沈國裕

摘要：文章先對體育館鋼結(jié)構(gòu)屋蓋焊接工程進(jìn)行了簡單的概述，再進(jìn)一步對體育館鋼結(jié)構(gòu)屋蓋焊接施工的施工特點(diǎn)以及工程難點(diǎn)進(jìn)行了分析，最后具體分析了鋼結(jié)構(gòu)屋蓋焊接施工過程中鋼結(jié)構(gòu)的加工制作、鋼結(jié)構(gòu)的拼裝以及鋼結(jié)構(gòu)的現(xiàn)場安裝、焊接等具體技術(shù)，并結(jié)合具體的體育館實(shí)例進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：體育館；鋼結(jié)構(gòu)；焊接施工技術(shù)

中圖分類號：TU758 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-2374（2013）35-0027-02

隨著當(dāng)前我國建筑工程的發(fā)展，對建筑材料以及建筑工藝的質(zhì)量以及美觀性要求也越來越高，而鋼結(jié)構(gòu)由于具有形狀美、質(zhì)量輕的雙重優(yōu)勢被廣泛運(yùn)用于當(dāng)前包括體育館在內(nèi)的大型公共建筑。但是，鋼結(jié)構(gòu)的良好應(yīng)用與發(fā)展離不開良好的施工技術(shù)作為支撐，尤其是鋼結(jié)構(gòu)的現(xiàn)場安裝與桿件焊接技術(shù)更是對體育館鋼結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量具有極其關(guān)鍵的意義。筆者發(fā)現(xiàn)，當(dāng)前我國對體育館鋼結(jié)構(gòu)屋蓋焊接施工技術(shù)的研究還相對較少，不利于鋼結(jié)構(gòu)在大型公共建筑的進(jìn)一步推廣與利用。因此，筆者認(rèn)為，在這樣的背景下，對體育館鋼結(jié)構(gòu)屋蓋焊接施工技術(shù)這一課題進(jìn)行相關(guān)的探討具有非常重要的實(shí)際意義。

1 體育館鋼結(jié)構(gòu)屋蓋焊接工程的概述

鋼結(jié)構(gòu)屋蓋焊接工程在當(dāng)前我國體育場的建設(shè)中具有非常重要的實(shí)際應(yīng)用價值。具體來說，鋼結(jié)構(gòu)的施工技術(shù)主要分為兩個階段，即鋼結(jié)構(gòu)的加工制作與鋼結(jié)構(gòu)的現(xiàn)場安裝與焊接。而鋼結(jié)構(gòu)的現(xiàn)場安裝又分為拼接和安裝兩個具體的步驟。一般來說，當(dāng)前大部分的鋼結(jié)構(gòu)主要形式為雙向張弦桁架的單曲面結(jié)構(gòu)，其中上弦主要是平面桁架，采用正交正方，而下弦則使用預(yù)應(yīng)力張拉索，且通過穿過鋼撐桿下端的雙向索夾點(diǎn)來形成一個雙向的空間張拉索網(wǎng)。

隨著鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用的推廣，人們有必要對鋼結(jié)構(gòu)引發(fā)的事故給以關(guān)注。在實(shí)際的施工過程中，鋼結(jié)構(gòu)的安裝次序不正確、安裝過程沒有形成一個完整的受力體系等都有可能會引發(fā)鋼結(jié)構(gòu)安全事故。筆者曾經(jīng)了解到西安市某鋼結(jié)構(gòu)的建筑工程就因?yàn)樯鲜鲈蛟阼旒馨惭b的過程中發(fā)生了坍塌事件，帶來了重大的損失。因此，我們可以說，鋼結(jié)構(gòu)工程是一類實(shí)際應(yīng)用價值大、發(fā)展前景良好，但工程復(fù)雜、對技術(shù)要求高、事故破壞力強(qiáng)的一類工程。

