王文廣 林光輝

摘要：煙臺文化中心鋼結(jié)構(gòu)工程匯集了建筑鋼結(jié)構(gòu)工程幾乎所有的結(jié)構(gòu)形式，結(jié)構(gòu)新穎，形式多樣，造型獨(dú)特，施工安裝難度高。工程從結(jié)構(gòu)主體框架開始，到主體封頂，再到屋面造型，都有鋼結(jié)構(gòu)的存在。文章對煙臺文化中心鋼結(jié)構(gòu)安裝的施工難點(diǎn)進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：煙臺文化中心；鋼結(jié)構(gòu)工程；施工難點(diǎn)；建筑工程；鋼骨柱梁 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

中圖分類號：TU39 文章編號：1009-2374（2016）17-0104-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.17.050

煙臺文化中心鋼結(jié)構(gòu)工程，薈萃了建筑鋼結(jié)構(gòu)工程幾乎所有的結(jié)構(gòu)形式，結(jié)構(gòu)新穎，形式多樣，造型獨(dú)特，施工安裝難度高。工程從結(jié)構(gòu)主體框架開始，一直到主體封頂，再到屋面造型，都有鋼結(jié)構(gòu)的存在。隨著主體施工同步進(jìn)行歷時兩年，總共完成鋼結(jié)構(gòu)3000

多噸。

按照施工部位分為：勁性混凝土中的鋼骨柱梁；大劇院屋頂鋼結(jié)構(gòu)；大劇院屋面大石頭造型；京劇院小石頭造型；C區(qū)屋面飄板鋼結(jié)構(gòu)；C區(qū)石頭造型鋼結(jié)構(gòu)；B區(qū)飄板網(wǎng)架及鋼管柱結(jié)構(gòu)；A區(qū)博物館屋頂鋼結(jié)構(gòu)；大劇院、京劇院、青少年劇院頂部吊掛、馬道、音橋鋼結(jié)構(gòu)等。按照結(jié)構(gòu)形式分為：焊接H型鋼柱梁、焊接十字型、丁字型柱；焊接球網(wǎng)架；大直徑鋼管混凝土；由H型鋼組焊成的大跨度鋼桁架；鋼管桁架等。下面就幾個代表性的工程實(shí)例進(jìn)行總結(jié)介紹。

1 勁性混凝土鋼骨柱梁

1.1 本工程的鋼骨柱梁的特點(diǎn)

1.1.1 鋼板厚度較大，材質(zhì)為低合金結(jié)構(gòu)鋼，焊接性能較差，焊接要求高。

1.1.2 截面種類較多，焊接空間少，焊接操作困難，焊接變形不易控制。焊接工字梁最大的截面高度能達(dá)到1.7m。

1.1.3 對接焊縫等級高，全部為一級焊縫。尤其是施工現(xiàn)場環(huán)境惡劣，現(xiàn)場對接一級焊縫不易實(shí)現(xiàn)。

1.1.4 現(xiàn)場安裝困難。由于工程投標(biāo)時地面以上的結(jié)構(gòu)圖紙不完備，現(xiàn)場的塔機(jī)分布沒有考慮鋼骨柱梁的吊裝，部分區(qū)域塔機(jī)覆蓋不到，導(dǎo)致此部分鋼骨柱梁安裝全部采用人工倒運(yùn)，人力吊裝。

1.1.5 構(gòu)件重量大，吊裝困難。由于現(xiàn)場塔機(jī)的起重能力有限，而由厚板焊接成的鋼骨柱梁重量大，吊裝困難。

1.2 最佳的施工解決方案

根據(jù)工程特點(diǎn)，建設(shè)、設(shè)計(jì)、施工單位提出多個制作安裝方案進(jìn)行討論優(yōu)化組合，最后形成最佳的施工解決方案。

1.2.1 針對低合金鋼厚板的焊接，進(jìn)行嚴(yán)格合理的焊接工藝評定工作，焊接過程中嚴(yán)格按照焊接工藝評定的參數(shù)進(jìn)行焊接操作，工廠內(nèi)對所有二級以上的焊縫進(jìn)行100%自檢，并請市質(zhì)監(jiān)部門進(jìn)行第三方的檢驗(yàn)

