某体育场异形柱预埋型钢施工技术

杨韶勇

1 工程概况

某体育场工程钢结构罩棚下“Y”字形钢—混凝土结构柱作为支座，柱内为预埋型钢。预埋型钢为焊接H型钢，材质为Q345B钢，钢柱翼缘板上焊接栓钉作为承力构件，全部在厂内加工拼装后运输至现场安装就位。

2 施工方法

工艺流程:进料→材料处理→号料→下料→H型钢组对→H型钢焊接→矫正→焊缝检查→矫正→组装焊接→焊缝检查→切头→拼接板组装焊接→矫正→焊缝检查→各段拼接(编号)→打磨→栓钉焊接→构件编号出厂。

2.1 钢构件半成品制作

1)放样、号料。放样所使用的钢尺必须经过计量部门的检验校准，合格后方可使用。

号料前必须了解原材料的材质及规格，检查原材料的质量。不同规格、不同材质的板件应分别号料，并依据先大后小的原则依次号料，以提高原材料利用率。

2)下料切割。下料前严格按工艺详图对照原材料的品种、规格、牌号是否一致，必要时请专职检验员鉴证，应确认所用材料规格、型号与设计图纸要求相符时才可切割。

用于制作焊接H型钢的翼缘板、腹板等板件的钢板采用多头自动切割机、半自动切割机下料，用于制作柱底板、加劲板等板件下料必须经复核无误后进行下料切割。

所有对接焊接的钢板必须按设计要求进行检验。材料切割后，对切割面尺寸公差、切口截面进行检验并清除毛刺，修磨光洁。材料切割后的弯曲变形，必须进行矫正。

板件加工质量应符合GB 50205-2001钢结构施工质量验收规范的规定。经全数检查合格后，做合格标识并编号。下料后的板件由专业放样人员划出中心线、定位线。

3)矫正。矫正工作贯穿钢结构制作的全过程，校正后的板件偏差不应超过规范规定的允许偏差值。第1，3，4段采用机械矫正，第2段采用火焰矫正。采用火焰矫正时，加热温度应控制在600℃～900℃以内，并保证加热区域在空气中自然冷却，禁止用浇水等方法加速冷却。

4)H型钢组立。第一步组成T形，第二步组成H形，其工作原理是:a.翼缘板放入，由两侧辊道使之对中。b.腹板放入，由翻转装置使其立放，由辊道使之对中。c.由上下辊使翼板和腹板之间压紧。d.用电焊机在两侧每隔一定间距点焊一定长度，一定焊缝高度的间断焊。

2.2 半成品构件焊接与再矫正

1)焊接材料及使用。

选用与母材相匹配的焊接材料。

所有焊接材料进场均应附有质量保证书及产品说明书。

所有焊接材料的保管和使用均应符合有关焊接材料的保管和使用规定。

施焊前，焊条须经350℃烘培1 h，并置于保温桶中备用。

焊工施焊前必须带保温桶，焊接过程中必须盖好保温桶盖，严禁焊条外露受潮。如发现焊条受潮，须立即烘干(焊条烘干时间不应超过2 h)。

2)焊接工艺评定。

焊接工作正式开始前，对工程中首次采用的钢材、焊接材料、焊接方法、焊接接头形式、焊后热处理等必须进行焊接工艺评定试验，对于原有的焊接工艺评定试验报告与新作的焊接工艺评定试验报告，其试验标准、内容及其结果均应在得到监理工程师的认可后才可进行正式焊接工作。

焊接工艺评定试验的结果应作为焊接工艺编制的依据。

焊接工艺评定应按照JGJ 81-2002建筑钢结构焊接技术规程第五章和GB 50205-2001钢结构工程施工质量验收规范第5.2.3条的规定进行。

3)焊接方法。

预埋型钢分为4段焊接，第1，3，4段采用自动埋弧焊焊接，第2段采用手工电弧焊接，圆弧部分用机械压弯成型。翼缘板拼接采用等强熔透对接焊缝，打坡口，分层焊接;腹板拼接时两端预留应力孔，以释放焊接应力，对接焊完后补齐。采用自动埋弧焊机进行焊接。焊接方法一般为向下横焊和立焊，以保证焊缝质量。

2.3 打磨、栓钉焊接

构件除锈达到Sa2.5级后，进行栓钉的焊接。栓钉焊接采用电弧焊，主要过程为:把栓钉放在焊枪的夹持装置中，把相应直径的保护磁环置于钢柱，把栓钉插入磁环内与钢柱接触。按动电源开关，栓钉自动提升，激发电弧。焊接电流增大，使栓钉端部和钢柱部表面熔化。设定的电弧燃烧时间达到后，将栓钉自动压入钢柱。切断电流，熔化金属凝固，并使焊枪保持不动。冷却后，栓钉端部表面形成均匀的环状焊缝余高，敲碎并清除保护环。

2.4 编号

分段后的构件编号规定如下:

构件号后面须加上该构件的分段号。构件分段号可用A，B，C等字母表示。

2.5 构件验收

构件半成品出厂前必须进行验收，做详细的验收记录。出厂的半成品构件应具有出厂合格证及原材检验复试报告等有关技术文件，并在工厂内进行检查是否符合设计尺寸和整体质量情况等，待检验合格后方可出厂。

