土木工程中鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用探討

文/尚國宇 濟南軌道交通集團有限公司 山東濟南 250031

1、土木工程鋼結(jié)構(gòu)的主要施工技術(shù)

1.1 施工工藝流程

施工準備→原材料采、驗、進廠→下料→制作→檢驗校正→預拼裝→除銹→刷防銹漆一道→成品檢驗編號→構(gòu)件運輸→預埋件復驗→鋼柱吊裝→鋼梁吊裝→檁條、支撐系統(tǒng)安裝→主體初驗→刷面漆→屋面板安裝→墻面板安裝→驗收。

1.2 土木工程鋼構(gòu)件現(xiàn)場吊裝

土木工程鋼結(jié)構(gòu)施工中的吊裝過程中，鋼梁和鋼柱單間的重量在2-4t 之間，最高為5t，施工中由于受到道路和施工環(huán)境的影響，需要使用25t 的吊車進行吊裝，針對施工中的次梁吊裝以及拉條等工作，可以使用8t 的吊車。要想保證整個吊裝工作的順利開展，則需要制定完善的吊裝方案，確定施工設(shè)備能夠滿足施工需求。吊裝完畢之后，針對鋼管進行質(zhì)量檢測，而在鋼梁吊裝的過程中，為了避免出現(xiàn)扭曲變形的情況，保證能夠?qū)︿摿哼M行實時調(diào)節(jié)，需要在施工吊點中設(shè)置鋼絲，將吊索與水平面的角度控制在45°-60°之間，如果實際吊裝的部件較為復雜，則需要使用雙機抬吊法進行吊裝。

1.3 螺栓連接

在土木工程鋼結(jié)構(gòu)施工安裝的過程中，最重要的就是保證鋼結(jié)構(gòu)安裝的準確性，使栓孔相互對稱，根據(jù)相關(guān)施工標準，確定螺栓的連接緊實程度。高強度螺栓安裝時應(yīng)先使用安裝螺栓和沖釘，高強度螺栓不得兼做安裝螺栓。高強度螺栓長度應(yīng)以螺栓連接副終擰后外露2～3 扣絲為標準計算。

1.4 鋼構(gòu)件的焊接連接

在《GB50661-2011》鋼結(jié)構(gòu)焊接規(guī)范中對相關(guān)焊接內(nèi)容予以了明確規(guī)范：規(guī)范7.5.1 中規(guī)定，焊條電弧焊和自保護藥芯焊絲電弧焊，其焊接作業(yè)區(qū)的最大風速不宜超過8m/s，氣體保護電弧焊不宜超過2m/s，如果超過了上述房屋，需要采取有效措施來確保焊接電弧區(qū)域不受影響。規(guī)范7.5.2 規(guī)定，當焊接作業(yè)處于下列情況之一時嚴禁焊接：（1）焊接作業(yè)區(qū)的相對濕度大于90%；焊件表面超市或者暴露于雨、冰和雪中；（2）焊接作業(yè)條件不符合現(xiàn)行國家標準《焊接與切割安全》GB 9448 的有關(guān)規(guī)定。規(guī)范7.5.3 規(guī)定，焊接環(huán)境溫度低于0℃但不低于-10℃的時候，需要采取加熱或者防護的措施，應(yīng)確保接頭焊接處各個方向不小于2 倍板厚且不小于100mm 范圍內(nèi)的母材溫度，不低于20℃或規(guī)定的最低預熱溫度二者的較高值，且在焊接過程中不應(yīng)低于這一溫度。

2、土木工程中鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用實例

2.1 工程概況

某大型文化綜合體建筑，采用下部混凝土框架結(jié)構(gòu)，上部鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)殼管析架屋蓋的結(jié)構(gòu)形式。下部框架結(jié)構(gòu)為矩形混凝土柱，屋蓋下為3層樓面，樓層面標高為13.00m。鋼結(jié)構(gòu)由徑向梁(54 根)、環(huán)梁、斜梁、撐桿、斜撐拉桿組成。徑向梁為弧形圓管，桿件間為焊接相貫節(jié)點連接。屋面頂標高最大為37.627m，底屋面頂標高為27.413m。徑向梁長度38.9-80.2m，通過撐桿支撐于下部混凝土柱上，支座采用抗震型球形鉸支座。由于屋面鋼結(jié)構(gòu)徑向梁跨度大、質(zhì)量大，從而對現(xiàn)場鋼結(jié)構(gòu)吊裝施工技術(shù)提出了較高挑戰(zhàn)。

