金属结构现场拼装施工技术

2013-09-08刘益强

中国建筑金属结构 2013年14期

关键词：金属结构吊装钢结构

刘益强

（中国建筑第六工程局有限公司，内蒙古鄂尔多斯 017010）

金属结构现场拼装施工技术

刘益强

（中国建筑第六工程局有限公司，内蒙古鄂尔多斯 017010）

本文主要分析金属结构现场拼装施工布置，还分析钢结构现场拼装施工要点，阐述金属结构现场拼装施工过程中存在问题以及解决措施，经验浅薄，以供同行进行参考。

现场施工；金属结构；施工技术；钢结构

引言

随着建筑行业迅猛发展以及建筑学技术不断创新，以“鸟巢”为代表钢结构建筑形式也不断在我国快速升温，这也说明我国建筑钢结构已进入一个新建筑时代。建筑行业新变化也给钢结构企业带来新机遇，为更好体现建筑结构以及建筑艺术风格，这就不可避免地使钢结构构件形状多变、节点复杂等特性，这也对施工人员提出新技术要求。

1 施工现场布置分析

施工现场布置必须科学合理，金属结构多数构件都是运输到施工现场然后进行组装，受到运输条件制约，往往是在工厂不能一次性完成整个钢结构，只能在现场进行结构重新拼装和组合。这样现场结构拼装构件多，占用场地面积大，因此科学合理有效进行施工现场布置与管理非常必要。在保证施工现场顺利进行条件下，尽量节省施工占地；在保证现场内外运输通畅，同时满足现场施工材料需求条件下，尽量减少材料场内二次搬运；施工场地必须按就近原则布置。

2 钢结构现场施工要点分析

2.1 施工定位放样

施工控制定位测量工作是钢结构施工质量基础条件，定位放样工作质量直接影响整钢结构质量，甚至造成整个结构体系受力不平衡，导致工程项目失败。因此，高精度施工放样对各个构件进行定位安装测量工作是至关重要，必须非常严格谨慎，可以采用多台自动跟踪全站仪进行自动跟踪，实时准确定位控制（见图1）。必要时可以考虑使用构件定位器，这样可以避免钢管柱定位偏移，使得各点精确定位进而来避免一些现场不必要误差影响，进一步提高钢结构施工定位精度。

图1 全站仪对现场构件坐标定位放样工作

2.2 金属结构焊接

金属结构构件放置到位后，先进行点焊固定，即所谓定位焊接，定位焊接前必须检查构件相对位置、方向、端头是否正确，定位焊接必须焊接规范，包括焊透接缝、焊接长度等。完成定位焊接后就是成型焊接，这要求焊接工艺必须保证铁水与熔渣很好分离，避免出现接缝缺陷问题。

2.3 金属结构吊装

在科学合理布置、定出各类构件堆放位置和范围后，根据各种构件位置就可以确定吊装先后顺序、吊车具体位置以及吊车各项技术参数要求。一个作业过程必须完成每个区间全部构件吊装任务，然后才可进行下一个吊装区间吊装工作，这样就可以一区间一区间完成整个金属结构吊装任务。

2.4 典型工程现场分析

某工程项目中基础工程采用预应力高强管桩和方桩设计，屋面结构主要采用钢结构形式。包括有管桁架钢梁结构，该工程建筑核心部分是大跨度拱钢结构网壳。在施工时将整个大拱钢构网架分6个拼装区域，在各部分分区域构件安装时，可以采用各不相同施工技术工艺进行，有些是地面拼接整体吊装，有些是构件吊起空中定位焊接安装（见图2）。因此，钢结构施工也是灵活多样，应该是根据具体情况进行分析，现在适合具体工程施工方法。

图2 采用支架进行拼装以及网壳就位后示意

3 钢结构现场施工存在问题

3.1 环境因素问题

3.1.1 风力因素是指施工环境区域空气流速

主要是影响工程吊装、定位、作业人员安全、材料安全等。另外，对构件焊接可靠性能有直接影响，进而影响焊接结构力学性质。因此，风力因素对钢结构施工比较大，一般风力较大时必须停止钢结构施工。

3.1.2 空气温度和湿度直接影响钢结构施工焊接过程

主要影响焊接设备性能指标，焊接接头质量、性能、脆性转变以及延迟裂纹发展等。这对焊接结构体系质量以及安全危害非常大。另外，使得较大时对钢结构本身也会有很大影响，容易发生锈蚀等病害。

3.1.3 焊接缝隙处如有油漆或铁锈等杂质

在焊接时这些杂质有可能参与化学反应，这些杂质成分或元素会改变正常冶金化学反应，这也会提高焊接接头发生缺陷问题几率。

3.2 焊接存在问题

3.2.1 焊接中局部变形问题

构件加工人员操作不当，使得构件变形；焊接电流和方向不一致，必然会造成构件局部变形；当焊接时咬肉过量造成应力集中释放而引起形变；在焊接时构件位置不正确或错位，当应力释放后会引起焊接局部变形。处理焊接中局部变形主要方法有：可以采用分步焊接、分段间断进行焊接，同时必须控制焊接时电流大小以及方向等措施。

3.2.2 钢结构焊接裂纹问题

钢结构焊接裂纹主要存在热、冷两种裂纹形式。焊接热裂纹就是在高温下焊接缝内部产生纵横向等裂纹。其主要是因为熔池在结晶过程中具有偏析问题，当焊接应力较大时，它会将会使刚凝固固态金属拉伸而产生热裂纹。焊接过程产生热裂纹是多种作用共同作用所产生结果包括力学作用以及冶金化学作用。其主要防范措施是：可以采用合理焊接顺序；使用较小焊接线，对构件整体预热法，在收弧时弧坑必须填满等焊接工艺；焊接冷裂纹是焊接缝在冷却过程中，当温度降至200℃以下时产生，往往在焊接后马上呈现出来。预防措施：可以通过提高钢材质量，减少钢材中夹杂物；采用降低焊接应力各种焊接工艺方法等，可以避免或减少冷裂纹产生。

3.2.3 钢结构焊接检验中问题

钢结构最终质量合格与否必须进行质量检验（见图3），对于检验过程检验员素质不高或者经验不多，势必造成检验存在问题。另外，焊接检验不合格处的处理质量，往往被忽视，这是在质检过程中存在的问题。主要措施就是选择技术过硬，具有多年质检或监理经验高级工程师进行质量检验，并可以采用现场跟踪方式进行监控。

图3 钢架垂直检验以及现场焊接接口图

3.3 施工现场安全问题

3.3.1 现场安全管理问题

一方面由于现场施工管理人员、技术操作人员素质不高，这也是施工单位现场安全管理难题，部分安全管理者对规范、标准不熟悉，只凭以往经验，往往会导致严重后果。此外，农民工缺乏安全意识、组织纪律涣散、冒险违章蛮干等特殊性，这也都是安全管理重大隐患。另一方面安全管理不合理、不规范，建筑企业盲目追求经济利益，忽视安全管理现象非常普遍。

3.3.2 钢结构吊装安全问题

钢结构吊装施工过程非常复杂，高空作业危险性非常高，必须成立吊装施工管理指挥部，指挥钢结构吊装安全作业，对现场作业人员必须进行进场安全教育、上岗培训、相关知识考试，只有通过相关培训和考试作业人员，才能有资格从事吊装高空作业，确保每位作业人员处于正常工作状态。