弧形钢结构雨蓬安装及质量控制研讨

文/丁春福 北京市政路桥股份有限公司工程总承包二部 北京 100076

弧形钢结构雨蓬安装及质量控制研讨

文/丁春福 北京市政路桥股份有限公司工程总承包二部 北京 100076

介绍钢结构雨蓬施工中，为满足钢结构高精度要求，合理分析吊装及安装先后顺序，采取各种技术措施减少钢结构安装中各种不利变形因素，保质高效完成施工任务。

钢结构；雨篷；高精度；安装

1、工程概况

1.1设计概况

北京轨道交通燕房线（主线）工程03合同段包含三站两区间，即星城站、阎村站、大紫草坞站、星城站—阎村站区间及阎村站—大紫草坞站区间，车站为四柱三跨二层岛式结构，区间为高架形式。

车站以“书卷”为概念进行车站钢结构雨棚设计，雨棚为空间框架结构，全长约129m（两端各悬挑5.5m），宽约21m，高约10.35m，投影面积为2583平方米。雨棚屋面拟采用钢檩条、铝镁锰合金（直立锁边）屋面板及玻璃进行装修，钢结构工程量275吨。上部结构采用椭圆型框架支撑，截面尺寸为H500×300×10×16 mm，下部采用预埋件焊接耳板，框架与耳板间采用高强度螺栓栓接。

车站钢构件采用场内整体制作，现场塔胎组装完成后整体吊装。全部车站共40个构件。

1.2工程特点

1）车站主体结构采用椭圆型框架支撑结构，截面尺寸为H500×300×10×16 mm，腹板为椭圆曲线构件，控制弧线下料尺寸精度有一定难度；解决办法是优先采用数控切割下料，手工下料采用加工平台1：1放样，缩小坐标点间隔（100mm）, 首件进行四方验收。

2）椭圆框架的组装质量是否能达到设计图纸的要求；解决办法是在胎具上根据设计图纸将椭圆弧1：1放线，组装时将H型钢翼板紧贴弧线，以此达到与设计弧线一致的效果。

3）框架梁呈椭圆型，焊接过程中可能产生焊接变形，影响加工精度；解决办法是在加工胎具上将工件卡牢、夹紧，焊接时采取对称焊接，退步焊等方法，焊接完毕后再将工件打开，有效避免焊接产生的变形。

4）受椭圆框架构件超高超宽影响，不能整体制作运输到安装现场，厂内分段制作现场安装时如何保证安装精度；解决办法是框架构件厂内加工时采取整体组装、焊接，断口处拼装成型但不焊接，待整体焊接完毕后再进行断口，并做好标记。

5）本工程钢结构安装均采用高强度螺栓连接，因此首先保证钢结构位于混凝土结构预埋件的安装精度，此项工作需要测量人员初测、复测及监理验收等工序严格控制，以防在后续钢结构安装工程中出现安装偏差过大从而导致安装不上的可能，其次是为后续玻璃幕墙的高精度安装提供基础。

2、工程规模

吊装起重机械选择一台国产徐工（XCMG）QY25A型全液压汽车起重机，其最大起重能力25t。一台国产三一重工（SANY）QY50C型全液压汽车起重机，其最大起重能力50t。

被吊物钢箱梁共2件，其参数如下所示：

表2-1　钢梁参数

3、施工工艺流程及安装

3.1施工工艺流程

吊装顺序：构件1使用1台50吨吊车进行吊装，构件2使用1台25吨吊车进行吊装，2台吊车同时施工，现场组装连接部分。

总体上从一侧向另一侧顺序吊装，工期紧张时可以安排四辆吊车从两侧向中心顺序吊装。

具体施工顺序：KJ1－KJ40

3.2吊装步骤

（1）钢构件吊装

钢构件1宽12m，高10m，离地高度为18m，重2.3t；钢构件2宽9m，高8m，离地高度为15m，重1.7t。钢构件两侧连接到车站预制牛腿上，使用2台25t吊车单机吊装，吊装时吊车东西停放于施工通道上，钢构件在吊车外侧。钢构件中心位于吊车作业半径15.7米处，吊车慢慢起钩使吊车承受到钢箱梁的重量，检查钢丝绳、卡环受力和吊耳情况正常后，吊车将钢构件吊起待高度超过车站结构高度后旋转就位。

表3-1　吊车作业参数表

（2）吊装步骤

1）运输到位

钢构件验收完成后，就进入吊装的准备阶段。运输到位就是将钢构件运到吊车的起吊距离以内。注意此时对交通进行管制，对吊装区域进行隔离。

2）吊绳绑扎

吊绳的着力点应设置在钢箱梁重心的两边对称处。吊绳采用国产钢丝绳，其粗细应通过计算确定。在钢丝绳与吊件的接触处要绑垫橡胶皮，以防勤坏吊件。绳扣的使用要符合起重吊装的操作规程。

3）试吊

试吊的目的是为了检验吊点的选择是否合理、可靠，吊绳绑扎是否正确、牢固，以及对吊装的指挥配合进行演练。在正式吊装前，先起吊0.2～0.5 m的高度，暂定5分钟左右，此时观测吊车、吊件、绳扣的情况，看是否有不妥之处或与预计比较有没有异常。

4）起吊

试吊无误，则可以正式起吊。两台吊机的配合应做到步调一致，起吊的过程应由一人总指挥，另设1名副指挥，副指挥负责观察吊车的工况。指挥的信号应统一，事前要有交底，并进行过预演。