2.6 构件的装卸及运输

1)吊运大件必须有专人负责，使用合适的工具，严格遵守吊运规则，以防止在吊运过程中发生振动、撞击、变形、坠落或其他损坏。2)装车时，必须有专人监管，清点上车的箱号及打包件号，车上堆放牢固稳妥，并增加必要的捆扎，防止构件松动遗失。为防止运输过程中构件变形，装车时需保证侧放装车，使一端与垫木接触。3)在运输过程中，保持平稳，超长、超宽、超高物件运输，必须由经过培训的驾驶员，押运人员负责，并在车辆上设置标记。4)严禁野蛮装卸，装卸人员装卸前，要熟悉构件的重量、外形尺寸，并检查吊具、索具的情况，防止意外。5)构件到达施工现场后，及时组织卸货，分区堆放好。6)现场采用机动车辆运送构件时，要注意周围地形、空中情况，防止倾覆及构件碰撞。7)到达现场后将各构件按安装位置摆放就位，准备吊装。

2.7 钢构件吊装及构件安装

1)吊装准备工作。复测基准点，并以此为依据，进行钢结构基准线和轴线的放线和测量。应先检查复核轴线位置、高低偏差、垂直度、标高，然后在相应位置弹出钢柱十字定位中心线，并引测标高。

构件吊装前按照构件明细表核对进场构件，查验质量证明单和设计更改文件，检查验收构件在运输过程中造成的变形情况，并记录在案，如发现超出规范允许的变形及时进行矫正。

2)锚栓埋设。钢筋绑扎完毕后立即派专业技术人员进行钢结构柱脚锚栓预埋指导工作。预埋时必须严格控制预埋件的位置、水平和标高等。

柱混凝土浇筑完毕，在混凝土初凝前，复查钻孔钢模的位置标高以及锚栓的垂直度等，发现超出规范允许的偏差时及时进行矫正。

3)钢架柱吊装。吊装前，先将基顶清理干净。测定基顶标高，安装柱底调节螺母，必要时设置柱底垫铁。50 t汽车起重机按设计停机点位置就位，做好起吊准备工作。安装吊索、柱头沿四个方向的缆风绳、柱脚棕绳拉索、吊钩挂钩，检查吊索，U形卡环的紧固情况，确认安全无误后，起重机正式缓缓起吊。随着钢柱柱头的上升，安排工人拉紧柱脚的棕绳拉索，确保钢架柱缓缓直立，直至钢柱完全吊离地面。起重机慢慢旋转吊臂，将钢架柱移至4.5 m高混凝土柱上方停止旋转。操作人员在钢架柱吊至柱基上方后，各自站好位置稳住柱脚，起重机缓慢落钩，将钢架柱落至锚栓的调节螺母上。

在钢架柱即将降至基顶时停止落钩，用撬棍撬动钢柱，使其两侧的中心线对准基顶中心线，然后缓慢将柱子落下。利用撬棍、油压千斤顶等工具，配合起重机对钢架柱的垂直度、平面位置进行调整，待钢架柱就位后垂直度偏差控制在20 mm以内时，在柱脚用钢板、钢楔等进行临时固定。柱头的四根缆风绳沿45°方向加以固定，防止柱身摆动。钢架柱临时固定后，吊车方可脱钩。

就位后将钢架柱临时固定，对钢柱位置、标高等进行矫正，应保证其水平位置偏差、垂直度及标高等控制参数必须满足施工规范的要求。钢架柱垂直度矫正通过经纬仪观测的方法加以控制。钢架柱安装后经过验收满足规范附录E规定的安装允许偏差要求后，在柱基预留50 cm处进行二次浇灌细石混凝土。然后按设计要求进行钢筋、模板、混凝土施工。

3 防治质量通病措施

建立健全质量预控体系，施工过程坚决杜绝质量通病，确保工程的使用功能和观感效果。施工前，结合本工程特点，并针对本项目的关键部位、薄弱环节重点进行质量预控和重点实施。

1)焊接变形:可在施焊前进行装配时，将工件向与焊接变形相反的方向预留偏差，采用合理的焊接顺序，不同的工件采用不同的焊接顺序。2)构件安装偏差:在地面拼装时必须垫平，以防下挠，可采取加固措施，以增强其刚度;严格检查构件几何尺寸，安装前检查节间间距尺寸，如发现问题，在地面处理后再吊装。3)螺丝扣损伤:使用前螺栓应进行挑选，清洗除锈后作好预配;严禁强行打入螺孔;预先选配好的螺栓组件应按套存放，使用时不得互换。

4 成品保护工作

1)钢构件严禁平放高叠，成品应立放，并用支撑固定，构件不得发生弯曲变形。2)钢构件在吊运过程中严禁碰撞。3)不得在焊缝外母材上随意引弧，焊接完后应用气割将引弧板切掉并整修磨光，不得用锤击落。4)钢构件及其附件、焊条等不得受潮。

[1]陆惠明，金 玉.体育馆工程主体钢结构施工技术应用[J].山西建筑，2010，36(4):141-142.