孔 飛

(安徽富煌鋼構(gòu)股份有限公司，安徽 巢湖 238076)

1 工程概況

阜陽職業(yè)技術(shù)學(xué)院新校區(qū)建設(shè)項目，位于阜陽市清河西路南側(cè)、雙清路北側(cè)，項目規(guī)劃總占地面積為74.3萬m2，規(guī)劃總建筑面積為47.6萬m2。整體項目地上部分采用裝配式鋼結(jié)構(gòu)和裝配式混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)實施建造，實行深化設(shè)計、施工一體化模式，為整體交鑰匙工程，裝配率不低于51%。該項目由14個單體建筑組成，包括實習(xí)實訓(xùn)工廠、電工電子樓、現(xiàn)代職教綜合樓、建筑樓、汽車實訓(xùn)樓、學(xué)生宿舍、學(xué)生食堂、禮堂及活動中心、風(fēng)雨操場、體育場看臺等，其中典型裝配式鋼結(jié)構(gòu)公共建筑為職教綜合樓、建筑樓、學(xué)生食堂。整體工程現(xiàn)場如圖1～圖3所示。

圖1 整體項目規(guī)劃圖

圖2 室內(nèi)效果

圖3 單體建筑

2 加工精度控制技術(shù)

2.1 焊接H形鋼構(gòu)件加工制作

焊接H形鋼梁構(gòu)件截面高、跨度大，如圖4所示，鋼梁加勁肋較多。加勁肋與H形鋼之間的焊縫主要為角焊縫，如圖5所示，加勁肋的焊接對H形鋼的變形影響較大。通過搭建組裝平臺實現(xiàn)精度控制，依據(jù)部件圖紙定位進(jìn)行畫線和組裝，在焊接前應(yīng)對鋼梁焊接位置和相應(yīng)節(jié)點板進(jìn)行預(yù)熱，以減少焊接收縮量。

圖4 整體深化設(shè)計模型

圖5 箱形柱與H形鋼連接節(jié)點

為保證減小制造過程中的變形量，應(yīng)在下料切割前需進(jìn)行矯平操作，一般應(yīng)用矯平機(jī)。目的是消除鋼板的殘余變形和減少軋制內(nèi)應(yīng)力。H形鋼梁下料長度的確定以鋼結(jié)構(gòu)深化圖紙尺寸為準(zhǔn)，允許偏差見表1。

表1 焊接H形梁組裝允許偏差

腹板與翼板的垂直度為b/100且不大于3.0 mm(b為翼緣板寬度)，截面高度為±3.0 mm，焊接H形鋼組立合格后，進(jìn)行定位點焊。定位點焊前先將H形鋼用大功率火焰槍等預(yù)熱焊縫兩側(cè)100 mm范圍，溫度達(dá)到150 ℃左右時進(jìn)行定位焊接，定位焊接采用CO2氣體保護(hù)焊。

2.2 焊接箱形柱加工制作

鋼結(jié)構(gòu)焊接箱形柱加工制作質(zhì)量控制主要包括材料檢驗、下料、組拼、焊接、矯正、拋丸及除銹等。本工程多采用貫通式焊接箱形柱，質(zhì)量控制相較梁貫通容易些。下料切割采用數(shù)控自動火焰或等離子切割下料，切割前應(yīng)對鋼板原材進(jìn)行合格性檢驗，否則不進(jìn)行下一工序。為避免不可修復(fù)的側(cè)向彎曲現(xiàn)象，應(yīng)從板兩面同時垂直下料，使板的兩邊同時受熱。

隔板組件裝配流程大體包括端面銑平、胎架裝配并進(jìn)行焊接，要保證幾何尺寸偏差在允許誤差范圍內(nèi)。在組裝胎架上將畫好線的下翼緣板放置于胎架上，并將裝配好的內(nèi)隔板固定在下翼緣板之間，裝配間隙控制在0.5 mm以下，然后檢測垂直度，二者的外垂直度應(yīng)≤1 mm；內(nèi)隔板安裝采用分步退裝法進(jìn)行，從中間向兩端對稱安裝進(jìn)行，內(nèi)間隔板每安裝兩塊，即對稱先進(jìn)行內(nèi)橫隔板與下翼板之間的平焊。

U形組裝時，應(yīng)控制柱的彎扭屈曲度，而且要嚴(yán)格把控柱總長和各層橫隔板、加勁板的位置，組裝前，采用中心線法檢查并校正板平直度。腹板焊接均采用CO2氣體保護(hù)焊，內(nèi)隔板兩側(cè)開坡口與腹板為熔透焊，焊后100%UT探傷合格后裝上翼緣板。箱形柱U形組立后，對構(gòu)件尺寸、焊縫質(zhì)量等指標(biāo)進(jìn)行逐項檢查，做好隱蔽工程記錄同時還要檢查箱形柱是否有彎曲變形和扭曲變形，一旦發(fā)現(xiàn)立即調(diào)整。待以上項目均達(dá)標(biāo)后，組裝好最后一塊翼板，按表2的要求控制精度。

