建筑工程空間異形雙曲鋼結(jié)構(gòu)箱梁施工技術(shù)

建筑工程空間異形雙曲鋼結(jié)構(gòu)箱梁施工技術(shù)摘要：本文通過(guò)案例分析的方式，對(duì)立面雙曲箱梁制作與安裝工程的實(shí)際情況、施工程序、關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行介紹，并從多個(gè)角度提出質(zhì)量控制措施，力求通過(guò)保障原材料質(zhì)量、科學(xué)選用焊接形式、提高材料利用率等方式，提高箱梁制作效果，取得更加理想的經(jīng)濟(jì)效益。關(guān)鍵詞：建筑工程；鋼結(jié)構(gòu)；箱梁施工引言：在現(xiàn)代化建筑發(fā)展中，對(duì)建筑物外觀藝術(shù)性的要求逐漸提升，優(yōu)美的弧形設(shè)計(jì)一改以往建筑的僵硬之感，使建筑更加靈動(dòng)立體，富有亮點(diǎn)。但是，此種外形構(gòu)造鋼筋混凝土難以完成，應(yīng)將異型鋼結(jié)構(gòu)引入其中，通過(guò)此類材料的使用不但施工更加輕便，且建筑外觀也更加優(yōu)美、獨(dú)特，在城市設(shè)計(jì)中得到廣泛應(yīng)用。工程概況本文以某文化館為例，該場(chǎng)館東側(cè)表皮長(zhǎng)度為260.4m，高度為43.3m，西側(cè)表皮長(zhǎng)度為260.4m，高度為45.1m，總建筑面積為25632m2，外立面的水平結(jié)構(gòu)采用雙曲鋼結(jié)構(gòu)箱梁作為支撐，構(gòu)件尺寸為800x200x10mm，鋼材料為Q235B。工程特點(diǎn)本工程的主要內(nèi)容為立面雙曲箱梁制作與安裝，在安裝過(guò)程中具有諸多難點(diǎn)，包括放樣準(zhǔn)確性、鋼板成型、箱梁組裝焊接等等。在該立面施工中，橫梁尺寸為800x220x10mm，鋼板較薄，在安裝時(shí)一旦操作不當(dāng)很容易出現(xiàn)變形情況；垂直箱梁為異形曲面，桿為雙曲箱體構(gòu)件。任何組件都是一個(gè)特殊形狀的元素，節(jié)點(diǎn)彼此連接，需要建立BIM模型，利用鋼板彎弧技術(shù)、切割技術(shù)等提高構(gòu)件精確度;箱梁部分需要?jiǎng)澐譃槎鄠€(gè)階段安裝，再將各個(gè)分段合并起來(lái)安裝，在組裝時(shí)應(yīng)利用全站儀對(duì)控制點(diǎn)尺寸進(jìn)行檢查，且測(cè)量和組裝作為施工難點(diǎn)所在，對(duì)精度方面具有嚴(yán)格要求［1］。工程異型鋼結(jié)構(gòu)箱梁施工技術(shù)3.1施工程序首先對(duì)控制點(diǎn)對(duì)進(jìn)行放樣畫(huà)線，部件下料，對(duì)部件進(jìn)行矯正使其處于平直狀態(tài)，然后對(duì)鋼板彎扭進(jìn)行加工，對(duì)箱梁的各個(gè)部件進(jìn)行拼裝，最后將不同部件以正確方式焊接起來(lái)，對(duì)焊接質(zhì)量進(jìn)行檢查，確保其符合標(biāo)準(zhǔn)。3.2關(guān)鍵工藝3.2.1放樣下料在鋼板下料之前，應(yīng)對(duì)鋼材進(jìn)行精準(zhǔn)畫(huà)線，利用BIM軟件根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙，以1：1的比例構(gòu)建三維模型。由專業(yè)人員在鋼板加工面上進(jìn)行精準(zhǔn)放樣，比例為1：1，如果尺寸過(guò)大，可分段彈出；對(duì)于三角形構(gòu)件，節(jié)點(diǎn)只有一定的要求，所以可以減少比例使切割線彈出，但仍然要注意準(zhǔn)確性，對(duì)于彈出的跨底對(duì)齊，橫向和豎向應(yīng)保持垂直，以此為依據(jù)分別畫(huà)出其他點(diǎn)和線，并在節(jié)點(diǎn)附近標(biāo)記尺寸，為后續(xù)復(fù)檢提供便利。