2.2 施工工藝

該區(qū)徑向梁在加工場分3-7 段制作，運至現(xiàn)場拼裝成整體吊裝。其余桿件在加工廠整段制作，運至現(xiàn)場整段吊裝。根據(jù)結(jié)構(gòu)形式及現(xiàn)場情況進行分析，本工程鋼結(jié)構(gòu)徑向梁跨距較大且質(zhì)量大，鋼結(jié)構(gòu)部分最高點為37.625m。根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計特點，安裝順序為徑向梁→環(huán)梁→斜撐→斜撐拉桿→斜梁。徑向梁采用500 t 汽車吊安裝能提高安裝效率和安裝的安全性。其他桿件利用現(xiàn)場配備的塔吊吊裝。在現(xiàn)場建筑物周邊設(shè)置3 處拼裝場地與堆場?，F(xiàn)場配置2 臺25 t 汽車吊進行徑向梁的拼裝及卸貨。另外配備3 臺20t 平板車進行構(gòu)件的倒運。

2.3 關(guān)鍵施工技術(shù)

2.3.1 安裝機械設(shè)備的選擇

徑向梁最重為19.50t，吊裝最高為37.625m，吊裝距離最遠為48.00m。徑向梁最重9.50t+ 吊鉤0.6t+鋼絲繩吊具0.4t，合計20.50t。500t 汽車吊主臂36.9m+ 副臂56.00m 的工況可以吊裝22t，滿足吊裝要求。

2.3.2 吊裝選型

最不利條件為構(gòu)件最遠48m，構(gòu)件質(zhì)量19.5t，高度37.625m。經(jīng)分析，決定選用“50t汽車吊+165t 配重+36.9m 主臂+56m 塔臂+半徑48m+0.6 t 吊鉤”，通過模擬驗證，該方案可行。

2.3.3 現(xiàn)場地基處理

（1）回填土地耐力加強：回填土臨時道路澆筑混凝土后由總包安排專業(yè)壓密注漿施工單位再對地基回填土進行壓密灌漿加固處理。（2）增大承載接觸面積：500t 汽車吊機行走區(qū)域地基從地面開始基礎(chǔ)上部鋪設(shè)厚230mm、長6m、寬2.4m 的路基箱1 層，路基箱6m 長度方向順著吊機輪胎行走方向。在吊機吊裝站位區(qū)域4 個支腿下方均鋪設(shè)3 層路基箱：每個支腿下路基箱雙層雙向垂直布置，最上一層為吊機隨車配的2.30mX3.50mX0.23m 路基箱。

2.3.4 吊裝順序

（1）拼裝PE23 軸的GJL-17、GJL-18，拼裝焊接完后用500t 吊車吊裝到位，進行安裝焊接。（2）拼裝焊接GJL-19、GJL-16、GJL-15、GJL-20 并安裝到位后，補齊安裝兩徑向桁架間的環(huán)桁架。（3）安裝GJL-21、GJL-22、GJL-23、GJL-24 徑向梁及環(huán)梁、撐桿。（4）按以上步驟依次安裝GJL-2—GJL-54 徑向梁及環(huán)梁、撐桿。（5）安裝GJL-1—GJL-14 徑向梁及環(huán)梁、撐桿、斜梁。安裝完成所有構(gòu)件。

2.4 效果評價

目前，項目屋面鋼結(jié)構(gòu)已完成吊裝施工，整個施工方案可行，完成了業(yè)主要求的時間節(jié)點，工程質(zhì)量達標，贏得了業(yè)主等各方參建單位的好評，為類似工程施工積累了寶貴經(jīng)驗。

總之，隨著鋼結(jié)構(gòu)建筑物越來越多，鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量也日益受到人們的關(guān)注。在鋼結(jié)構(gòu)工程安裝施工中，建筑單位需把握鋼結(jié)構(gòu)工程施工特點，結(jié)合實際施工環(huán)境與要求，全面做好安裝工作，推動鋼結(jié)構(gòu)安裝技術(shù)不斷發(fā)展完善。