表2 箱形構(gòu)件加工允許誤差

箱形構(gòu)件焊接主要采用門式全自動埋弧焊對四條主焊縫進(jìn)行焊接，遵循同時、同一方向、同一焊接電流施焊原則。焊接后需要對其進(jìn)行矯正，對于較厚的板材，主要采取焊后局部加熱退火工藝消除產(chǎn)生的集中應(yīng)力。箱形構(gòu)件內(nèi)隔板與腹板之間是垂直夾角，將采用兩面電渣焊來進(jìn)行內(nèi)隔板焊接，焊后再檢查，箱形端面銑加工主要是為下道拼接、焊接作基準(zhǔn)加工。整體箱形構(gòu)件焊接完成后進(jìn)行除銹、涂裝。

3 安裝關(guān)鍵施工技術(shù)與精度控制

3.1 地腳螺栓預(yù)埋施工精度控制

軸網(wǎng)控制、地腳錨栓預(yù)埋的精度控制是裝配式鋼結(jié)構(gòu)主體施工精度控制的基礎(chǔ)，地腳錨栓的定位本工程采用了工廠制作定位裝置，將預(yù)埋錨栓通過角鋼L80×50×6進(jìn)行連接形成穩(wěn)固框架，如圖6所示。制作精度控制：相鄰螺栓中心間距≤2 mm，螺栓頂部的相對高差≤2 mm。

圖6 預(yù)埋件廠制高精度定位框架

在具體實施埋設(shè)過程中，在底板鋼筋綁扎完成之后，預(yù)埋件的埋設(shè)工作即可插入，依據(jù)測繪人員放出的軸線，放置預(yù)埋螺栓，將埋件四道縱橫向中心線與定位基準(zhǔn)線吻合；然后用水準(zhǔn)儀測出埋件四個角上螺栓頂面的標(biāo)。

地腳螺栓預(yù)埋過程中，埋設(shè)位置的精度控制不僅受定位尺寸影響，更重要的是在混凝土澆筑過程中受施工擾動，往往使得預(yù)埋件偏位嚴(yán)重，一方面要保證該埋件整體框架有一定的強(qiáng)度，另一方面應(yīng)采用有效的加固措施控制澆灌混凝土?xí)r埋件產(chǎn)生位移和變形，同時應(yīng)注意對埋件的位置及標(biāo)高進(jìn)行復(fù)測，預(yù)埋加固如圖7所示。

圖7 預(yù)埋件加固示意圖

3.2 安全保障關(guān)鍵技術(shù)措施

3.2.1 鋼柱豎向?qū)?/p>

上層鋼柱與下段鋼柱的高空對接安裝受施工條件限制和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性因素影響，吊點布置在鋼柱上端，一般采用2對臨時連接耳板作為吊點，如圖8所示。吊裝前，擬對接的兩段鋼柱接觸面的浮銹渣土需清理干凈，保證兩節(jié)鋼柱的接觸面頂緊，四組臨時連接板用雙夾板和臨時螺栓連接固定，鋼柱焊接完成三分之二后割除。鋼柱吊裝到位后，應(yīng)保證上下兩段鋼柱的中心線吻合，活動雙夾板平穩(wěn)嵌入下柱對應(yīng)的安裝耳板上，穿好連接螺栓，連接好臨時連接夾板，待鋼柱焊接完成三分之二后去掉安裝耳板。

圖8 鋼柱對接節(jié)點示意圖

3.2.2 高空焊接操作平臺

安全防護(hù)是鋼結(jié)構(gòu)安裝施工的重中之重，在鋼構(gòu)件對接處應(yīng)搭設(shè)裝配式平臺(圖9)和裝配式道，確保作業(yè)人員可安全便捷地到達(dá)結(jié)構(gòu)的任意部位展開作業(yè)。在鋼柱四周同標(biāo)高設(shè)置卡槽用于固定操作平臺，平臺由插銷、小截面方鋼管、圍欄、鋼絲網(wǎng)踏板等制作而成，安全牢固、可拆卸，可重復(fù)利用。

圖9 裝配式操作平臺示意圖

3.2.3 安全爬梯與生命線設(shè)置

鋼柱上設(shè)置鋼爬梯，確保作業(yè)人員可安全便捷地到達(dá)結(jié)構(gòu)的任意部位展開作業(yè)，如圖10、圖11所示，主鋼梁臨時通道拉設(shè)安全繩，兩端固定在鋼柱上方便人員在鋼梁上行走。鋼桁架安裝完成后，在其上部1.2 m設(shè)置一道安全扶手繩，通過一根Φ8鋼絲繩利用夾具和鋼梁相連。對于已經(jīng)產(chǎn)生偏差的螺栓孔，利用絞孔機(jī)擴(kuò)孔方式進(jìn)行調(diào)整。采用臨時螺栓固定，不得強(qiáng)行穿入高強(qiáng)螺栓。同時架設(shè)安全繩方便施工人員掛設(shè)安全帶，確保施工安全。