在放樣完畢后，由專業(yè)人員負(fù)責(zé)檢驗(yàn)，保障部件、零件、構(gòu)件等在形位、尺寸、角度等方面不存在誤差；切割原料時(shí)，高溫氧氣切割方法可以用來(lái)糾正鋼板根據(jù)放樣的位置，并檢查是否有損壞原材料，調(diào)整跟蹤位置，所以切割的時(shí)刻總能沿著切割線，并適當(dāng)?shù)卣{(diào)整移動(dòng)位置。在切割過(guò)程中，應(yīng)堅(jiān)持先短后長(zhǎng)、先小后大、先復(fù)雜后簡(jiǎn)單的原則。3.2.2平直矯正對(duì)于鋼材來(lái)說(shuō)，如若機(jī)械矯直后，仍有彎曲翹曲現(xiàn)象，故有必要對(duì)鋼材進(jìn)行矯直。在正式矯正之前，應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)材質(zhì)、特點(diǎn)等進(jìn)行了解，明確校正參數(shù)，然后根據(jù)材料合理選擇校正溫度，以免校正不當(dāng)而損壞材料的力學(xué)性能。在矯正過(guò)程中，溫度不應(yīng)超過(guò)900C，對(duì)材料進(jìn)行矯直、矯平時(shí)材料應(yīng)自然冷卻，禁止采用強(qiáng)制性手段使其冷卻［2］。3.2.3鋼板彎扭加工在本工程中，利用三輥卷板機(jī)對(duì)鋼板彎扭進(jìn)行加工，在局部位置采用油壓機(jī)進(jìn)行整形。由于卷筒的滾子軸大，端部難以轉(zhuǎn)動(dòng)，應(yīng)采用油壓機(jī)將其壓緊，并利用外協(xié)加工的方式完成卷圓加工，如下圖1所示。圖1成型部件檢驗(yàn)圖將箱梁安裝在拼裝架上，以臥拼方式安裝，畫(huà)出控制線，按照投影線位置和各尺寸放置胎架，利用水準(zhǔn)儀找平，胎架之間的高度誤差在1mm之內(nèi)；根據(jù)胎架的擺放位置安裝下翼板，并在其表面噴粉線位置安裝內(nèi)隔板，然后對(duì)兩側(cè)腹板進(jìn)行安裝，將非熔透內(nèi)隔板和兩側(cè)腹板相連接，箱梁腹板、內(nèi)隔板拼裝結(jié)束后安裝上翼板，在正式安裝之前應(yīng)對(duì)焊縫位置進(jìn)行熔透，當(dāng)確定接縫處質(zhì)量合格后，對(duì)斷開(kāi)后的上翼板進(jìn)行焊接，堅(jiān)持先主體，后端頭的原則，從而使整個(gè)雙曲箱梁進(jìn)行安裝。3.2.4焊接與探傷正面焊接。把焊接小車在跑道上，安裝線板，通量倒入，將焊絲在焊縫的位置，將焊接接頭平行于焊縫的中心，釋放離合器，推動(dòng)焊接汽車來(lái)回人力和嘗試沿著焊縫位置，確保汽車總是在正常行走過(guò)程中焊縫的中心。離合器合上后，使小車行走一段距離，測(cè)量焊接速度，然后將焊接速度調(diào)整到規(guī)定值。推動(dòng)電車焊接的起始點(diǎn)，中間的弧形導(dǎo)板，關(guān)閉焊絲的離合器和發(fā)送，以便焊絲可以與鋼板接觸，打開(kāi)流量和閥件發(fā)送。使焊縫完全覆蓋。焊接啟動(dòng)電流按下后自動(dòng)焊接，觀察電弧、電流、電壓的實(shí)際情況，并進(jìn)行調(diào)整；反面焊接。鋼板的吊裝、車削、吊裝應(yīng)采用驅(qū)動(dòng)方式完成。在轉(zhuǎn)變的過(guò)程中，要注意每一個(gè)點(diǎn)的統(tǒng)一的力量，以避免鋼板的彎曲，然后焊接治療應(yīng)進(jìn)行碳弧氣刨對(duì)焊縫背面的位置，應(yīng)按照規(guī)定進(jìn)行的深度和寬度。超聲波探傷。