外挂扇形螺旋钢梯制作及安装技术

张 安 平

(山西省第三建筑工程公司，山西 长治　046000)



·施工技术·

外挂扇形螺旋钢梯制作及安装技术

张 安 平

(山西省第三建筑工程公司，山西 长治046000)

以某筒仓外挂钢螺旋楼梯工程为例，介绍了该楼梯的制作安装工艺流程，从放样下料、制作安装、焊接工艺、打磨喷涂四方面，阐述了螺旋楼梯的施工质量控制要点，指出外挂扇形螺旋钢梯结构轻巧、造型美观，应用前景广阔。

螺旋钢梯，放样下料，制作安装，质量控制

1　工程实例背景

某工程为筒仓外挂钢螺旋楼梯，每节梯段层高为2.83 m，共14节梯段，总高为39.62 m，每节梯段内外侧均采用扭曲箱形翼缘板，截面尺寸为200 mm×50 mm，板厚δ=12 mm，内侧缘半径为0.6 m，外侧缘半径为1.4 m。筒仓外挂钢螺旋楼梯每层都与筒仓外挑钢平台横梁槽钢连接，踏步板采用δ=8 mm的扇形花纹钢板，踏步栏杆采用φ26钢管做立柱，φ50钢管做扶手，如图1所示。

2　方案初步构思

初期用切割机在车床间将钢板切割成200 mm×5 324 mm水平条形钢板，然后将梯段高2.83 m设为纵向长度，在半径分别为2.282 m和5.324 m的圆柱体上在车床进行竖向加工形成双曲面，但是由于钢板本身具有韧性，要将水平的条形板纵向加工成角度为46°的螺旋形不具有可操作性，这样的方案对于扭曲截面钢结构的加工是不可行的。后期经周密分析，将钢板的水平切割改为斜向切割，弧型卷曲后直接切割，省去纵向加工的难度，而且考虑到将平板加工为弧形板会有角度的不可控性，因此先进行整板弯曲，再进行切割，直接形成扭曲弧形翼缘板。

此工程的放样下料及施工是在一次次实践中，将复杂的螺旋形简单化，立体的螺旋楼梯平面化，受现场施工实际情况因素的影响，没有利用复杂的软件程序，也没有利用高科技的加工工具，只是充分利用现场简单、操作性强的工具，将螺旋形进行水平、竖向分解开来，截面展开在水平钢板上，对整板进行卷成设计半径弧度再进行半自动气割，克服了在每一水平截面上都是扭曲翼缘板的加工难度。

3　制作、安装流程及工艺

3.1制作流程

计算下料尺寸→确定钢板板幅→1∶1放样画切割线并编号→整块卷板机卷板→按画线切割下料→弧形板对号拼接→现场搭设脚手架→临时固定弧形板→电焊扣板→弧形翼缘板与休息平台梁固定→纠偏调整后满焊→安装踏步板及栏杆扶手。

3.2制作工艺

1)计算下料尺寸。根据施工图尺寸进行下料计算，先计算内外侧翼缘板扇形弧长L，360°对应弧长为L=2πR，则θ对应弧长为L=θπR÷180，其中，θ为弧长对应角度，内侧以600 mm半径计算，L内=2.282 m；外侧以1 400 mm半径计算，L外=5.324 m。每一梯段层高为2 830 mm，钢板板幅一般宽度为1.5 m，长为6 m，每层经整板平面切割划分为一块1.5 m×2.282 m叠加一块1.33 m×2.282 m为内侧翼缘板，另将一块1.5 m×5.324 m叠加一块1.33 m×5.324 m为外侧翼缘板。将螺旋楼梯弧长和螺距分别作为平板的长宽，将螺旋楼梯的水平投影圆弧长5.324 m(内弧长2.282 m)定为板长，螺距即一梯段高度2.83 m为板宽。

2)放样画线。将两块尺寸的内(外)侧翼缘板临时拼接为平面板1∶1放样，平铺在坚固平整满足大小的场地内，平面放样图如图2所示，划分第一道AB分割线后，根据弧线板宽沿另一对角线方向平行第一道AB分割线，按翼缘板板宽确定尺寸200 mm用油漆笔在钢板上划等间距的切割线，将平分后的条形板上下分别进行编号以便之后待卷板切割后，形成多条相同弧长、角度的扭曲翼缘板，这样直接切割成一层梯段的扭曲翼缘板，最大程度的利用了钢板尺寸，减少材料的浪费，也减少了条形钢板的多次焊接加工，简化了施工程序，增加了钢螺旋楼梯的稳固性，提高了承载能力，节约了制作成本。

3)卷板、切割、下料。将卷板机事先分别设定为r=0.6 m和r=1.4 m的半径弧度，把画好线的钢板置于大型卷板机上进行卷板，确保画线板面位于外侧进行卷板，将钢板卷成半径0.6 m和1.4 m的弧形板，随后将已卷好的弧形板运输至施工现场，然后用半自动切气割焊对已卷好的板按线进行切割，切割时沿着事先画好的线进行切割，切割好后将同一编号的板进行坡口对接焊连接。

3.3安装工艺

1)定位。

按照施工图纸确定钢旋转楼梯与筒仓的角度，先通过钢螺旋楼梯中心点和筒仓中心点连线确定与筒仓相对位置，用全站仪对钢螺旋楼梯进行定位确定，放出钢螺旋楼梯基础线，并将事先在筒壁预留的埋件进行重新校核。