2 體育館鋼結(jié)構(gòu)屋蓋焊接的施工特點(diǎn)以及工程難點(diǎn)

2.1 鋼結(jié)構(gòu)施工的特點(diǎn)

一般來說，當(dāng)前我國大部分的體育館鋼結(jié)構(gòu)的形式都不規(guī)則，而且屋蓋以弧形為主，且桁架的截面也具有多樣的形狀，其中每一個點(diǎn)的標(biāo)高都不一樣；大部分體育館的鋼結(jié)構(gòu)的主體桁架跨度都非常大，安裝的高度也非常高，而且懸挑的長度也非常大；鋼結(jié)構(gòu)的構(gòu)件都具有又長又重又多的顯著特點(diǎn)。

2.2 鋼結(jié)構(gòu)工程的重點(diǎn)、難點(diǎn)

鋼結(jié)構(gòu)的測量、放線與校正。鋼結(jié)構(gòu)的屋蓋要想達(dá)到一個理想化的效果，首先必須要對每一樣構(gòu)件的定位以及標(biāo)高進(jìn)行科學(xué)的測量、放線以及校正，并保證每一個安裝的步驟都能按照已經(jīng)設(shè)計(jì)好的要求進(jìn)行施工?？傊?，測量、放線與校正是鋼結(jié)構(gòu)工程的一個重點(diǎn)，需要在施工的整體過程中嚴(yán)格進(jìn)行。

現(xiàn)場場地的合理布置。由于鋼結(jié)構(gòu)的構(gòu)件具有長、多、重的特點(diǎn)，因此，對現(xiàn)場場地的集中性要求非常高?？傊?，要保證一個合理集中的現(xiàn)場場地以使得構(gòu)件的存放和拼裝能夠順利進(jìn)行。同時，現(xiàn)場場地也需要保證能夠承載施工機(jī)械的重力，以保障機(jī)械的正常運(yùn)行。

高空焊接影響安裝的質(zhì)量。在鋼結(jié)構(gòu)的安裝過程中，往往高空焊接與散件非常多，由安裝誤差與焊接的變形而引起的對鋼結(jié)構(gòu)的內(nèi)力產(chǎn)生的影響非常大。因此，防止在焊接的過程中構(gòu)件因?yàn)槭湛s而產(chǎn)生變形進(jìn)而影響結(jié)構(gòu)的內(nèi)力是本工程的一大難點(diǎn)。筆者認(rèn)為，針對本工程多管對接的特點(diǎn)，在實(shí)際的工程中，工作人員一定要嚴(yán)格做到以下四點(diǎn)：采用同步對稱的施焊技術(shù)，以防止焊接的變形；綜合考慮焊接的收縮余量來進(jìn)行桿件的拼裝；在進(jìn)行環(huán)向管與徑向管的焊接時，必須要先點(diǎn)焊固定，且要注意嚴(yán)格禁止上下接口的交錯焊接；在進(jìn)行環(huán)向管與環(huán)向管焊接時，要通過安裝耳板來做臨時的固定，以此來控制安裝的

誤差。

安全施工。在進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)的安裝過程中，會使用到連接板、螺栓等各種各樣的手持工具，而這些手持工具的墜落事故會對工作人員的人身造成一定的傷害。另外，電焊防火也是鋼結(jié)構(gòu)的一項(xiàng)技術(shù)重點(diǎn)，首先，應(yīng)該在高空進(jìn)行相關(guān)的防火措施，同時，在地面上也應(yīng)該要設(shè)置專門的人員來進(jìn)行防火看火。尤其要注意的是，高空作業(yè)一定要對工作人員設(shè)置安全繩，以保證工作人員的人身安全。