5）上升

吊装上升的速度要缓慢，只能是徐徐上升的过程。

6）摆向

当上升至预定高度后，摆正方向，使钢箱梁的轴线方向与设计方向一致。

7）落位

钢箱梁的方向摆正后，缓慢向下落放。落放时每个支撑点派3～4名工人配合。落放时对准轴线标记，落放到位后，吊车不能松钩。

8）调整、校正

落放到位后，采用千斤顶等工具调节标高。

9）固定

准确校正定位后，把钢箱梁与盆式支座连接固定在一起。相邻两段钢箱梁固定好后，把彼此间的横向连接件安装上。

10）松吊钩

只有确信吊件固定牢靠后，才能松开吊车的吊钩。松吊钩时，先点动，确信无误后才正式松开。

（3）吊装过程监控

在吊装过程中使用一台经纬仪对钢梁轴线进行测量，使用一台水平仪对钢梁高程及安装后的数据进行测量。

3.3钢结构精度测量控制

由于钢结构安装精度要求较高，故在其就位和安装的同时必须进行测量监控，根据本工程的施工特点，关键控制预埋件的安装、主梁的标高和平面位置，这对控制整个钢结构的安装十分重要。

进行站台板混凝土浇筑前首先对每个钢结构根部的预埋件进行初测、复测及监理验收三道工序保证钢结构预埋件的安装位置精度，此工序消除了在后续施工中由于预埋件误差的影响无法安装到位情况的发生。其次测量雨蓬的水平标高并标记在附近的混凝土结构上，作为观测基准点。

3.4钢梁焊接

当所有钢梁安装好并测量无误后，对其相邻榀之间的斜支撑进行焊接固定，焊接前必须检查钢构件的坡口，确保其尺寸满足设计要求，同时保证接头焊接质量。如果坡口过小，则需重新开坡口并打磨和焊接，同时应检查焊条保管情况，本工程均采用二保焊，此种焊接不仅保证了焊接质量也保证了外观。

4、质量控制

4.1吊装

吊装时应控制施工等活荷载严禁超过构件的承载能力。

自然变形：已安装的结构单元，在调整时，应考虑外界环境，如风力、误差和日照的影响，造成自然变形。吊车梁和轨道的调整应在主要构件固定后进行。

节点的顶紧：设计要求顶紧的节点，相接触的两个平面必须保证有70%紧贴，用0.3mm的塞尺检查，插入深度的面积之和不得大于总面积的30%。边缘最大间隙不得大于0.8mm。

承受主要荷载的垫块组，在每个螺栓附近最少布置一组垫块。

安装测量：安装偏差的测量，应在结构形成空间单元并连接固定后进行。

4.2栓接

高强度螺栓连接，必须对构件摩擦面进行加工处理。处理后的摩擦系数应符合设计要求，如设计无要求，可不经生锈既进行组装或加涂无机富锌漆；也可生锈后，安装时用钢丝刷清除浮锈。

处理好摩擦面的构件，应有保护摩擦面措施，并不得涂油漆或污损。出厂时必须附有三组与所有代表与钢构件同一材质、同批制作、同一处理方法和相同的表面状态、同一环境下存放的试件，并应用同一性能等级的高强度螺栓连接。

施拧及检验用的扭力扳手在班前应进行校正标定，班后校验，施工扳手扭矩精度误差应不大于5%；检验用的扭矩板扳手其扭矩精度误差应不大于3%。 2.7 安装高强度螺栓必须初拧（复拧）和终拧进行高强度螺栓的紧固顺序应使螺栓群中所有螺栓都均匀受力，从节点中间向边缘施拧，初拧和终拧都应按一定顺序进行。当天安装的螺栓应在当天终拧完毕，其处露丝扣应为2扣至3扣。

初拧和终拧的高强度螺栓必须用不同颜色的涂料做出标记，以防漏拧，误拧（扭剪型高强度螺栓不需做出标记）。

4.3焊接

组装质量和焊缝区复查：施焊前焊工应复查钢结构的组装质量和焊缝区的处理情况如不符合要求，应修整合格后方能施焊。

焊前预热和焊后热处理：对于需要进行焊前预热或者焊后热处理的焊缝，其预热温度或后热温度应符合国家现行有关标准的规定或通过工艺试验确定，预热区在焊道两侧，每侧宽度均应大于焊件厚度的1.5倍以上，应不小于100mm；后热处理应在焊后立即进行，保温时间根据板厚，按每25mm板厚1h确定。

多层焊接：多层焊接应连续施焊，其中每一道焊道焊完后应及时清理，如发现有影响质量的缺陷，必须清除后再焊。

焊缝裂纹：焊缝出现裂纹时，焊工不得擅自处理，应申报焊接技术负责人查清原因，订出修补措施后，方可施焊。

焊接引弧：严禁在焊缝区以外的母材上打火引弧，在坡口内引起弧的局部面积应熔焊一次，不得留下弧坑。

无损检测间隔时间：碳素结构钢应在焊缝冷却到环境温度、低合金钢应在完成焊接24h后进行焊接无损检测检验。

焊工钢印：焊缝施焊后应在工艺规定的焊缝及部位打上焊工钢印。

结语：

本工程钢结构雨蓬工程量虽然规模不大，但是钢结构根部预埋件安装改变了以往牛腿安装方式，变成螺栓连接方式进行连接，从而对钢结构安装精度要求进行了大幅度提高，如果安装不能控制在±5mm以内，则钢结构就会出现安装不上的风险，因此施工过程中采取有效的质量控制措施是十分必要的。经有关各方积极配合和精心组织施工，本工程每个车站仅用了不到15天的时间就完成了整个钢结构雨蓬安装的任务，经最终测量，各榀钢梁的水平和垂直误差最大值仅为2mm，小于规范允许值，满足质量要求。

[1]万叶青，袁鑫.钢结构连接与节点.人民交通出版社，2012.

[2]戴国欣.钢结构.武汉理工大学出版社.2016.

[3]李星荣.钢结构工程施工图实例图集.机械工业出版社.2015.