浅谈建筑异形钢结构施工工艺

张 巍

（广东金辉华集团有限公司，广东 开平 529300）

随着我国国民经济迅速发展，异形钢结构在建筑结构中的比例越来越高。尤其是近年来在高层、超高层建筑和大跨度空间结构等建筑物中，大量采用异形管构结构，涌现出一批现代建筑，为钢结构的进一步发展提供了成功的经验和广阔的发展空间。

1 工艺流程及工作要点

1.1 工艺流程

施工准备→工程结构三维建模→构件小样分析→搭设操作平台→确定顶升设备→制作1∶1胎具、现场布置→零部件煨弯制作→零部件校正与组装→构件焊接→除锈、防腐→复核和检查。

1.2 操作要点

1.2.1 施工准备

（1）根据土建部门提供的建筑轴线、标高及基准点等基础数据、指标，对现场进行复测。

（2）将数据结果统计制表，做出示意图，反馈给技术部门及制作项目，以指导施工。

（3）加工制作构件时，参照测量数据，调整加工量，满足工程质量的整体要求，减少构件在后期安装时的难度。

（4）在进行现场勘察的同时，组织技术人员熟悉、掌握有关施工图纸、施工规范、设计要求，将图纸中的技术难点做仔细的研究。

（5）对构件的加工尺寸、煨弯弧度、标高位置、规格型号、连接部位等逐一进行核对、计算。

1.2.2 工程结构三维建模

根据技术分析及图纸等技术文件的具体要求，利用计算机中相关软件，制作整体工程结构的三维立体模型，以便于详细分析各零部件的技术信息。

1.2.3 构件小样分析

（1）根据前期准备，做出构件分析表及构件详化小样图，明确加工制作精度要求，交付施工班组执行。

（2）构件分析表主要包括构件的名称、零部件代号、规格、各项几何尺寸、弧管半径、弦高、数量等数据，并进行校对、审核后，交付班组执行。

（3）为确保加工精度，依据所得数据，在电脑上做出零件小样分析图，细化图纸尺寸，经校对、审核后，交付小组进行现场1∶1大样放置。

1.2.4 操作钢平台的搭设

（1）在制作加工现场，进行操作钢平台的搭设。

（2）操作钢平台的基层应采用C20或C25的细石混凝土（厚度在100 mm左右）进行加固找平，其表面平整度满足上部钢平台的制作与安装。

（3）操作钢平台的几何尺寸应满足构件的制作、加工需要。

（4）它的主、次龙骨及面板材料的选用，应满足构件在加工拼装过程中的刚度要求。

（5）制作完成后，应用经纬仪进行严格操平，不平整度应控制在5 mm/m范围内。

1.2.5 确定顶升设备

（1）在钢结构工程中，零部件的煨弯加工，可采用液压式千斤顶配合火焰加热，保证其加工质量，并合理地降低工程成本。

（2）参照标准规范以及到位的液压千斤顶的行程、吨位等技术参数，制定相应措施及工艺参数。

1.2.6 制作1∶1加工胎具、现场布置

（1）在操作钢平台上根据零部件细化图纸、分析表中的相关数据，放设1∶1样制作胎具，并随不同零部件尺寸的变化而调整。

（2）胎具在制作时，在图示弧度的基础上，应预加100～150 mm的收缩量，以避免因钢材弹性特性，使零部件出胎后发生变形。

（3）结合工程实际，制作顶弯过程中的胎具，并对液压千斤顶进行合理布置，满足工程要求。

（4）针对钢材在弯曲过程中的特性，制作相应的顶弯工具，增加必要的保护设施，防止钢材发生局部凹陷或变形。

1.2.7 零部件煨弯制作

（1）先把钢材的1点固定，将千斤顶在2点处进行顶弯操作。

（2）用火焰加热其内侧，并对加热温度进行控制（600～900 ℃），利用钢材热胀冷缩的特性，将钢管顶至固定点处。

（3）在与卡具相符后进行简单固定，然后依次操作直至构件均与胎具的放样位置吻合。

（4）零部件在下料时，其两端应预留200～500 mm的加工余量，在加工完成后切掉，以保证其成型后，构件的整体弧度要求。

1.2.8 “死弯”控制

为了满足工程整体造型的需要，必须对钢材“死弯”进行控制。

1.2.9 零部件的校正与组装

（1）在钢平台的另一侧，应根据工程的实际弧度放设1：1校正胎具。

（2）在零部件顶弯完成出胎前，应进行编号管理，并进行成品保护。

（3）用汽车吊或其他起重设备，吊至校正胎具处，用千斤顶配合火焰进行校核，以保证其的实际尺寸，满足构件的后期组装要求。

（4）在零部件基本完成后，根据构件分析图，在操作平台上，制作构件组装胎具，进行复核无误后，将对应的零部件进行摆放、点焊，并完成整个构件的加工、制作。

（5）在构件加工制作完成、各项数据检查无误的前提下，应在其相隔一定距离设置固定支架，以防止出胎后发生变形。

（6）构件的焊接应规范、合理，满足施工规范、设计图纸中关于焊缝尺寸、焊脚高度等有关焊接的要求。

1.2.10 构件焊接