監(jiān)督。

1.2.2 對于十字形和T字形的截面焊接操作空間困難的情況，工廠內(nèi)預(yù)先按照1∶1比例制作好樣板進(jìn)行參照。為控制焊接變形，采用對稱焊、間斷焊等合理的焊接順序，保證構(gòu)件不變形。

1.2.3 焊接工藝保證達(dá)到一級焊縫的要求。工廠內(nèi)對接焊縫采用面K型坡口，單面焊接完畢背面清根保證焊透，埋弧自動焊焊接。對于現(xiàn)場的對接一級焊縫，采用二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊焊接，藥芯焊絲，工廠內(nèi)加工好單面V型坡口，托底墊板焊接，保證底部間隙在6mm以上?，F(xiàn)場接頭采用臨時定位板使用高強(qiáng)螺栓進(jìn)行臨時固定，焊接完畢后割除磨光。

1.2.4 對于塔機(jī)覆蓋不到的部位鋼骨柱梁的吊裝，使用塔機(jī)將構(gòu)件吊運(yùn)至最遠(yuǎn)處，使用滾杠、撬杠等工具將構(gòu)件人工倒運(yùn)至吊裝位置，現(xiàn)場搭設(shè)三角形吊裝支架，使用電動葫蘆或手拉葫蘆進(jìn)行鋼骨柱梁的緩慢就位，待鋼梁就位后立即搭設(shè)腳手架進(jìn)行臨時支撐，固定好后進(jìn)行焊接。

2 大劇院屋頂鋼結(jié)構(gòu)

2.1 鋼結(jié)構(gòu)的施工難點(diǎn)

2.1.1 單榀重量大，安裝高度高，鋼桁架的吊裝非常困難。

2.1.2 現(xiàn)場安裝臨時支撐要有足夠的承載力，自身結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，安裝時不能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)變形，實(shí)施起來極其困難。

2.1.3 厚板焊接，現(xiàn)場焊接工藝不易保證。

2.1.4 現(xiàn)場安裝如何保證設(shè)計(jì)要求的起拱度。

2.2 具體措施

2.2.1 由于施工現(xiàn)場無法進(jìn)入汽車吊，使用了起重量最大的K40塔機(jī)布置在大劇院的施工部位。為了滿足起重量的要求，將K40塔機(jī)設(shè)置在結(jié)構(gòu)主體的內(nèi)部，盡量靠近鋼桁架的施工部位，距離越短吊起的鋼桁架的重量越大，在其穿過樓板時留出施工洞，待鋼結(jié)構(gòu)施工完畢拆除塔機(jī)后再將預(yù)留洞重新澆筑封堵。

為了保證桁架的整體受力不受影響，經(jīng)與設(shè)計(jì)方北京京冶設(shè)計(jì)院溝通，同意施工時只能將每榀桁架分為3段吊裝，空中拼接后焊接，根據(jù)現(xiàn)場K40塔機(jī)的吊裝能力，幾乎到了其吊裝的極限，最遠(yuǎn)部位的吊裝單元還是有點(diǎn)超重。為了解決這個問題，決定用北側(cè)的80塔機(jī)輔助吊裝最遠(yuǎn)的單元。

現(xiàn)場吊裝時，由專業(yè)指揮同步指揮兩臺塔機(jī)，統(tǒng)一協(xié)調(diào)，輕抬輕起，保證按照預(yù)先的吊裝方案順序進(jìn)行鋼桁架的吊裝。

2.2.2 由于起重機(jī)械的限制，所有鋼桁架不能整體吊裝，只能分段吊裝后現(xiàn)場拼接，這就牽扯到現(xiàn)場的臨時支撐問題。項(xiàng)目部考慮了很多支撐方案，結(jié)合考慮采用滿堂腳手架的方案比較經(jīng)濟(jì)合理。