3 體育館鋼結(jié)構(gòu)屋蓋焊接施工的具體技術(shù)分析

3.1 鋼結(jié)構(gòu)的加工制作

由于鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件多、節(jié)點(diǎn)復(fù)雜的特點(diǎn)，各種過渡處的連接點(diǎn)以及腹桿和桿件的過渡點(diǎn)非常多，需要對構(gòu)件的裝配精度進(jìn)行嚴(yán)格的保證。因此，在對復(fù)雜節(jié)點(diǎn)進(jìn)行加工時，需要先使用Auto CAD的軟件來建立一個三維的線框模型，并進(jìn)行具體的分析，然后再對機(jī)械的切割余量和焊接之后收縮的余量進(jìn)行嚴(yán)格的規(guī)定，同時，要按照相關(guān)的材料規(guī)格來合理分析套料，根據(jù)具體的制作來選擇最優(yōu)化的加工設(shè)備，并進(jìn)行設(shè)備的實(shí)地放樣與實(shí)地拼裝。

在進(jìn)行異型H型的鋼制作時，也需要對每一支構(gòu)件的上翼板先進(jìn)行預(yù)折面的處理，保持好上翼板的傾斜角度，以保證構(gòu)件的設(shè)計(jì)滿足工程的施工。上翼板要先進(jìn)行模擬的焊接然后再對焊縫的收縮量進(jìn)行調(diào)整，接著在綜合考慮后使用機(jī)械進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，并通過火工加外力的方式來進(jìn)行校正。

3.2 鋼結(jié)構(gòu)的拼裝

主桁架的拼裝程序。主桁架的拼裝程序是先制作桁架的平面拼裝，再對桁架的拼裝進(jìn)行定位與校正以及檢驗(yàn)，然后再進(jìn)行正面焊縫焊接以及焊后的校正，再對桁架的背面進(jìn)行焊縫的焊接，經(jīng)過UT檢查合格之后再制作立體的拼裝胎架，最后再進(jìn)行立體的拼裝以完成所有工序。具體來說，桁架的安裝過程包括平面的桁架以及桁架的立體安裝兩大工序。

鋼結(jié)構(gòu)的現(xiàn)場拼裝的胎架主要是由工字焊接形成的，整個胎架是一個剛性體。拼裝時，先在拼裝的場地進(jìn)行劃線，然后再安放H型的鋼馬凳，在角鋼和馬凳間完成支撐連接以后，再進(jìn)行立桿的安放。

3.3 鋼結(jié)構(gòu)的現(xiàn)場安裝

在進(jìn)行完鋼結(jié)構(gòu)的拼裝程序之后，接下來就可以進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)的吊裝工程了。鋼結(jié)構(gòu)的吊裝首先要選用大型鋁帶吊和汽車吊，并且選擇“齊頭并進(jìn)，分區(qū)安裝”的安裝原則，采用高空分段散裝與立體分段吊裝結(jié)合的安裝方案，來進(jìn)行具體的安裝。一般來說，在進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)主拱和桁架的吊裝之前，應(yīng)該要通過倒鏈與平衡滑輪并且根據(jù)三維的模型來對角度進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)節(jié)。

下面，筆者就通過對本結(jié)構(gòu)圖的分析來闡述體育館鋼結(jié)構(gòu)的安裝流程：

3.3.1 鋼結(jié)構(gòu)東側(cè)的安裝順序分析：先進(jìn)行支座預(yù)埋件的安裝，然后再安裝屋面的主桁架，其次再安裝桁架的撐桿與拉桿與進(jìn)行屋面的支撐，接下來就可以安裝支座了，再接下來就對馬道、天溝梁等進(jìn)行吊裝，按照E01、E04、E02、E03的順序來進(jìn)行安裝。

3.3.2 鋼結(jié)構(gòu)西側(cè)的安裝順序分析：先對支座的預(yù)埋件進(jìn)行安裝，然后再安裝屋面的主桁架，再按照主拱3、主拱2以及次桁架的順序進(jìn)行安裝，接下來就是撐桿和拉桿與屋面次桁架以及主拱1與支座，最后再對馬道與天溝梁進(jìn)行安裝。

