經(jīng)驗(yàn)介紹：大型公用工程鋼屋架與現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)連接件施工技術(shù)
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作者：張毅
1 工程概況
重慶江北國際機(jī)場新建T3A航站樓建筑造型整體采用流暢的曲線設(shè)計(jì)，總面積為5.30×105 m2，東西寬約750 m，南北長約1060 m，屋面最高處為49 m，由E區(qū)主樓及兩側(cè)A、B、C、D指廊5部分組成。T3A航站樓結(jié)構(gòu)形式復(fù)雜，主體結(jié)構(gòu)體系采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，大跨度鋼屋蓋采用焊接球鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，網(wǎng)架支承柱采用鋼管混凝土柱，其中室外鋼管柱通過連接件與混凝土結(jié)構(gòu)形成整體。連接件包含2部分，一部分為M形埋梁，預(yù)埋在混凝土結(jié)構(gòu)中；另一部分為V形支撐系統(tǒng)，通過銷軸連接在室外圓管柱上；M形埋梁與V形支撐系統(tǒng)采用T形焊縫連接，其整體分布及細(xì)部節(jié)點(diǎn)如圖1、圖2所示。
2 連接件現(xiàn)場施工技術(shù)
現(xiàn)場連接件安裝按施工階段不同，劃分為M形埋梁施工、V形支撐系統(tǒng)安裝、M形埋梁端板與V形支撐系統(tǒng)T形焊縫焊接。其中，M形埋梁施工應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注與土建施工單位的密切配合；V形支撐系統(tǒng)施工中，關(guān)節(jié)軸承安裝是關(guān)鍵控制點(diǎn)；M形埋梁端板與V形支撐系統(tǒng)T形焊縫焊接則應(yīng)著重控制厚板焊接工藝，防止層狀撕裂。
2.1 M形埋梁施工
為避免現(xiàn)場施工過程中工序穿插不當(dāng)，造成M形埋梁安裝時(shí)不必要的鋼筋切割，以及結(jié)構(gòu)使用過程中，連接件處混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂紋，必須對(duì)鋼結(jié)構(gòu)M形梁施工質(zhì)量進(jìn)行控制。
2.1.1施工準(zhǔn)備
施工前，做好M形埋梁施工的組織、管理與技術(shù)準(zhǔn)備。組建以項(xiàng)目工程師為第一責(zé)任人的M形埋梁施工管理小組；組織建設(shè)單位、設(shè)計(jì)單位及鋼結(jié)構(gòu)等相關(guān)施工單位進(jìn)行圖紙會(huì)審；配合土建單位編制專項(xiàng)技術(shù)方案，委派專人到現(xiàn)場進(jìn)行技術(shù)交底，并及時(shí)和總包協(xié)調(diào)施工計(jì)劃和優(yōu)化施工，全天候承擔(dān)預(yù)埋件安裝的指導(dǎo)、檢查和驗(yàn)收工作。
2.1.2 M形埋梁安裝的技術(shù)措施
1)為解決原有閉合箍筋施工操作不便且會(huì)產(chǎn)生不必要的鋼筋切割問題，施工過程中采用“門”字形箍筋取代原有的箍筋，如圖3所示。鋼骨梁吊裝完成后，綁扎梁鋼筋，閉合上下開口“門”字形箍筋，對(duì)于有損害的箍筋進(jìn)行重新修復(fù)；梁綁扎完成后，組織驗(yàn)收，檢查細(xì)部節(jié)點(diǎn)質(zhì)量。