搭設(shè)滿堂腳手架支撐也有非常大的困難，那就是需要搭設(shè)的高度高。大劇院觀眾廳是階梯式，可以根據(jù)腳手架的施工方案、依據(jù)地勢進(jìn)行搭設(shè)，腳手架支撐的最高處有21m。最難的是舞臺部位的滿堂腳手架，需要從地下室的基礎(chǔ)筏板搭設(shè)到頂，搭設(shè)高度有45m，難度極大。各部門協(xié)作配合，通過嚴(yán)格計(jì)算和討論，編制了專項(xiàng)腳手架施工方案，方案對舞臺內(nèi)腳手架自身內(nèi)部加設(shè)水平和垂直方向剪刀撐外，還對腳手架的四周與結(jié)構(gòu)框架柱進(jìn)行了大量拉結(jié)，解決了腳手架的穩(wěn)定性問題。

2.2.3 為保證鋼桁架的拱度，預(yù)先在腳手架支撐上，鋼桁架的就位位置，腳手架立桿加密，在立桿上增加小橫桿，按照鋼桁架的起拱要求事先放線位置架設(shè)小橫桿，為減少小橫桿變形及鋼桁架就位之后的調(diào)整，在每根小橫桿下部加設(shè)頂絲頂住小橫桿，這樣就增加了腳手架支撐的穩(wěn)定性并可在鋼桁架就位后進(jìn)行微量調(diào)整。

3 屋面“大小石頭”鋼結(jié)構(gòu)

3.1 大小石頭的施工難點(diǎn)

3.1.1 鋼桁架相貫節(jié)點(diǎn)加工困難。由于空間鋼管的分布復(fù)雜和不規(guī)則多面體的自身特性，在大石頭表面多面相交處，鋼管相貫的特別多，造成此處節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，鋼管集中，角度較小。最復(fù)雜的節(jié)點(diǎn)鋼管數(shù)量有

8支。

3.1.2 鋼管規(guī)格多，各個鋼管構(gòu)件的相貫口都不一樣， 制作和安裝復(fù)雜。

3.1.3 鋼管桁架的空間跨度大，安裝高度高，空間造型復(fù)雜，鋼管桁架的空間定位放線、就位困難。

3.2 采取的解決措施

針對大小石頭的工程特點(diǎn)，通過分析研究，采取以下措施：

3.2.1 使用計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)加工軟件Tekela進(jìn)行空間建模，將節(jié)點(diǎn)的每支鋼管的相貫口分解繪圖、加工，在按照相貫順序依次對相貫鋼管進(jìn)行編號1、2、3……，然后根據(jù)電腦上兩支鋼管的軸線偏差數(shù)值和角度關(guān)系先組裝主管與1號支管，檢查合格后立即進(jìn)行相貫接口的焊接，焊接完成后再依次組裝2號和3號支管、3號和4號支管，依次類推。

3.2.2 為了實(shí)現(xiàn)空間鋼桁架的精確加工，首先進(jìn)行了鋼桁架的精確放樣，精確放樣就需要進(jìn)行精確的空間建模。使用Tekela軟件對大石頭進(jìn)行空間建模，鋼管相貫的精確放樣，以現(xiàn)代科技的手段為鋼桁架的加工制作提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支持和品質(zhì)保證。每支鋼管構(gòu)件都有對應(yīng)的加工圖，為了加工出來的構(gòu)件不混淆，構(gòu)件的表示顯得極其重要。

3.2.3 對于復(fù)雜的空間鋼結(jié)構(gòu)造型，其空間位置的放線控制歷來是鋼結(jié)構(gòu)施工的難題，對于大石頭這樣的不規(guī)則多面體也是一樣。 通過對大石頭的整個體系進(jìn)行了詳細(xì)分析，發(fā)現(xiàn)整個大石頭是由10個相對比較獨(dú)立、各不相同、跨度很大的門式鋼桁架所組成，如果將這10個門式桁架安裝好之后，再加上事先加工好的相貫節(jié)點(diǎn)，整個大石頭的整體外形就基本成型了，然后再以這10個門式桁架和相貫節(jié)點(diǎn)為基礎(chǔ)，進(jìn)行其他鋼管構(gòu)件、支撐等的放線。

4 京劇院飄板網(wǎng)架及鋼管柱鋼結(jié)構(gòu)

