淺談建筑異形鋼結構施工工藝

張 巍

（廣東金輝華集團有限公司，廣東 開平 529300）

隨著我國國民經濟迅速發展，異形鋼結構在建筑結構中的比例越來越高。尤其是近年來在高層、超高層建筑和大跨度空間結構等建筑物中，大量采用異形管構結構，涌現出一批現代建筑，為鋼結構的進一步發展提供了成功的經驗和廣闊的發展空間。

1 工藝流程及工作要點

1.1 工藝流程

施工準備→工程結構三維建?！鷺嫾臃治觥钤O操作平臺→確定頂升設備→制作1∶1胎具、現場布置→零部件煨彎制作→零部件校正與組裝→構件焊接→除銹、防腐→復核和檢查。

1.2 操作要點

1.2.1 施工準備

（1）根據土建部門提供的建筑軸線、標高及基準點等基礎數據、指標，對現場進行復測。

（2）將數據結果統計制表，做出示意圖，反饋給技術部門及制作項目，以指導施工。

（3）加工制作構件時，參照測量數據，調整加工量，滿足工程質量的整體要求，減少構件在后期安裝時的難度。

（4）在進行現場勘察的同時，組織技術人員熟悉、掌握有關施工圖紙、施工規范、設計要求，將圖紙中的技術難點做仔細的研究。

（5）對構件的加工尺寸、煨彎弧度、標高位置、規格型號、連接部位等逐一進行核對、計算。

1.2.2 工程結構三維建模

根據技術分析及圖紙等技術文件的具體要求，利用計算機中相關軟件，制作整體工程結構的三維立體模型，以便于詳細分析各零部件的技術信息。

1.2.3 構件小樣分析

（1）根據前期準備，做出構件分析表及構件詳化小樣圖，明確加工制作精度要求，交付施工班組執行。

（2）構件分析表主要包括構件的名稱、零部件代號、規格、各項幾何尺寸、弧管半徑、弦高、數量等數據，并進行校對、審核后，交付班組執行。

（3）為確保加工精度，依據所得數據，在電腦上做出零件小樣分析圖，細化圖紙尺寸，經校對、審核后，交付小組進行現場1∶1大樣放置。

1.2.4 操作鋼平臺的搭設

（1）在制作加工現場，進行操作鋼平臺的搭設。

（2）操作鋼平臺的基層應采用C20或C25的細石混凝土（厚度在100 mm左右）進行加固找平，其表面平整度滿足上部鋼平臺的制作與安裝。

（3）操作鋼平臺的幾何尺寸應滿足構件的制作、加工需要。

（4）它的主、次龍骨及面板材料的選用，應滿足構件在加工拼裝過程中的剛度要求。

（5）制作完成后，應用經緯儀進行嚴格操平，不平整度應控制在5 mm/m范圍內。

1.2.5 確定頂升設備

（1）在鋼結構工程中，零部件的煨彎加工，可采用液壓式千斤頂配合火焰加熱，保證其加工質量，并合理地降低工程成本。

（2）參照標準規范以及到位的液壓千斤頂的行程、噸位等技術參數，制定相應措施及工藝參數。

1.2.6 制作1∶1加工胎具、現場布置

（1）在操作鋼平臺上根據零部件細化圖紙、分析表中的相關數據，放設1∶1樣制作胎具，并隨不同零部件尺寸的變化而調整。

（2）胎具在制作時，在圖示弧度的基礎上，應預加100～150 mm的收縮量，以避免因鋼材彈性特性，使零部件出胎后發生變形。

（3）結合工程實際，制作頂彎過程中的胎具，并對液壓千斤頂進行合理布置，滿足工程要求。

（4）針對鋼材在彎曲過程中的特性，制作相應的頂彎工具，增加必要的保護設施，防止鋼材發生局部凹陷或變形。

1.2.7 零部件煨彎制作

（1）先把鋼材的1點固定，將千斤頂在2點處進行頂彎操作。

（2）用火焰加熱其內側，并對加熱溫度進行控制（600～900 ℃），利用鋼材熱脹冷縮的特性，將鋼管頂至固定點處。

（3）在與卡具相符后進行簡單固定，然后依次操作直至構件均與胎具的放樣位置吻合。

（4）零部件在下料時，其兩端應預留200～500 mm的加工余量，在加工完成后切掉，以保證其成型后，構件的整體弧度要求。

1.2.8 “死彎”控制

為了滿足工程整體造型的需要，必須對鋼材“死彎”進行控制。

1.2.9 零部件的校正與組裝

（1）在鋼平臺的另一側，應根據工程的實際弧度放設1：1校正胎具。

（2）在零部件頂彎完成出胎前，應進行編號管理，并進行成品保護。

（3）用汽車吊或其他起重設備，吊至校正胎具處，用千斤頂配合火焰進行校核，以保證其的實際尺寸，滿足構件的后期組裝要求。

（4）在零部件基本完成后，根據構件分析圖，在操作平臺上，制作構件組裝胎具，進行復核無誤后，將對應的零部件進行擺放、點焊，并完成整個構件的加工、制作。

（5）在構件加工制作完成、各項數據檢查無誤的前提下，應在其相隔一定距離設置固定支架，以防止出胎后發生變形。

（6）構件的焊接應規范、合理，滿足施工規范、設計圖紙中關于焊縫尺寸、焊腳高度等有關焊接的要求。

1.2.10 構件焊接

