某醫院綜合樓鋼結構施工實例分析

陳勝

摘 要：文章主要通過某工程實例，針對某醫院高層鋼結構的施工方法進行了詳細地分析與研究，主要從吊裝機械的選擇、柱、梁、支撐構件的吊裝方法及高強度螺栓的施工工藝等相關要點進行闡述，并提出了鋼結構施工現場焊接技術以及安全防護。旨在為類似的工程提供參考。

關鍵詞：醫院鋼結構構件安裝測量校正鋼柱焊接

中圖分類號：TU391文獻標識碼：A 文章編號：

1 工程概況

某醫院新建綜合樓工程，施工場地極其狹小?？偨ㄖ娣e39488m2，其中地下8482m2、地上31006m2；地下3層為鋼管柱-鋼混凝土結構，地上22層為鋼框架-鋼支撐結構，共設11 道從+0.000到結構頂的豎向支撐(見圖1)；主要柱網尺寸為8.0m×8.4m、8.0m×6.6m, 標準層層高3180mm，建筑高度84.06m。本工程的鋼柱主要為鋼管柱及箱形柱，鋼管柱截面尺寸為￠750mm、￠600mm 2種規格；箱形柱截面有6種規格，最大截面尺寸為 550mm×550mm，共分3次變截面；主梁、次梁及支撐均為H 型鋼。

圖1鋼結構施工平面布置圖

2 醫院鋼結構施工要點分析

2.1鋼構件吊裝

2.1.1 鋼柱吊裝

鋼柱吊裝采用專用扁擔實施一點吊裝，上端連接板上的吊裝孔作為吊耳。起吊時鋼柱的根部必須墊實，在根部不離地的情況下，通過吊鉤的起升、變幅及吊臂的回轉，逐步將鋼柱扶直，停止晃動后繼續提升。首節鋼柱吊裝前，在所有螺栓上擰進1個螺母和1塊下墊板，調節螺母將下墊板頂標高調至柱底設計標高。鋼柱吊裝就位后，先把鋼柱中心線與基礎中心線對準，然后將地腳螺栓的螺母微微擰緊，最后下鉤解繩。通過微調螺母來調整鋼柱垂直度(見圖2)，當鋼柱垂直度偏差校正到零時，擰緊螺母，然后焊接螺母墊板。鋼柱的標高可能會發生微小變化，但在一般情況下不會超過《鋼結構工程施工質量驗收規范》GB50205-2001所規定的2.0mm的要求。

圖2首節鋼柱垂直度調整圖

其余節點鋼柱吊裝就位后，先調整標高，再調整扭轉，最后調整垂直度。通過吊鉤升降及節點板間隙中打入鋼楔進行鋼柱標高調整，標高調整后在上、下柱臨時耳板的不同側面加墊板，再夾緊連接板，即可調整鋼柱扭轉。垂直度校正采用無纜風繩法(見圖3) ，即在鋼柱偏斜方向的同側錘擊鋼楔或微微頂升千斤頂，在保證單節柱垂直度不超標的前提下，盡可能將柱頂偏向鋼柱軸線，然后擰緊臨時接頭的M20×90大六角高強度螺栓，緊固力矩取220N?m。鋼柱校正時，需考慮預留鋼梁焊接收縮量。

圖3無纜風繩校正圖

2.1.2 鋼梁吊裝

鋼梁吊裝采取“平衡梁”措施，實施“三梁一吊” ，然后先安上層梁、后安中層梁、再安下層梁。在吊裝與柱牛腿連接的梁時，不能對柱有較大的碰撞，微動撬棍使梁螺栓孔、柱牛腿螺栓孔與連接板螺栓孔對正。若螺栓孔錯位較大，則復測梁、牛腿、連接板尺寸及柱安裝軸線，針對不同情況進行處理，嚴禁強行安裝。由于梁與柱牛腿通過2塊連接板連接，吊裝就位后其上表面往往比牛腿低，因此在牛腿上安置1臺千斤頂，其頂部頂在梁端，微升千斤頂使梁上表面與牛腿平齊。

2.1.3 鋼支撐吊裝

本工程中支撐均為一端連在梁支腿上，另一端連在柱牛腿上。支撐與梁先在地面上拼裝，然后隨同梁一起吊裝。由于制作和安裝誤差的影響，支撐與牛腿間往往有些偏移，偏差較小的采用千斤頂校正，偏差較大的采用火焰熱校正。

2.2 鋼結構安裝測量

2.2.1 平面控制網的布設

根據鋼結構平面布置圖和基坑邊線，選軸線控制點并計算坐標；以業主提供的平面控制點作為測量依據，全站儀極坐標法放樣出控制點 An、Bn (見圖4)；對An、Bn 組成的閉合導線，按《工程測量規范》GB50026-93所規定的四等導線網的精度要求進行導線測量，并與平面控制基準點聯測；嚴密平差計算控制點坐標，與按平面圖計算所得理論坐標比較后歸化改正；為保證點位的絕對可靠，歸化改正后重新觀測角度和邊長；若不滿足規范要求，則依據觀測結果作二次歸化改正。為減少地下與地上工程間的測量系統誤差，在地下室施工完成后，以A 3、A4 作為測量依據，用同樣方法在+0.000樓面布設地上部分鋼結構安裝平面控制網。

