大跨度鋼結構玻璃采光頂施工技術

雷秀清

（山西三建集團有限公司 046000）

前言

現代大跨度空間鋼結構是新型的施工技術，我國現代大跨度空間鋼結構獲得了良好的應用，促進了我國建筑水平的提升。隨著大跨度空間鋼結構的施工技術不斷進步，可設計的跨度也逐漸增加。同時，大跨度空間鋼結構具有良好的視覺效果、較高的觀賞價值。也就使得現代大跨度空間鋼結構獲得了更多的發展空間。

1 工程概況

原平中央時代廣場項目工程位于原平市前進西街與體育北路交叉口，該工程建筑面積為83636m2，其中地下室兩層，面積21441.35m2，地上分為六棟，面積為62399.84m2。1#-4#樓為25層，其中1～4層為商業，5～25層為住宅32821.6m2；5#樓為兩層管理用房，面積661.22m2；6#樓五層商業用房。

大跨度鋼結構玻璃采光頂施工技術應用于本工程，1#～4#樓與6#樓之間為商業步行街，商業步行街全部為鋼結構玻璃采光頂，玻璃采光頂有橢圓型和圓弧型兩種組成，投影面積約為1500m2。該玻璃頂短跨為18m、24m，距地面高度為20m。采用此施工技術玻璃采光頂造型美觀、施工進度快、周期短、現場焊接量減少近一半；可以減少施工現場階段對構件的測控工作，減少對焊縫的檢測量，在加工廠焊接，可提高焊接質量及精度，是值得推廣的一項施工技術。本鋼結構玻璃采光頂：整體材料采用矩形管，架體安裝采用分條分塊吊裝的方式。

2 大跨度鋼結構玻璃采光頂技術主要特點及難點

2.1 大跨度鋼結構玻璃采光頂主要特點

（1）跨度大、高度高；

（2）形狀種類多；

（3）對構件半成品的加工技術要求高；

（4）施工現場階段對構件的測控工作要求高。

2.2 大跨度鋼結構玻璃采光頂的施工難點

（1）結構復雜

本工程鋼結構工程主要包括H型鋼桁架主結構、方鋼管凸起結構。

（2）造型新穎

采光頂鋼結構周邊為規則的弧形，內環也為規則的相近的弧形，凸起的內環靠下面的內環進行支撐。整個采光頂線條簡明，造型新穎。

（3）大跨度鋼梁拼裝困難

采光頂鋼結構位于主體結構內部，吊車無法進入吊裝，必須采用搭設腳手架平臺和單元滑移相結合的方案。

（4）測量控制難

各施工工況下對H型鋼主結構和凸起橢圓拱形結構的位置必須進行跟蹤測量，施工時應采取必要的措施，使變形在受控下完成，以保證整體造型和施工質量。

3 施工工藝

將整個架體劃分徑向分塊構件、在加工廠家進行分塊焊接，劃分徑向塊構件在受力最小部位；寬度、高度不大于2.5m，運輸至現場。

用汽吊對徑向分塊構件對稱吊裝臨時固定、兩端焊接；在起吊設備允許下，現場拼接較大的起吊構件，減少現場高空焊接量。

3.1 腳手架平臺的搭設

主梁H型鋼結構桁架的拼裝，利用腳手架操作平臺及塔吊，進行高空散裝。

3.2 拼裝胎架的制作

（1）拼裝胎架的形式

腳手架平臺搭設完畢，需要在平臺上鋪上型鋼作為拼裝胎架，主結構采用方鋼管，次結構采用4#角鋼，材質均為Q235B。

（2）拼裝胎架的制作

胎架制作方法：利用經緯儀在平臺上放線，定出胎架中心線后，利用鋼尺和角尺定出的位置，再進行安裝。利用水準儀控制胎架標高。

3.3 H型鋼桁架主結構的組拼工藝

（1）現場拼裝工藝流程

胎架制作→H型鋼梁的定位拼裝→校正→檢驗→對接焊縫焊接→焊后校正→方鋼管上弦桿和腹桿的拼裝→焊縫焊接→焊后校正→監理工程師檢查驗收→涂裝→檢驗合格。

（2）H型鋼桁架構件拼裝時，先進行定位，定位用小鐵板與胎架進行焊接定位，安裝時必須定時校對胎架中心線，不得強制進行裝配，拼接口不合適時可以切割修復。

3.4 H型鋼桁架主結構的組拼焊接

（1）焊接工藝操作：

H型鋼的裝配與焊接參數：

施焊前應將H型鋼坡口面兩側各50mm寬表面上的油污、鐵銹等污物清理干凈。

（2）焊接操作：

①裝配定位焊：

必須使H型鋼對正，不應出現中心偏斜。一般施焊時先焊下部，為了補償這部分焊接過程中所造成的上縮，應把H型鋼的上部間隙放大0.5～2.0mm，作為反變形量。如發現有缺陷，必須鏟平重焊。

