淺談受限空間螺旋鋼樓梯施工技術

中國建筑第八工程局有限公司 上海 200000

近年來，隨著各地大型公共建筑的崛起，越來越多的異型鋼結構被應用到建筑中，其中螺旋鋼樓梯被普遍使用在大型劇院、商場等建筑中。

螺旋鋼樓梯現場安裝有兩大技術難題，一是螺旋構件高空定位問題，二是焊接應力和變形控制問題。為保證鋼樓梯施工質量及加快施工進度，最終采用螺旋鋼構高空定位技術及螺旋鋼構焊接變形綜合控制技術解決以上困難。

目前，該技術已兩次應用于工程實體當中，保證鋼樓梯施工質量、縮短工期，應用結果均得到各方的認可。

1 技術特點

1.1 保證質量

解決螺旋鋼樓梯定位問題，避免出現安裝尺寸偏差過大現象。同時可解決螺旋鋼樓梯焊接應力和變形問題[1]。

1.2 縮短工期

可實現螺旋鋼樓梯焊接安裝一次施工成型，提高施工效率。有效的控制焊接應力變形，減少不必要的返工。

1.3 節約成本

節省維修、返修成本，節省人工費及管理成本。

2 技術關鍵

2.1 螺旋構件高空定位技術

主要是利用自制龍門架做可移動式胎架，配合吊葫蘆吊裝鋼構件，將目標點投影的水平位置投放在地面上并做標示，利用自制垂直可伸縮不銹鋼立桿，立桿對準水平點位，調好垂直度，利用水準儀和塔尺測出高程，調整可伸縮立桿頂端與測量高程一致，從而進行空間三維定位。

2.2 鋼結構焊接應力和變形控制

鋼結構焊接應力和變形控制，主要采取設計措施、工藝措施來進行控制應力和變形。

（1）鋼結構深化設計階段，設計鋼構件時，預留收縮量，盡量采用較小的焊縫尺寸，減少不必要的焊縫。盡量采用坡口焊，減少角焊縫。合理安排焊縫位置，焊縫盡可能對稱于截面中性軸或更接近于中性軸。

（2）鋼結構安裝焊接階段。①采用剛性固定組裝法，即鋼構件定位后，利用自制鋼龍門架進行剛性固定，構件底部設置18 號工字鋼做臨時支柱并牢固固定在樓板上，龍門架兩側各焊接兩個鋼管和U 型頂托固定構件。確認固定牢固后再施焊。②施焊前將構件進行熱處理。③焊接過程中，兩名焊工同時對稱焊接，先施焊完整個結構節點的打底焊，再施焊整個結構節點的填充焊，最后施焊節點的蓋面焊，使各層應力有一個自由釋放的過程。一層打底焊，為使根部熔透，應適當采用大電流焊接。一層焊縫焊完后，將其溶渣、飛濺、焊瘤清除干凈，并檢査其焊縫質量，待無缺陷后，再焊第二層焊縫，依此類推。嚴格控制焊接電弧在某一點（處）的停留時間。兩層間的焊接接頭錯開2-3mm，不能重疊。④合理安排焊接順序，由于鋼樓梯的兩端支座的地腳螺栓方便固定構件，而中間構件懸空難以固定，因此采取從兩端往中間焊接的順序，可抑制變形[2]。

3 施工工藝

3.1 施工流程

第一塊構件平面放線定位→第一塊構件在支座處固定→第一塊構件另一端定位→剛性固定構件→預熱處理→對稱焊接→第二塊構件平面放線→………。

3.2 操作要點

3.2.1 平面放線定位

根據深化圖紙，將每個構件底部對應的四個角的平面位置放出，并醒目標記在構件正下方的樓板上。

3.2.2 構件在支座處固定

第一塊構件可在支座處可直接放線定位在地腳螺栓上，點焊固定。由于另一端有臨時柱支撐，后面的構件在與前一構件連接處也可直接放線定位。

3.2.3 構件在另一端定位

將自制的可伸縮不銹鋼垂直立桿根部對準構件在水平樓板上的點位，根據水平儀調整立桿垂直，將塔尺緊挨立桿放置，利用水準儀抄出構件該點位的高程，調節可伸縮不銹鋼立桿，使之頂部與該高程齊平，此時立桿頂中心即為構件該點位的空間位置[3]。

3.2.4 剛性固定構件

在構件的另一端架好龍門架，采用吊葫蘆調節構件位置使目標點落在不銹鋼立桿頂部的中心，保持構件不動，構件正下方放置18 號工字鋼并調節高度，點焊臨時固定構件，同時調整龍門架兩側預制的四根頂托，擠緊鋼構件。

3.2.5 構件預熱處理

采用電加熱器做預熱處理并配備測溫計隨時測量溫度。預加熱的區域在焊接坡口兩側，預熱寬度為施焊處厚度的1.5 倍以上且不小于100mm，預熱溫度在焊件的反面測量。

3.2.6 對稱焊接

兩名焊工同時對稱焊接，先施焊完整個結構節點的打底焊，再施焊整個結構節點的填充焊，最后施焊節點的蓋面焊，使各層應力有一個自由釋放的過程。一層打底焊，為使根部熔透，應適當采用大電流焊接。一層焊縫焊完后，將其溶渣、飛濺、焊瘤清除干凈，并檢査其焊縫質量，待無缺陷后，再焊第二層焊縫，依此類推。嚴格控制焊接電弧在某一點（處）的停留時間。兩層間的焊接接頭錯開2-3mm，不能重疊。

受限空間螺旋鋼樓梯安裝技術對于房屋建筑工程螺旋鋼樓梯的施工質量控制方面及縮短工期方面起到了推動作用。其多項優點及產生的多項效益得到參建單位及社會一致認可。

4 結語

綜合考慮了施工工期、成本及鋼結構的實體質量問題，自制垂直可伸縮立桿以進行三維空間定位，系統研究了鋼結構的材料性能，焊接應力產生原因及影響因素，總結了一系列控制焊接應力和變形的措施，成功完成螺旋鋼樓梯的焊接安裝。