圖4 平面控制網布置示意

2.2.2 平面控制點豎向傳遞及軸線放樣

首節柱及地下第2節柱均以基坑邊軸線控制點作為測量依據，采用全站儀正倒鏡投點法和直角坐標法放樣出鋼柱安裝軸線。地面柱頂軸線放樣直接依據樓面布設的控制網，其余樓層是從地面控制網投測到高空，再根據投測的控制網進行柱頂軸線放樣。地上部分控制點的豎向傳遞采用內控法，投點儀器選用Leica ZL型天頂準直儀(精度：1/200000)。壓型鋼板施工時，在控制點的正上方開設 20cm×20cm方形孔洞。先在需要傳遞控制點的樓面預留孔處水平固定接收靶，然后在控制點上架設天頂準直儀，經嚴密對中、整平后，從0°、 90°、 180°、270°4個角度分別向接收靶投點，取4點對角線的交點或取分布較集中的3 點構成的三角形的重心作為平面控制點的傳遞點，并作標記。投測的平面控制網經自由網平差后歸化改正，再用標準鋼卷尺配合全站儀排尺放樣柱頂軸線。

2.2.3鋼柱垂直度測量及監控

將2臺經緯儀架設在鋼柱相互正交的方向線上，采用正倒鏡法測量鋼柱的垂直度。在梁安裝過程中，柱垂直度一般會發生微小變化，因此采用4臺J2 經緯儀對相應柱進行跟蹤觀測。若柱垂直度不超標，只記錄數據不必調整；若柱垂直度超標，先復核構件制作尺寸及軸線放樣誤差，然后再進行處理。在梁安裝過程中，不得再次調整柱的垂直度。在高強螺栓緊固前，測量所有柱垂直度，緊固后再次復測，對垂直度偏差較大的采用焊接變形的方法校正。焊接過程中對柱垂直度跟蹤監測，根據實際偏差情況，適當調整焊接順序及施焊速度。

2.3 高強度螺栓施工

本工程使用的高強度螺栓均為10.9級扭剪型，規格有M22和M24，總數量約為5萬套。高強度螺栓安裝前，對運抵施工現場的構件摩擦面進行100%檢查。構件吊裝前進行高強度螺栓連接副配套，在所吊裝的構件節點部位掛上帆布口袋，將該節點處所需高強度螺栓連接副按件數、規格放入布袋中隨構件吊裝至安裝部位。構件就位后, 用沖子穿入節點的螺栓孔，錘擊沖子以使各螺孔對正，沖子數量一般每節點2只。安裝高強度螺栓時嚴禁強行穿入，對個別不能穿入的采用電動絞刀或圓銼刀擴孔，擴孔后的孔徑≤1.2d。

高強度螺栓安裝后，立即進行初擰。初擰采用電動扳手進行，初擰扭矩值應為終擰值的 60%~70%。初擰結束0.5h后進行終擰，不得拖延到12h以上。終擰采用專用電動扳手。無論是初擰還是終擰都應按一定順序施擰，其順序：同一節柱，上層梁y下層梁y中層梁；同一層梁，主梁y次梁；同一節點，從中間向四周擴散。

2.4 鋼結構安裝焊接

現場焊接主要是柱-柱、柱-梁、梁拼接、支撐、鋼樓梯及隅撐焊接，構件材質主要為Q345C，板厚度最大為30mm，全部采用手工電弧焊，主要采用E5015焊條。柱-柱接頭為一級焊縫，100%超聲波探傷；其余熔透焊縫為二級焊縫，20%超聲波探傷抽查。

2.4.1 鋼柱焊接

鋼結構安裝焊接關鍵是柱-柱節點的焊接，箱形、圓管柱-柱焊接工藝：在上下柱無耳板側，由2名焊工在兩側對稱等速焊至板厚1/3，切去耳板；在切去耳板側由2名焊工在兩側焊至板厚 1/3；1名焊工在一面焊完1層后，立即轉過 90°接著焊另一面，而另一面焊工在對稱側，以相同的方式保持對稱同步焊接，直至焊接完畢；2層間焊道接頭相互錯開，2名焊工焊接的焊道接頭每層也要錯開。在焊縫外觀檢查合格且焊接完成24h后進行超聲波檢測。

2.4.2梁、支撐焊接

梁焊接：先焊下翼板焊縫再焊上翼板焊縫，上下翼板的焊接方向相反。支撐焊接：先焊一側焊縫，焊完之后再焊另一側焊縫。焊縫厚度達到母材厚度 1/2以上時，方可短暫停息。施焊過程中，每一焊層都要進行清渣及層間檢查，發現缺陷及時處理后方可繼續施焊。焊后清理焊接飛濺，自檢合格后在焊縫的左上角打上焊工鋼印。

3 安全防護技術

高層全鋼結構安裝的安全防護要求高，防護形式多樣，主要包括：外挑網、臨邊欄桿防護、洞口防護、鋼柱爬梯、扶手繩、鋼柱及支撐焊接平臺、鋼梁焊接吊籃和節點層間平網等。在高空安全防護中，通過施工過程中的合理工序安排，壓型鋼板將起到非常關鍵的作用。壓型鋼板鋪設后為上節柱梁的安裝提供了一個較大且平整的作業平臺，并且為上、下節點交叉施工提供了隔離屏障。本工程采用的壓型鋼板厚0.9mm, 其強度滿足施工荷載要求。

4結束語

綜上所述，對于鋼柱的單節柱垂直度均滿足規范要求，并控制在8mm 以內。大樓整體垂直度偏差最大為10mm，柱頂標高比設計值低了5mm。99.8%以上的構件做到了原孔裝配，焊接焊縫一次合格率99.5%，整個施工過程無任何質量、安全事故，提升了工程的經濟效益及社會效益。

參考文獻

[1]楊鵬宇.鋼結構高強螺栓連接施工[J].山西建筑，2006.

[2]郝燕春.大型鋼網架安裝技術[J].山西建筑，2007.

注：文章內所有公式及圖表請用PDF形式查看。