鋼結(jié)構(gòu)吊裝安裝過程中精度控制研究

郝秀運(yùn)

摘要：鋼結(jié)構(gòu)吊裝安裝是現(xiàn)代建筑行業(yè)經(jīng)常遇到的場景，其中涉及到的精度控制的各種問題。本文以實(shí)際項(xiàng)目為背景，詳細(xì)分析實(shí)際工程中鋼結(jié)構(gòu)吊裝安裝過程中如何對安裝精度進(jìn)行控制。

關(guān)鍵詞：鋼結(jié)構(gòu)吊裝；安裝；精度控制

鋼結(jié)構(gòu)材料以其材料強(qiáng)度高、自身重量輕、密封性好、塑性好、材質(zhì)均勻、韌性好等特點(diǎn)，在現(xiàn)代建筑業(yè)、工業(yè)中被廣泛應(yīng)用。同時在鋼結(jié)構(gòu)材料應(yīng)用中，也產(chǎn)生了各種建筑難題。其中之一便是施工過程中的精度控制問題，這一直是建筑工程中的難點(diǎn)所在，這個難點(diǎn)決定了整個工程的質(zhì)量，也是一項(xiàng)亟待解決的問題，這也正是本文所要重點(diǎn)探討的內(nèi)容，本文通過對鋼結(jié)構(gòu)材料施工過程中的精度控制問題的研究，結(jié)合具體案例對這些問題做了較為詳細(xì)的論述。

一、項(xiàng)目介紹

河鋼樂亭項(xiàng)目原料場區(qū)C型料庫鋼結(jié)構(gòu)工程，其C型料庫總建筑面積86640平米，平面尺寸為152米*570米，寬度為38米跨度*4連跨，長度方向柱距為6米和9米，工程框架梁主要為焊接H型鋼，總用鋼量大約14000噸左右。工程為二層框架結(jié)構(gòu)，二層平臺梁頂面標(biāo)高26.000米，檐口標(biāo)高41.200米，框架柱采用H型鋼柱，鋼梁主要為焊接H型鋼梁。關(guān)于工程中使用的鋼材焊接方法，全部使用低氫的焊接方法，焊機(jī)材料則使用低S、低氫、低P的焊接材料，使用溫度低于-40℃的CO2氣體，焊接過程中控制焊接材料熔敷金屬擴(kuò)散氫含量小于5毫升/100克，使焊縫中氫含量達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，以避免由焊縫中的氫源而導(dǎo)致的層狀撕裂問題；Q345高強(qiáng)鋼板焊接，選用強(qiáng)度匹配適當(dāng)并且塑性比較好的焊材，如Q345 鋼的焊接采用E50型焊條及E5015型焊絲。[1]

二、施工現(xiàn)場鋼結(jié)構(gòu)吊裝精度情況分析

通過施工過程中的實(shí)際測量，在加筆者以往經(jīng)驗(yàn)，分析出造成鋼結(jié)構(gòu)吊裝精度出現(xiàn)偏差的主要原因如下：一是在鋼梁在組裝過程中，由于構(gòu)件尺寸存在偏差，起吊后在安裝過程中導(dǎo)致螺絲孔無法與螺絲卯合，因此鋼梁的精準(zhǔn)吊裝無法實(shí)現(xiàn)；二是對鋼體的焊接導(dǎo)致的精度問題，在焊接過程中，由于鋼板熱脹冷縮，焊接后焊縫收縮經(jīng)常或?qū)е乱砭壈鍙澢瑖?yán)重者會使得粱整體扭曲，導(dǎo)致產(chǎn)生鋼結(jié)構(gòu)安裝過程中出現(xiàn)精度問題[2]。以上幾點(diǎn)是鋼結(jié)構(gòu)吊裝安裝過程過程中對于安裝精度影響的主要因素。