在進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)的安裝過程中，特別要注意選擇合理的吊裝順序，操作性強(qiáng)、快速簡便與經(jīng)濟(jì)可靠的吊裝方案，再選擇適宜的吊裝機(jī)械，以此來保證鋼結(jié)構(gòu)工程的工期、質(zhì)量以及安全性。

接下來筆者就以我國國家體育館的鋼結(jié)構(gòu)為例，來分析體育館鋼結(jié)構(gòu)屋蓋焊接技術(shù)的成功應(yīng)用。

3.4 體育館鋼結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)的應(yīng)用

總體來說，體育館鋼結(jié)構(gòu)的焊接最主要的技術(shù)要點(diǎn)是滑移。而焊接的類型可以分為兩大部分，即高空焊接和地面焊接。在焊接的實(shí)際工程中，需要注意以下一些施工

原則：（1）不允許在同一支管的兩端同時進(jìn)行焊接；（2）焊接的順序要遵循先對中間的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行焊接，再向焊架的兩端不斷地進(jìn)行節(jié)點(diǎn)的拓展，這樣就可以成功地避免桁架節(jié)點(diǎn)之間誤差的存在；（3）在進(jìn)行節(jié)點(diǎn)焊接時應(yīng)該要采用對稱焊接的方法，以此來保證桿件軸線角度的準(zhǔn)確，同時也可以減少相應(yīng)的焊接應(yīng)力。

另外，也要注意焊接的順序，以此來避免變形或者應(yīng)力集中現(xiàn)象的發(fā)生：（1）先對中間進(jìn)行焊接然后再焊接兩邊；（2）先對受拉的桿件進(jìn)行焊接再來焊接受壓的桿件；（3）先對受力較大的桿件進(jìn)行焊接再來焊接受力較小的桿件；（4）先對管徑大的桿件進(jìn)行焊接再焊接管徑小的桿件；（5）先對焊縫比較小的桿件部位進(jìn)行焊接再焊接焊縫比較多的桿件部位；（6）先對桿件的趾部進(jìn)行焊接再焊接根部。

焊接作為體育館鋼結(jié)構(gòu)屋蓋焊接施工技術(shù)的關(guān)鍵，對其質(zhì)量應(yīng)該要進(jìn)行嚴(yán)格的控制，同時也要進(jìn)行嚴(yán)格的

檢驗(yàn)：（1）焊接前的檢查：焊接的接頭位置是不是正確；焊接的墊板和原來的鋼板的間隙以及引弧板的位置是不是正確；焊接的坡口角度是不是正確；焊接的預(yù)熱溫度。（2）焊接過程的控制：保證焊接的流程按照相關(guān)的指導(dǎo)書、流程工藝以及標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)參數(shù)和順序進(jìn)行。（3）焊接后的檢驗(yàn)：要保證良好的外觀；表面不能有氣孔、裂紋、電弧擦傷以及咬邊等現(xiàn)象；要對凸出的焊道進(jìn)行焊渣的清楚，保持光滑。

4 結(jié)語

由以上可以看到，鋼結(jié)構(gòu)在當(dāng)前我國體育場建設(shè)中具有非常實(shí)際的應(yīng)用價值與非常廣闊的發(fā)展前景。筆者認(rèn)為，當(dāng)前我國要想進(jìn)一步推進(jìn)鋼結(jié)構(gòu)屋蓋焊接施工技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展，必須要嚴(yán)格控制好鋼結(jié)構(gòu)施工的技術(shù)重點(diǎn)與技術(shù)難點(diǎn)，對鋼結(jié)構(gòu)施工的加工制作、鋼結(jié)構(gòu)的拼裝、鋼結(jié)構(gòu)的現(xiàn)場安裝與焊接每一個施工步驟都嚴(yán)格把握，以此來促進(jìn)我國體育館以及其他大型公共結(jié)構(gòu)中鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用。

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