所有焊縫均采用超聲波探傷，以探傷產(chǎn)生的脈沖波為標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)焊縫缺陷大小、位置進(jìn)行判斷，并以此為依據(jù)判斷結(jié)構(gòu)質(zhì)量情況，對(duì)于結(jié)構(gòu)質(zhì)量不產(chǎn)生不良影響的焊縫為合格，反之為不合格，對(duì)于不合格的焊縫需要重新焊接［3］。3.3質(zhì)量控制在鋼結(jié)構(gòu)箱梁制作安裝時(shí)，為了提高工藝質(zhì)量，應(yīng)對(duì)原材料、下料和焊接質(zhì)量進(jìn)行有效控制，具體措施如下：對(duì)原材料、鋼涂層材料和連接材料用于項(xiàng)目應(yīng)提供質(zhì)量證明文件，以及鋼類型、規(guī)格、模型和其他方面應(yīng)按照設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，和標(biāo)準(zhǔn)采購(gòu)的鋼材質(zhì)量應(yīng)嚴(yán)格按照國(guó)家規(guī)定。并對(duì)原始材料進(jìn)行抽樣并送至現(xiàn)場(chǎng)，檢驗(yàn)結(jié)果要求與相應(yīng)指標(biāo)相一致。對(duì)于下料、部件組裝來(lái)說(shuō)，應(yīng)以圖紙為依據(jù)，提高材料利用率，對(duì)焊接收縮量、氣割余量等因素進(jìn)行綜合考慮，在校驗(yàn)過(guò)程中采用的計(jì)量器應(yīng)合格，禁止不合格產(chǎn)品投入使用。在鋼板對(duì)接過(guò)程中應(yīng)細(xì)致操作，以免不良因素導(dǎo)致焊接變形情況發(fā)生，必要的情況下還可采用強(qiáng)制性、反變形等方式對(duì)其進(jìn)行固定。在組裝過(guò)程中，應(yīng)根據(jù)圖紙對(duì)基準(zhǔn)線進(jìn)行繪制，確保定位裝置數(shù)量充足，對(duì)裝置外形尺寸等進(jìn)行檢查，在點(diǎn)焊之前調(diào)整完畢。在焊接過(guò)程中，可根據(jù)實(shí)際情況對(duì)焊接類型進(jìn)行選擇，如對(duì)稱式、小規(guī)模式、分段式等等，使加工精度得以保障。在焊接過(guò)程中采用反變形方式，如靠、夾、預(yù)留等，在正式焊接之前對(duì)坡口表面雜物進(jìn)行處理，并將氧化皮、氣渣等處理干凈，以免對(duì)焊縫強(qiáng)度產(chǎn)生不良影響。3.4應(yīng)用效果該項(xiàng)目完成后，由甲方、設(shè)計(jì)單位、監(jiān)理單位共同驗(yàn)收合格，流水外立面雙曲箱梁制作與安裝的整體效果受到一致好評(píng)，使設(shè)計(jì)大師的作品圓滿的落實(shí)到實(shí)際。雙曲箱梁總質(zhì)量約10t，安裝成本為1.7萬(wàn)元《，項(xiàng)目工期為26天，市場(chǎng)上鋼結(jié)構(gòu)制作單位的平均價(jià)格為3.1萬(wàn)元/t，工期為30天。綜合對(duì)比，該工程共計(jì)節(jié)約資金(3.1-1.7)x10=16萬(wàn)元，工期與市面相比縮短4天。結(jié)論：綜上所述，本工程為鋼結(jié)構(gòu)箱梁為主的外立面造型設(shè)計(jì)，具有施工便捷、造型優(yōu)美、維護(hù)費(fèi)用低、環(huán)保性強(qiáng)等特征。在實(shí)際施工中，通過(guò)提高原材料、組裝和焊接質(zhì)量等方式，使各項(xiàng)資源得到優(yōu)化利用，項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)性得到顯著提升。參考文獻(xiàn)：王炳巖.異形雙曲面拱桁架空間網(wǎng)格結(jié)