圖10 鋼柱爬梯設(shè)置

圖11 裝配式操作平臺示意圖

3.3 鋼結(jié)構(gòu)安裝精度控制技術(shù)

鋼結(jié)構(gòu)測量分為平面控制和高程控制，大體思路：平面控制點采用激光鉛直儀向上傳遞數(shù)據(jù)，高程控制點采用卷尺分段量測距離。每次傳遞的點位經(jīng)自檢閉合后再進(jìn)行柱頂軸線偏差測量和標(biāo)高測量、鋼柱垂直度測量、梁軸線與高差檢查、柱底對中、變形觀測、地腳螺栓定位檢測等一系列工作。

3.3.1 鋼柱地腳螺栓定位測量

地腳螺栓預(yù)埋前，應(yīng)將控制點投測到地下室。在控制點上，架設(shè)經(jīng)緯儀進(jìn)行地腳螺栓的定位放線，如圖12所示，測設(shè)好平面位置的控制線及底面標(biāo)高線，將所測軸線彈墨線后，量距復(fù)核相鄰柱間尺寸。軸線復(fù)核無誤，標(biāo)記好作為定位對中依據(jù)，如圖13所示?？v橫軸線上采用兩臺經(jīng)緯儀分別指揮，使定位鋼板平行移動到望遠(yuǎn)鏡的十字絲上。

圖12 地腳螺栓預(yù)埋

圖13 鋼柱對中就位

地腳螺栓在埋設(shè)過程中由于受到鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋位置影響，往往定位精度不易控制。同時澆筑混凝土的過程中呈半流動狀的混凝土砂漿對于地腳螺栓的沖擊因素也不可忽略。對以上問題一般采用兩種方式予以對待。一是鋼框架固定螺栓預(yù)埋，大強(qiáng)度鋼框架可有效抵御混凝土的側(cè)向擠壓，減少螺栓定位誤差；二是螺栓后埋法，在澆筑混凝土?xí)r預(yù)先留置螺栓孔洞并標(biāo)記定位孔洞，核對無誤后澆筑。

在混凝土澆搗時應(yīng)安排專人采用經(jīng)緯儀檢測偏差，一旦誤差較大應(yīng)及時調(diào)校正確。地腳螺栓施工完畢后應(yīng)及時復(fù)測地腳螺栓的定位軸線、螺栓頂標(biāo)高、螺紋長度、平整度和垂直度并記錄完全。

3.3.2 鋼柱安裝標(biāo)高校正

鋼柱安裝標(biāo)高誤差是多種因素的共同作用結(jié)果。主要包括鋼柱長度公差、安裝縫隙、焊接變形量、壓縮變形量以及溫差變形等。鋼柱垂直度整體校正如圖14所示，首節(jié)柱標(biāo)高可以通過墊塊高度來調(diào)節(jié)，多節(jié)柱的標(biāo)高可通過加大柱與柱之間的間隙來調(diào)整，墊塊厚度不宜大于5 mm。鋼柱安裝時，對標(biāo)高過高的鋼柱，需要切割柱底襯板來保證標(biāo)高，切割后應(yīng)打磨干凈，同時在鋼柱安裝時要求鄰近鋼柱高差不宜大于10 mm，這樣才能保證鋼梁的水平度。

圖14 鋼柱垂直度整體校正示意圖

鋼柱校正完畢后，在柱頂用附件連接架設(shè)全站儀，對正于激光點位，分別瞄準(zhǔn)另兩個柱腳點位，進(jìn)行鋼柱偏差測量。根據(jù)軸線尺寸、鋼柱截面尺寸，計算鋼柱四角點位坐標(biāo)，并繪成鋼柱點位坐標(biāo)平面圖，便于使用查找。

3.3.3 高空焊接施工工藝與質(zhì)量控制

焊接變形與應(yīng)力控制，為控制局部及整體焊接變形，減少焊后殘余應(yīng)力與收縮量，在保證焊縫完全熔透的前提下采用小角度、窄間隙焊接坡口，要求提高構(gòu)件制作精度，構(gòu)件長度按正偏差驗收，盡量在地面完成小單元的拼接，減少高空拼裝接口的數(shù)量，采用小熱輸入量、小焊道、多道多層焊接方法以減少收縮量。

