桁架處于不穩(wěn)定狀態(tài)，為不影響下一榀桁架安裝，保證施工進度，對主桁架臨時固定。（詳見圖3）在主桁架安裝時用全站儀進行跟蹤抄測，合格后臨時固定。固定后的桁架必經(jīng)復測，待采光頂桁架安裝后調(diào)整攬風繩，使主桁架和采光頂桁架安裝就位。

采光頂桁架安裝。采光頂桁架采用在主桁架跨內(nèi)吊裝，根據(jù)采光頂桁架位置，吊索采用經(jīng)計算的不等長綁扎吊索，起吊后和主桁架進行拼接，就位后進行軸線標高等檢測，無誤后焊接。（詳見圖4）

環(huán)桁架安裝。環(huán)桁架安裝采用高空散拼法安裝，按標高從高到低的順序進行。