三、吊裝安裝精度控制的具體措施

（一）吊裝安裝過程中焊接對精度控制的影響

對高層鋼結(jié)構(gòu)的焊接所引起的收縮變形，會直接影響到樓層標(biāo)高的整體。通過多個高層鋼結(jié)構(gòu)的施工研究，筆者通過總結(jié)發(fā)現(xiàn)有很多原因會導(dǎo)致焊接收縮變形，像焊接時的高溫因素、母材厚度、具體的焊接工藝等。與此同時，在對超高層鋼結(jié)構(gòu)的安裝過程中，另一對安裝精度具有較大影響的是鋼柱對接收縮方面的因素，若不采取有效的控制措施進(jìn)行精度控制以減小施工誤差，則鋼柱因其材料的彈性因素，其自重產(chǎn)生會產(chǎn)生一定的壓縮，在加上焊接收縮變形造成的誤差，兩者累計起來，將嚴(yán)重建筑設(shè)計的標(biāo)高精度。

結(jié)合C型料庫案例以及上述現(xiàn)象筆者總結(jié)出具體控制措施如下：

設(shè)計要求控制加工偏差，尤其鋼柱的負(fù)偏差。同時制作時預(yù)留焊接收縮量以及鋼柱的自重壓縮量。

安裝過程中，做好精確測量的準(zhǔn)備，使每節(jié)鋼柱的柱頂標(biāo)高得以計算。在上節(jié)鋼柱進(jìn)行安裝時，為確保每節(jié)鋼柱的安裝標(biāo)高，要求嚴(yán)格控制上節(jié)鋼柱的柱頂標(biāo)高，使其與設(shè)計要求相符合。

③ 焊接收縮會與鋼柱的壓縮變形累加，增大安裝誤差。因而，需要根據(jù)建筑的設(shè)計荷載計算確定鋼柱預(yù)留的加工附加量，以此來針對超高層鋼結(jié)構(gòu)的自重壓縮引起的收縮變形量，對該精度進(jìn)行控制。

（二）吊裝安裝過程中材料形變對精度的影響

第一是吊點(diǎn)的控制。大跨度構(gòu)件、長細(xì)構(gòu)件以及側(cè)向剛度小、腹板寬厚比大的構(gòu)件等，要對吊點(diǎn)進(jìn)行計算，為防止局部扭曲、變形和損壞，構(gòu)件的懸挑部位和捆綁等應(yīng)采用必要的保護(hù)措施。

第二是各種拉條、支撐、隅撐的控制。要對各種拉條、支撐、隅撐的緊固力度進(jìn)行適度控制，以保障鋼材構(gòu)件不會產(chǎn)生局部變形或鋼體拉彎。鋼架組裝后應(yīng)該對鋼架做臨時固定工作，在施工人員暫停施工時或者部分鋼材組裝完成是，應(yīng)該對已組裝部分做好臨時固定工作，以避免出現(xiàn)因防護(hù)不當(dāng)導(dǎo)致的意外。

（三）吊裝安裝過程中的節(jié)點(diǎn)處理對精度控制影響

對高強(qiáng)度螺栓進(jìn)行連接時，為了防止接合件的錯位和變形，需要在將其結(jié)構(gòu)架設(shè)進(jìn)行適當(dāng)?shù)卣{(diào)整后，再去矯正對接全件，防止偏差，將接合摩擦面貼合緊密，做完上述準(zhǔn)備工作，最后進(jìn)行螺栓的安裝工作。在安裝期間結(jié)合面的貼合程度尤其需要加以注意，為避免貼合面出現(xiàn)間隙需要先使用臨時變通螺栓將其緊固，緊固程度以直到達(dá)到貼緊為準(zhǔn)。同時要估測對各個節(jié)點(diǎn)需要穿入的臨時螺栓數(shù)量，以此作為實(shí)際穿入螺栓的參考數(shù)量，同時注意每個節(jié)點(diǎn)的臨時螺栓不能少于2個，以此保證材料間穩(wěn)定結(jié)合。操作過程中避免將高強(qiáng)度螺栓與臨時螺栓混用，避免因螺紋損傷從而導(dǎo)致的扭矩相關(guān)計算系數(shù)的變化。[3]