（1）在工程開始焊接之前，必須對焊接工藝中的坡口形式、焊接方法、焊接變形控制等技術參數進行確定。

（2）焊接前的準備。在開始前完成焊接前的準備：焊接材料在使用前應按規定的溫度和時間進行烘干儲存，焊接前將坡口內及周圍50 mm范圍內污染物清除干凈。

其中項目考核注重學生對數據庫應用系統的綜合設計與開發的能力，考核成績主要由項目功能、項目質量、文檔撰寫、答辯情況構成。學生以組為單位，從項目發布到課程結束，每組選擇一個數據庫應用系統項目進行設計和開發，題目可以是教師設計的項目(如“企業庫存管理”、“江河水質分析預測”、“礦石儲量管理”等)，也可以是學生從本專業出發設計的項目，要求完成系統需求分析、系統設計、數據庫設計、SQL編程、應用程序開發與調試、文檔撰寫等任務。最后要求學生展示自己的作品并答辯。從項目功能和質量、現場答辯情況、學生之間的互評情況、教師對項目的綜合評價等方面確定成績。

（3）焊接方法的選擇。結合各方條件與特點，在鋼結構焊接時盡量直接采用CO2氣體保護焊打底和罩面，在確保工程質量的前提下，提高工作效率。

2 焊接質量的控制

（1）鋼結構的焊接工程必須由取得合格資格證書的焊工執行，并且在有效期限內。

（2）每一類型相貫焊縫坡口正式切割前，必須進行試切割和預組裝，確保焊縫坡口形式及尺寸符合設計及規范要求。其次在施焊前應對主材、焊材等都進行處理，并進行有效保護。

（3）焊前將管內、外坡口兩側各50 mm范圍內，油污、銹蝕等污物清理干凈，焊絲在350 ℃條件下烘烤1 h后，隨爐冷卻到150 ℃保溫，隨用隨取。

（4）取出的焊絲應放入保溫桶內，不得使用銹蝕的焊絲。露天作業時必須采取有效的防風措施。

（5）在焊接過程中，采用多層多道焊，嚴格控制線能量，以使焊接接頭的力學性能處于最佳狀態。

（6）在完成每層焊接后應采用碳弧氣刨，進行逐層逐道清渣，保證焊縫質量。

（7）在焊接前應首先將構件放平，從中部向兩端逐點進行施焊，以避免由于焊縫收縮向一端積累而引起的各節點間尺寸誤差，不得在同一支管的兩端同時施焊。

（8）焊縫尺寸應符合設計要求的計算厚度值或焊腳尺寸，但也要避免過多地堆焊加強高，而產生較大的焊接殘余應力。

（9）焊縫觀感應達到：外形均勻、成型較好，焊道與焊道、焊道與基本金屬間過渡較平滑，焊渣和飛濺物基本清除干凈。焊縫尺寸、強度試驗檢驗必須合格。

（10）構件的焊接應規范、合理，滿足施工規范、設計圖紙中關于焊縫尺寸、焊腳高度等有關焊接的要求，以保證構件的整體質量。

（11）構件出胎、運輸及安裝時的吊裝，應避免野蠻作業，防止焊口發生開裂，影響工程質量及安全。

3 構件的除銹、防腐

（1）根據工程技術文件的不同要求，構件在制作完畢后進行除銹處理，達到要求的除銹等級。

（2）涂裝前鋼材表面除銹應符合設計要求和國家有關標準的規定。經處理后的鋼材表面不應有焊渣、焊疤、灰塵、油污、水和毛刺等。

（3）進廠后的涂料應檢查是否有產品合格證，經核查無誤后，方可使用。鋼結構表面涂刷防護油漆，漆膜厚度應滿足設計要求。

（4）構件涂刷表面不應有誤涂、漏涂現象，涂層應均勻、無明顯皺皮、流墜、針眼、氣泡、脫皮和返銹等。

（5）涂裝完成后，構件的標志、標記和編號應清晰完整。

4 復核和檢查

按國家規范 GB 50205－2001鋼結構工程施工質量驗收規范要求對構件進行檢查，嚴格對各工序：零件加工、組拼、焊接、校正、噴砂除銹、刷漆、運輸、堆放、安裝就位等工序的檢驗、驗收工作。

（1）嚴格遵照國家標準GB 50205－2001鋼結構工程施工質量驗收規范和JGJ 81－2002建筑鋼結構焊接技術規程執行。

（2）嚴格把好原材料質量關，對各種原材料和各種試件進行認真檢查評定，不合格的材料不準進場。焊接材料按要求進行烘干保溫，設烘干箱保溫桶。

（3）加強對工序管理、質量檢查、成品保護、積累工程施工技術資料的進程控制。

（4）鋼結構的焊接工程必須由取得合格資格證書的焊工執行，并且在有效期限內。

（5）施工過程中管理人員做好施工日志，對操作人員編號便于追溯執行自檢、互檢、專檢的制度。

（6）零部件、構件在完成一個工序后，必須經檢驗合格并簽字后，方可進行下一步工作，加工制作前應對構件的各項數據指標進行復核。

5 結語

由于該技術的關鍵環節是頂升煨彎環節，采用機械配合火焰的方法進行施工，可充分利用已有的人力、物力，因地制宜的在加工現場完成了構件加工任務，便于流水操作，較外煨加工可節省資金 20%～30%。采用該施工技術進行加工生產，使施工質量容易控制、掌握，工效高，便于根據工程實際情況，組織流水施工，縮短工期。

1 王建昌、夏峰海、黃海、楊誠、汪仲琦.雙懸挑、大跨度異形鋼結構安裝施工［J］.建筑施工，2009（06）