4.1 此部分鋼結(jié)構(gòu)的施工難點(diǎn)

4.1.1 焊接球網(wǎng)架是個傾斜的平面，連接B區(qū)和C 區(qū)屋面，網(wǎng)架的施工高度高。由于網(wǎng)架位于整體建筑的中部，大型吊裝機(jī)械無法進(jìn)入吊裝，安裝困難。

4.1.2 大跨度網(wǎng)架的高空組裝焊接，網(wǎng)架的起拱度不易保證。

4.1.3 大直徑、大厚度鋼管柱市場上買不到，需要施工企業(yè)自己加工制作。

4.2 具體的施工措施

4.2.1 網(wǎng)架的安裝方式優(yōu)先采用的是整體吊裝，其次是空中散裝。由于地下室樓板的限制，大型吊裝機(jī)械無法進(jìn)入吊裝，拔桿吊裝也由于下面的鋼管柱的妨礙而無法實(shí)現(xiàn)，只能空中散裝方式。

空中散裝需搭設(shè)滿堂腳手架，這個腳手架由于高度高（最高處接近30m）、四周沒有支撐拉結(jié)固定點(diǎn)，又因網(wǎng)架是個傾斜面，搭設(shè)難度大，因此編制了可靠的腳手架專項(xiàng)施工方案。腳手架頂部，距離網(wǎng)架下弦30cm滿鋪架子板，安全網(wǎng)封閉好，操作工人就在架子板上進(jìn)行網(wǎng)架的組裝焊接。

4.2.2 網(wǎng)架的最大跨度為41m，為保證在腳手架上空中組裝起拱要求，預(yù)先在腳手架兩邊、對應(yīng)著網(wǎng)架的每排下弦球處，立一根架子管，上面做好本排下弦球的標(biāo)高標(biāo)記，每排下弦球標(biāo)桿之間拉線控制本排下弦球的標(biāo)高和軸線，再在網(wǎng)架的跨度方向，拉一通長的鋼絲來控制長度方向的軸線。預(yù)先算好每排下弦球的標(biāo)高，再加上起拱高度，這樣網(wǎng)架組裝時拱度就自然顯現(xiàn)出來了。由于腳手架上面加大墊塊晃動過大，不易實(shí)現(xiàn)，我們在每個下弦球的位置全部加設(shè)腳手架用的頂絲，調(diào)整到下弦球的標(biāo)高，很好地解決了這個問題。

4.2.3 鋼管柱的直徑為1500mm，其中底部的兩根鋼管柱直徑為2000mm，材質(zhì)為Q345B，這么大直徑的低合金結(jié)構(gòu)鋼管市場上根本買不到，只好購買鋼板自己卷制加工。而且Q345B鋼板強(qiáng)度大、厚度大，鋼板卷制作非常困難。根據(jù)現(xiàn)場2514塔機(jī)的起重能力，把30多米的鋼管柱分為6段進(jìn)行卷制。卷制好后運(yùn)至工地進(jìn)行現(xiàn)場吊裝、焊接。

4.2.4 鋼管柱的吊裝，困難極大。把安裝網(wǎng)架的滿堂腳手架支撐，將其加固后作為安裝鋼管柱的臨時受力支撐。每支鋼管柱分6節(jié)吊裝，由附近起重量比較大的2514塔機(jī)進(jìn)行吊裝。每吊裝一節(jié)鋼管柱，調(diào)整就位之后，先不松開吊鉤，馬上組織架子工進(jìn)行支撐加固，加固完后才松開吊鉤，轉(zhuǎn)由腳手架支撐體系受力，然后再進(jìn)行鋼管對接接口的焊接，完畢后再進(jìn)行下一節(jié)鋼管柱的吊裝，以此類推到頂。

作者簡介：王文廣（1966-），男，山東煙臺人，煙臺市住房和城鄉(xiāng)建設(shè)局房產(chǎn)經(jīng)營與物業(yè)服務(wù)中心高級工程師，研究方向：建筑工程建設(shè)管理與工程技術(shù)。

（責(zé)任編輯：小 燕）