2)满堂脚手架搭设。

在现场搭设不影响随后焊接工艺的满堂脚手架，满堂脚手架的搭设要规范、稳固，与仓壁连墙杆连接牢固，结合楼梯梯段尺寸搭设脚手架既满足楼梯尺寸又满足随后的吊装拼板的垂直运输。脚手架随着楼梯梯段制作进行搭设，每完一梯段楼梯向上延伸搭设一层脚手架。

3)箱形翼缘板的拼接。

将同一编号的弧形翼缘板按每层梯段高进行坡口对接焊，用整条500 mm宽扁钢带作为翼缘肋板，每隔100 mm左右切出三角坡口后，沿弧形翼缘板角度和弧度弯曲后将两块内侧或外侧翼缘板电焊连接，再将翼缘板吊装就位后临时与每层休息平台梁槽钢点焊固定。再将事先已切割下料成形的踏步板与内外侧翼缘板根据图示尺寸进行拼接段焊。

4)楼梯整体定型。

将临时成行的梯段经校正、纠偏、定位后采用加固满焊翼缘肋板及休息平台梁槽钢、踏步板在空中加焊成形，然后再沿翼缘板内外侧焊接栏杆及扶手等梯段整体成形，每层楼梯段自下而上依次进行焊接。所有楼梯钢板母材采用喷砂除锈，现场焊缝均采用手工砂轮机打磨除锈，防锈漆两遍、面漆两遍均采用机械喷涂。

4　技术及质量控制难点

扭曲翼缘板是整个楼梯制作施工的重点和难点，扭曲翼缘板随着楼梯梯段的上升角度渐变，此螺旋楼梯外形不规则，为空间双曲面，有螺旋形独有的灵动美，然而它的不规则性也增加了在现场实际操作中的难度系数，目前没有相关规范对螺旋楼梯的制作标准有详细参考案例，技术及质量的控制都是施工中的重点和难点，主要包括以下几个方面。

4.1放样下料

由于螺旋状本身是由两个不同半径的圆弧进行旋转而成，决定了它的特殊性，在计算下料和施工过程都增大了难度系数，可操作性不强，如若将钢板先进行切割再通过卷板机进行卷板，由于钢板的延展性和弧度，要卷成施工图纸设计的弧形不现实。因此将立体的弧形平铺转化平面形式，展开在一块平板上，使下料和施工都具有很强的操作性。放样下料都要对图纸设计尺寸精确周密计算后，在钢板上放样，多次核对校正。

4.2制作安装

每个翼缘板的对接，尺寸定位都必须周密确定，内外侧翼缘板和扣板的连接以及和踏步板的焊接，都现场需要仔细多遍的核实，确定弧度的统一和尺寸的对接。钢结构避免不了焊缝，钢螺旋楼梯要承担一定荷载，因此钢板初期预热及焊缝的饱满度都必须控制在误差范围内。

4.3焊接工艺

钢结构的焊接是一种特殊工艺，需要对构件局部进行加热。这样就不可避免的会出现被焊构件产生焊接应力和焊接变形，局部加热会不同程度的影响焊接构件的性能。因此，在焊接时焊接方法、条件、顺序和预热等工艺措施的选择控制很重要，钢螺旋楼梯的变形本身就有很大的不可控性，如有焊接不当，就会对最后成品外观有影响，在焊接过程中应尽可能的把焊接应力和焊接变形控制到最小，或是采取相应合理措施，消减焊接残余应力和变形。

4.4打磨喷涂

钢螺旋楼梯在焊接安装后，要对焊口进行清渣打磨，清渣打磨过程中要防止对钢结构焊件母材的损坏，清渣打磨至无明显纹路后对螺旋楼梯进行上漆，上漆要选择喷漆，而不是刷漆，有喷涂底漆和面漆两道工序，要求喷涂均匀，颜色一致，光泽均匀，达到涂膜表面光滑。

5　结语

钢结构具有质量轻、强度高、延性好及材料可以重复利用等特点，因此被广泛应用于现代建筑工程中，具有良好的发展前景。钢旋转楼梯是一种特殊的工程结构类型，其主要是由较厚钢板卷曲而成，取代了以往混凝土加工方式，这种旋转结构需要对制作过程中各个方向的尺寸完全控制，以便做出成品符合图纸设计要求，给人视觉上以美的享受，真正体现设计者的意图。钢螺旋楼梯具有钢结构强度高，塑性和韧性都较强，重量轻还耐腐蚀，可焊性好，可重复利用，施工迅速，相比以往混凝土螺旋楼梯轻便许多，造型上也易于改造和安装，就螺旋楼梯本身螺旋这个造型就占用空间小，具有灵动性、美观、还大大节省空间的优点。

[1]GB 50205—2001，钢结构设计规范[S].

[2]GB 50017—2003，钢结构施工质量验收规范[S].

[3]徐颖，刘瑛.某螺旋楼梯设计实例[J].广州土木设计与建筑，2002(10)：21-23.

The production and installation technology of external sector spiral ladder

Zhang Anping

(ShanxiThirdConstructionEngineeringCompany,Changzhi046000,China)

Taking a external sector spiral ladder engineering as an example, this paper introduced the production and installation process of this staircase, from the laying out, production and installation, welding, grinding spray four aspects, elaborated the construction quality control key points of spiral staircase, pointed out that the external sector spiral ladder had the advantages of light structure, beautiful shape, wide application prospect.

spiral ladder, laying out, production and installation, quality control

1009-6825(2016)19-0073-02

2016-04-23

张安平(1972- )，男，工程师

TU758

A