方 鍵
常州第一建筑集團有限公司 江蘇 常州 213000
湖北荊州奧林匹克體育場看臺屋面為曲面網架(圖1),采用雙層正放四角錐網殼形式,桿件采用圓鋼管,節點采用焊接球,支座采用管形焊接節點形式,使用現有埋件與下部結構連接。屋面網架橫向懸挑25 m,縱向跨度160 m,外觀呈月牙形,表面為雙曲面,總面積約9 400 m2。
圖1 荊州體育場看臺屋面鳥瞰
根據現場實際施工條件,為了提高安裝精度及加快工程進度,采用部分地面預拼條形單元網架,用汽車吊提升至高空就位,其他部分高空嵌補散裝,最終形成整體結構的安裝方法。
本工程屋面網架安裝流程為:網架支座單元安裝(24個支座單元形成一個整體)→地面條形網架單元預拼→地面網架單元提升→地面網架單元精確就位→地面網架單元與支座單元拼接成整體→高空條形網架嵌補拼接→以上工序交替進行。網架安裝起始單元從網架中間開始,同步向兩頭展開(圖2~圖4)。
圖2 網架中部先安裝2條預拼網架
圖3 高空嵌補散裝網架及安裝預拼網架
圖4 網架拼裝結束
2.3.1 網架支座單元安裝
1)使用地面條形網架單元預拼,用同樣的方法將網架支座上方的單元拼裝完成。
2)在看臺上將網架支座上方單元與支座進行連接安裝,完成單個網架支座單元的安裝(圖5、圖6)。
圖5 網架支座單元立面
圖6 網架支座桿件三維
3)用相同的方法將24個網架支座單元安裝完成,且必須將24個支座連接成一個整體后,方可連接安裝預拼條形網架單元。
2.3.2 條形單元網架地面拼裝
1) 地面預拼條形網架采用焊接胎模拼裝成型,焊接胎模主體用型鋼制作。
2) 每個預拼條形網架結構形式都不同,上、下球節點空間坐標也不同,地面預拼時需特別注意(圖7)。
圖7 地面預拼條形網架
2.3.3 高空嵌補散裝網架單元
先安裝相鄰2個條形網架,后嵌補散裝網架條形單元。
2.3.4 高空安裝坐標控制
由設計單位提供具體的預起拱參數或網架自重撓度及最終撓度,并據此進行預拼條形網架安裝定位控制坐標點設置(圖8)。
圖8 預拼條形網架安裝定位控制坐標點設置(紅色箭頭處)
2.3.5 高空預拼網架定位及安裝焊接
1)高空預拼網架定位支撐點的坐標及高程參數必須預先設置好。
2)定位控制坐標必須另加安裝預起拱參數。
3)預拼網架定位、測量無誤后方可進行安裝焊接。
4)安裝焊接順序:球節點處,下弦球節點→上弦球節點;桿件處,弦桿→腹桿。
2.3.6 高空嵌補部分網架散裝及焊接
1)節點順序:從支座根部開始至網架頭部結束。
2)桿件順序:下弦水平橫桿→上弦球節點(一球四桿)→上弦水平橫桿。
2.3.7 腳手架拆除前網架定位支撐拆除
1)必須在全部網架安裝結束后進行。
2)按程序復核、驗收合格后方可進入定位支撐的卸載工序。
3)支撐卸載規范:
① 網架平面:從網架中部開始,同步向網架兩端方向。
② 網架節點:從網架端部向網架根部方向。
③ 卸載1/3后:檢查網架支座結構情況(焊接)。
④ 卸載2/3后:檢查網架支座結構情況(焊接)、整體網架結構、網架頭部撓度參數。
⑤ 全部卸載后:網架整體檢查(焊接、變形、最終撓度)。
2.4.1 焊接球節點焊縫收縮量
焊接球節點加套管時,每條焊縫收縮應為2~4 mm;不加套管時,每條焊縫收縮應為1~2 mm。
2.4.2 管球焊接
首先進行定位焊,焊點2~4處,確保鋼管端部和球面的環形焊縫完全吻合,焊縫長度30 mm左右。
正式焊接時,環形焊縫是以管子的垂直中心由2個半圓形的焊縫組成的,一半按照先仰焊或立焊,再平焊的順序,在仰焊或立焊及平焊處形成2個接頭,這樣可以使鐵水與熔渣分離完全,焊接熔深可以得到控制。焊接缺陷可能存在于仰焊或立焊與平焊部位,先焊的一半部位,其仰焊的起弧點及平焊的起弧點位置必須超過環形焊縫的半圓。
鋼管壁厚較薄時(4~9 mm),以坡口≥45°為宜。由于存在局部未焊透的情況,所以加強部位的高度要≥3 mm;鋼管壁厚較厚時(10 mm以上),采用圓弧坡口,鈍邊尺寸小于2 mm,內襯管單面焊接雙面成型。為保證焊縫的焊接質量,等強焊縫必須符合二級焊縫的質量要求。鋼管厚度大于4 mm時,開坡口焊接,鋼管與球壁間必須留有3~4 mm間隙,以便加襯管焊接時根部易焊透。
2.4.3 焊接質量檢驗
質檢人員應對所有焊縫進行100%的外觀檢查,并保存好記錄。嚴禁有漏焊、裂紋、咬肉等缺陷。除進行外觀檢驗外,對大中跨度鋼管網架的拉桿與球的對接焊縫,應作無損探傷檢驗,其抽樣數不少于焊口總數的20%,對內部有超標缺陷的焊縫必須進行返修,應從缺陷兩端加上50 mm作為清除部分,并以與正式焊縫相同的焊接標準進行補焊。同一條焊縫只允許有2次返修,返修后的焊縫必須進行復測,滿足探傷標準后方可視為合格,并且作好探傷檢測記錄,提供探傷報告[1-4]。
安裝網架過程中的質量檢驗,由安裝人員根據施工工序進行自檢,質量員組織有關人員按相關規范進行全面復檢,做好各種檢驗記錄,每道工序安裝完畢后,必須經過質量員專檢合格后方能進入下道工序施工,并辦理交接驗收手續。
由工廠完成無機富鋅底漆2道、環氧云鐵中間漆2道?,F場網架安裝完成后,先進行底漆、中間漆修補,接著進行2道聚氨酯面漆涂刷作業。
1)鋼構件的除銹和涂裝應在制作質量檢驗合格后進行。
2)構件表面采用噴砂或拋丸除銹,除銹等級Sa2.5,其質量要求應符合國家相關標準的規定。
3)不需要涂裝的部分:埋入混凝土中的鋼構件;箱形及鋼管截面內的封閉區;地腳螺栓和底板板底;被混凝土覆蓋的鋼構件表面。
4)鋼構件出廠前不需要涂防腐漆,但構件安裝后需補漆的部位:高強螺栓未涂漆部分;高強螺栓節點摩擦面,工地拼接部位及兩側100 mm;因碰撞脫落防腐漆的部位、地腳螺栓外露部位。
5)對于現場焊縫,應仔細打磨后再刷防銹漆,要求同本體部分。
6)對于運輸及施工中損壞的底漆,應手工打磨后補足底漆厚度。
通過工程實踐,證明荊州奧林匹克體育中心看臺曲面網架所采用的施工技術,能夠克服結構施工難度大、施工工期緊張等困難,順利完成了焊接量大、跨度大的異形結構網架施工。該技術的應用不僅能滿足相關規范的要求,而且能減少高空焊接,有利于控制焊接變形,節省下部臨時支撐,縮短工期,產生了良好的社會效益和經濟效益。