鋼柱沿其高度，鋼架段沿其軸向長度，根據(jù)其每道安裝接縫的收縮余量2～3 mm及其總和，在地面組拼時加放焊接收縮余量，每段端頭留切割余量。

4 鋼結(jié)構(gòu)防火與防腐施工技術(shù)

鋼結(jié)構(gòu)防火與防腐是裝配式鋼結(jié)構(gòu)公共建筑建造過程的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其施工質(zhì)量控制直接影響建筑在使用過程中的建筑功能，鋼結(jié)構(gòu)涂裝過程的原材料均要有合格證或檢驗報告，如有疑義應(yīng)進(jìn)行復(fù)檢。鋼構(gòu)件表面的除銹方法和除銹等級及其質(zhì)量要求應(yīng)符合《涂裝前鋼材表面銹蝕等級和除銹等級》(GB 8923—88)的規(guī)定。除銹方法為噴射處理拋丸除銹，除銹后表面的氧化皮、銹及污物應(yīng)清除到僅剩有輕微的點狀和條狀痕跡的程度。除銹關(guān)鍵要點如下：

(1) 除銹前應(yīng)將構(gòu)件表面的毛刺、水分、雜物和焊疤等清除干凈。

(2) 為了保證外觀色澤的一致和涂層均勻，涂料應(yīng)使用同一批號，配制好的涂料應(yīng)在當(dāng)天用完，涂刷時不得隨意添加稀釋劑。涂裝完畢后要在明顯處標(biāo)注原構(gòu)件號。

(3) 主控項目檢查應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行，涂裝前，鋼材表面除銹應(yīng)符合設(shè)計要求與國家現(xiàn)行有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。處理后的鋼材表面不應(yīng)有灰塵、油污、焊渣、水和毛刺等，按照構(gòu)件數(shù)抽查10%，且同類構(gòu)件不應(yīng)少于3件，用鏟刀檢查和用現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《涂裝前鋼材表面銹蝕等級和除銹等級》GB8923規(guī)定的圖片對照觀察檢查。涂料、涂層遍數(shù)，涂層厚度均應(yīng)符合設(shè)計要求，照構(gòu)件數(shù)抽查10%，且同類構(gòu)件不應(yīng)少于3件，干膜測厚儀進(jìn)行檢查。

(4) 一般項控制中，構(gòu)件表面不得誤涂、漏涂，涂層不應(yīng)漏涂和返銹等，涂層應(yīng)均勻、無明顯皺皮、流墜、針眼和氣泡等。當(dāng)鋼結(jié)構(gòu)處在有腐蝕介質(zhì)環(huán)境或外露且設(shè)計有要求時，應(yīng)進(jìn)行涂層附著力試驗，在檢測處范圍內(nèi)，當(dāng)涂層完整程度達(dá)到70%以上時，涂層附著力達(dá)到合格質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的要求，按照構(gòu)件數(shù)抽檢1%，且不應(yīng)少于3件，每件測3處，涂裝完成后，構(gòu)件的標(biāo)志、標(biāo)記和編號應(yīng)清晰完整。

(5) 質(zhì)量控制要點包括：油漆產(chǎn)品合格證及復(fù)驗記錄必須符合設(shè)計及相關(guān)國家規(guī)范的要求；除銹檢驗記錄，基底處理必須合格；油漆在配制時，比例控制適當(dāng)；涂裝時間間隔、涂裝溫度及濕度、鋼材表面溫度及露點等必須滿足施工要求；隱蔽部位油漆必須在施工前涂刷，并經(jīng)業(yè)主及監(jiān)理認(rèn)可；補(bǔ)刷油漆必須認(rèn)真清理基底，合格后按照正常刷漆程序進(jìn)行補(bǔ)刷；按照設(shè)計要求控制好涂層厚度。

5 結(jié) 論

本文通過實體工程實踐，針對裝配式鋼結(jié)構(gòu)加工精度控制技術(shù)、安裝關(guān)鍵技術(shù)與精度控制、鋼結(jié)構(gòu)防火與防腐施工技術(shù)等方面進(jìn)行研究與實踐，應(yīng)用了若干新的技術(shù)措施、工藝、做法等，確保了裝配式鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的加工精度與質(zhì)量，特別是在主體鋼結(jié)構(gòu)安裝階段，設(shè)計了柱腳錨栓精準(zhǔn)定位裝置與加固措施，保障了安裝精度與施工質(zhì)量。在安全方面，采用了定型化安裝平臺以及安全生命線的設(shè)置，確保鋼柱高空焊接質(zhì)量與操作人員的安全。在鋼結(jié)構(gòu)防火與防腐施工中，規(guī)范了其施工工藝，提高了施工質(zhì)量與建筑結(jié)構(gòu)的耐久性能，為工程的實施與使用取得了良好的社會與經(jīng)濟(jì)效益。