在對大六角高強(qiáng)度螺栓進(jìn)行安裝過程中，應(yīng)該注意要使根部墊圈有倒角的一側(cè)朝向螺栓頭，大六角高強(qiáng)度螺栓尾部的螺母墊圈可以參照安裝高強(qiáng)度螺栓的螺母和墊圈安裝。安裝過程中避免使用螺栓強(qiáng)行穿入；遇到不能穿入的情況，應(yīng)用絞刀修整螺孔。

在對高強(qiáng)度螺栓進(jìn)行緊固操作時，要注意分階段操作，主要可分為初擰、復(fù)擰和終擰。對于一般節(jié)點(diǎn)則可以省略其中復(fù)擰部分，大型節(jié)點(diǎn)則要嚴(yán)格遵守這三個步驟。

第一階段是初擰，由于鋼結(jié)構(gòu)在制作運(yùn)輸或者安裝過程中不可避免會出現(xiàn)曲翹現(xiàn)象，造成安裝過程中出現(xiàn)材料間的貼合面無法緊密貼合，因此在安裝過程的緊固螺栓階段，就需初擰階段緊固的螺栓將部分力道作用在克服鋼板形變問題上，同時在一個節(jié)點(diǎn)上安裝多個螺栓使受力平均。如此，這是為應(yīng)對鋼材料變形問題的第一階段，即初擰階段，在緊固高強(qiáng)度螺栓時，要根據(jù)情況選擇分三個階段和是兩個階段。

第二階段是復(fù)擰，針對于大型節(jié)點(diǎn)高強(qiáng)度螺栓初擰完成后，第二階段的復(fù)擰是以初擰為基礎(chǔ)進(jìn)行的第二次緊固操作，這是為在確保初擰階段完成后再一次根據(jù)初擰結(jié)果檢測鋼材料切合程度，據(jù)此確保切合緊密的同時節(jié)點(diǎn)的各個部分受力均勻。

第三階段是終擰，終擰是針對安裝的高強(qiáng)度螺栓的最后緊固操作。除要求終擰階段操作符合設(shè)計要求外，也要將高強(qiáng)度螺栓的蠕變現(xiàn)象加以考慮，這方面通過估算終擰時預(yù)拉力的損失，這個值通常為設(shè)計預(yù)拉力的5%到10%。當(dāng)螺栓直徑較大時，則取10%，例如M24；螺栓的直徑較小時，宜取5%，例如M16。終擰扭矩按下式計算：

M=（P+△P）·k·d

上述公式中：P—設(shè)計預(yù)拉力kN（t）；M—終扭矩kN·m（kgf·m）；△P—預(yù)拉力損失值，一般為設(shè)計預(yù)拉力的5-10%；d—螺栓公稱直徑（m m）；k—扭矩系數(shù)。

四、結(jié)語：

對于鋼結(jié)構(gòu)安裝過程中精度的有效控制，是現(xiàn)代大型建筑工程建設(shè)過程中的重要部分和技術(shù)難點(diǎn)，對這一環(huán)節(jié)的有效控制不僅能有效地節(jié)約人力物力，縮短工期，也是直接關(guān)系到整個項(xiàng)目的工程質(zhì)量的。本文針對這些問題，給出詳細(xì)操作步驟，而有助于解決實(shí)際問題，是文章最大的目的。

參考文獻(xiàn)：

[1]尹云廳. 裝配式鋼桁—砼組合連續(xù)剛構(gòu)橋施工技術(shù)及控制方法研究[D].重慶交通大學(xué)，2017.

[2]欒濤. 某建筑裙房桁架鋼結(jié)構(gòu)工程施工技術(shù)研究[D].青島理工大學(xué)，2016.

[3]凌鑫. 鋼管混凝土柱內(nèi)置虹吸雨水管施工期力學(xué)性能分析與施工技術(shù)研究[D].重慶大學(xué)，2016.