②打底層的焊接：

進行水平固定全位置施焊時仰焊比平焊少5～10%，立焊較平焊少10～15%，邊施焊邊調節電流。

③其他各層的焊接操作：

a.填充層的焊接操作，先將前一層的焊渣、飛濺物等清理干凈，并將接頭處凸起的地方磨平，施焊時焊條不擺動，隨時要注意防止將打底層焊道燒穿。

b.蓋面層的焊接操作，先將前一層的焊渣、飛濺物等清理干凈。

3.5 相鄰兩榀主鋼結構桁架的組裝焊接及滑移

（1）單榀H型鋼桁架主結構全部焊接完成后，因為單榀榀H型鋼桁架主結構為平面結構，無法滑移，因此將兩榀相鄰主結構組拼在一起，并全部焊接成一個整體，這樣就形成了一個移定的滑移體系。

（2）兩榀主結構組拼在一起采用2個10t的手拉葫蘆（倒鏈）作為牽引設備，分別在滑移軌道前方進行牽引。

（3）滑移單元滑移到位后，經檢查各部分尺寸、標高、支座位置符合設計要求后，即可落位。落位時，用4個千斤頂滑移單元支撐點，經檢驗無誤后平穩過度到預埋板上。

（4）同樣，在腳手架平臺上按圖紙尺寸組裝第二個滑移單元，用同樣的方法進行滑移到位。

（5）在第二個滑移單元到位后，經校正無誤后，然后，把第一個滑移單元與第二個滑移單元之間的桿件安裝并焊接。

（6）用同樣的方法把的所有主桁架結構滑移到位，并把各個滑移單元連接在一起。

此安裝施工工藝的關鍵：

①加工構件的廠家必須技術水平能達到要求，加工出來的半成品合格。

②劃分徑向塊構件在受力最小部位。

③在起吊設備允許下，現場拼接較大的起吊構件，減少現場高空焊接量。

④網架散件組裝將網架散件吊運至腳手平臺上，均勻地灘鋪，控制網架材料均勻鋪荷轉小于1kNm。仔細核對施工圖紙，按照設計要求，進行組裝。臨時支點設置在臨時支點的支的時候，以千斤頂為主要的設備，對數量、位置和高度要進行統一的安排，確保支點下部及時的加固，防止支點受到施工因素的影響發生下沉現象。做好對注定的抽線和中心線的放樣和施工，并且采用水準儀進行檢查。再復測各柱網間的幾何尺寸及標高，結合設計要求進行確認，確認各個施工點都達到設計要求之后進行加固，加固焊接固定法。

⑤在高空散裝法的安裝的時候，應當隨時檢查網架安裝的各種質量問題，針對施工的各個環節及對角線尺寸進行分析，確保網架長度和質量的穩定合理。若發現安裝過程中尺寸等有出入時，應當及時針對其中存在的問題進行調整，確保準確無誤的施工質量。安裝網架時，必須檢查網架整體撓度。測試點為5個，網架中心設1點，測試點撓度平均值須小于等于設計值的115%。網架的撓度可以通過尺寸的調整來控制撓度值。拼裝注意事項：

a.平面找正：平面找正包括平面位置、垂直度和標高的找正，平面找正在安裝前完成，垂直度校正采用攬風繩校正法進行。

b.H型鋼桁架結構安裝：第一個滑移單元安裝就位后及時加設攬風繩，進行校正，臨時固定；用同樣的方法進行第二個滑移單元、第……個滑移單元的安裝，在H型鋼桁架單元安裝完畢后，及時進行連續橫梁的安裝。

c.主要測量監控措施：主要控制項目包括H型鋼桁架的基準點標高、梁的跨中垂直度、梁的側向彎曲矢高、梁的撓度。由于現場測量監測控制面廣，采光頂鋼結構均為懸空，利用水平儀、經緯儀和鋼卷尺、塔尺進行控制，保證了測量結果的有效性和準確性。我們首先通過計算確定控制點的標高和平面位置，利用鋼結構整體沿軸線方向布置的特點，在兩端做好控制標志，用測量儀器同時監控上述三個控制項目，使用該方案不但減少了中間的控制環節和累積誤差，保證了數據的精確性，而且還提高了施工效率。

4 結束語

大跨度鋼結構玻璃采光頂造型美觀、施工進度快、周期短、現場焊接量減少近一半；可以減少施工現場階段對構件的測控工作，減少對焊縫的檢測量，在加工廠焊接，可提高焊接質量及精度，在一些大型商業區、醫院、車站等公共建筑中具有廣泛的推廣空間。