（1）在工程开始焊接之前，必须对焊接工艺中的坡口形式、焊接方法、焊接变形控制等技术参数进行确定。

（2）焊接前的准备。在开始前完成焊接前的准备：焊接材料在使用前应按规定的温度和时间进行烘干储存，焊接前将坡口内及周围50 mm范围内污染物清除干净。

其中项目考核注重学生对数据库应用系统的综合设计与开发的能力，考核成绩主要由项目功能、项目质量、文档撰写、答辩情况构成。学生以组为单位，从项目发布到课程结束，每组选择一个数据库应用系统项目进行设计和开发，题目可以是教师设计的项目(如“企业库存管理”、“江河水质分析预测”、“矿石储量管理”等)，也可以是学生从本专业出发设计的项目，要求完成系统需求分析、系统设计、数据库设计、SQL编程、应用程序开发与调试、文档撰写等任务。最后要求学生展示自己的作品并答辩。从项目功能和质量、现场答辩情况、学生之间的互评情况、教师对项目的综合评价等方面确定成绩。

（3）焊接方法的选择。结合各方条件与特点，在钢结构焊接时尽量直接采用CO2气体保护焊打底和罩面，在确保工程质量的前提下，提高工作效率。

2 焊接质量的控制

（1）钢结构的焊接工程必须由取得合格资格证书的焊工执行，并且在有效期限内。

（2）每一类型相贯焊缝坡口正式切割前，必须进行试切割和预组装，确保焊缝坡口形式及尺寸符合设计及规范要求。其次在施焊前应对主材、焊材等都进行处理，并进行有效保护。

（3）焊前将管内、外坡口两侧各50 mm范围内，油污、锈蚀等污物清理干净，焊丝在350 ℃条件下烘烤1 h后，随炉冷却到150 ℃保温，随用随取。

（4）取出的焊丝应放入保温桶内，不得使用锈蚀的焊丝。露天作业时必须采取有效的防风措施。

（5）在焊接过程中，采用多层多道焊，严格控制线能量，以使焊接接头的力学性能处于最佳状态。

（6）在完成每层焊接后应采用碳弧气刨，进行逐层逐道清渣，保证焊缝质量。

（7）在焊接前应首先将构件放平，从中部向两端逐点进行施焊，以避免由于焊缝收缩向一端积累而引起的各节点间尺寸误差，不得在同一支管的两端同时施焊。

（8）焊缝尺寸应符合设计要求的计算厚度值或焊脚尺寸，但也要避免过多地堆焊加强高，而产生较大的焊接残余应力。

（9）焊缝观感应达到：外形均匀、成型较好，焊道与焊道、焊道与基本金属间过渡较平滑，焊渣和飞溅物基本清除干净。焊缝尺寸、强度试验检验必须合格。

（10）构件的焊接应规范、合理，满足施工规范、设计图纸中关于焊缝尺寸、焊脚高度等有关焊接的要求，以保证构件的整体质量。

（11）构件出胎、运输及安装时的吊装，应避免野蛮作业，防止焊口发生开裂，影响工程质量及安全。

3 构件的除锈、防腐

（1）根据工程技术文件的不同要求，构件在制作完毕后进行除锈处理，达到要求的除锈等级。

（2）涂装前钢材表面除锈应符合设计要求和国家有关标准的规定。经处理后的钢材表面不应有焊渣、焊疤、灰尘、油污、水和毛刺等。

（3）进厂后的涂料应检查是否有产品合格证，经核查无误后，方可使用。钢结构表面涂刷防护油漆，漆膜厚度应满足设计要求。

（4）构件涂刷表面不应有误涂、漏涂现象，涂层应均匀、无明显皱皮、流坠、针眼、气泡、脱皮和返锈等。

（5）涂装完成后，构件的标志、标记和编号应清晰完整。

4 复核和检查

按国家规范 GB 50205－2001钢结构工程施工质量验收规范要求对构件进行检查，严格对各工序：零件加工、组拼、焊接、校正、喷砂除锈、刷漆、运输、堆放、安装就位等工序的检验、验收工作。

（1）严格遵照国家标准GB 50205－2001钢结构工程施工质量验收规范和JGJ 81－2002建筑钢结构焊接技术规程执行。

（2）严格把好原材料质量关，对各种原材料和各种试件进行认真检查评定，不合格的材料不准进场。焊接材料按要求进行烘干保温，设烘干箱保温桶。

（3）加强对工序管理、质量检查、成品保护、积累工程施工技术资料的进程控制。

（4）钢结构的焊接工程必须由取得合格资格证书的焊工执行，并且在有效期限内。

（5）施工过程中管理人员做好施工日志，对操作人员编号便于追溯执行自检、互检、专检的制度。

（6）零部件、构件在完成一个工序后，必须经检验合格并签字后，方可进行下一步工作，加工制作前应对构件的各项数据指标进行复核。

5 结语

由于该技术的关键环节是顶升煨弯环节，采用机械配合火焰的方法进行施工，可充分利用已有的人力、物力，因地制宜的在加工现场完成了构件加工任务，便于流水操作，较外煨加工可节省资金 20%～30%。采用该施工技术进行加工生产，使施工质量容易控制、掌握，工效高，便于根据工程实际情况，组织流水施工，缩短工期。

1 王建昌、夏峰海、黄海、杨诚、汪仲琦.双悬挑、大跨度异形钢结构安装施工［J］.建筑施工，2009（06）