2)施工時(shí)，先鋪設(shè)梁底鋼筋及下部預(yù)留“門”字形箍筋，再進(jìn)行鋼骨梁安裝，同時(shí)預(yù)留梁兩側(cè)模板，方便后期腰筋及箍筋綁扎，如圖4所示。
3)鋼骨梁定位放線、完成吊裝后，進(jìn)行上排梁筋、腰筋、上部開口“門”字形箍筋與下部預(yù)留開口“門”字形箍筋的綁扎、焊接，M形埋梁的鋼梁定位、安裝如圖5所示；梁鋼筋骨架綁扎完成后封梁側(cè)模板，之后再鋪設(shè)平板并綁扎板筋，如圖6所示。
4)混凝土的澆筑與振搗。在澆筑混凝土前，應(yīng)重點(diǎn)對(duì)埋梁處的鋼筋墊塊進(jìn)行檢查，確�；炷帘Ｗo(hù)層厚度達(dá)到設(shè)計(jì)要求；在混凝土澆筑過程中，應(yīng)加強(qiáng)埋梁節(jié)點(diǎn)處的振搗，確保混凝土澆筑密實(shí)。
2.2 V形支撐系統(tǒng)施工
V形支撐系統(tǒng)由鋼柱側(cè)中耳板（抱箍、焊接于鋼柱上）、M形埋梁側(cè)中耳板（焊接于M形埋梁端板上）、支撐構(gòu)件（雙夾板系統(tǒng)）通過銷軸連接而成。V形支撐系統(tǒng)如圖7所示。安裝過程中需重點(diǎn)控制銷軸的安裝精度。
2.2.1施工準(zhǔn)備
施工前，搭設(shè)好支撐胎架，支撐胎架必須通過驗(yàn)算，保證其具有足夠的承壓性和穩(wěn)定性。支撐胎架采用鋼管腳手架的形式，其中支撐胎架1用于放置中耳板，支撐胎架2用于放置支撐構(gòu)件。支撐胎架l為可滑動(dòng)腳手架，在底部安裝滑輪并通過可調(diào)節(jié)撐桿與上部連接；支撐胎架2為固定腳手架，上部放置可調(diào)節(jié)撐桿，如圖8所示。
2.2.2 V形支撐系統(tǒng)安裝技術(shù)要點(diǎn)
V形支撐系統(tǒng)采用分條安裝的方法進(jìn)行安裝，即先安裝一側(cè)單V，校正完畢后再安裝另一側(cè)單V構(gòu)件。
1)鋼柱側(cè)中耳板及M形埋梁側(cè)中耳板軸承安裝：將向心關(guān)節(jié)軸承安裝在鋼柱中耳板的軸承座孔中，注意軸承的開縫線必須與加載方向垂直。向心關(guān)節(jié)軸承安裝所施加的力不能直接通過球形滑動(dòng)面進(jìn)行傳遞，應(yīng)使用輔助安裝工具，如套筒等，把外界所施加的安裝力直接、均勻地施加于配合的套圈上，軸承安裝方法如圖9所示。
2)裝好軸承后，再裝配墊塊和軸承壓蓋：安裝時(shí)應(yīng)使墊塊端面與向心關(guān)節(jié)軸承外圈端面緊貼在一起，使軸承壓蓋端面緊貼在墊塊另一端面上，并用高強(qiáng)螺栓鎖緊固定。
3)M形埋梁側(cè)裝好軸承的中耳板與支撐構(gòu)件間的銷軸連接固定：先在球形滑動(dòng)面及墊塊處安裝定位套→滑動(dòng)胎架使中耳板連同軸承推進(jìn)支撐外耳板中→穿插銷軸→安裝銷軸蓋板→鎖緊螺栓。為防止軸承在吊裝中轉(zhuǎn)動(dòng)及保護(hù)耳板，連接固定時(shí)在中耳板與支撐外耳板之間加塞木楔，如圖10所示。
4)吊裝、調(diào)平：將上述安裝完畢的單V構(gòu)件吊裝至鋼柱中耳板處，安裝鋼柱側(cè)銷軸并鎖緊固定后，調(diào)平M形埋梁側(cè)支撐及中耳板，將該處中耳板與埋梁端板點(diǎn)焊固定，取出木楔，緩慢松開手拉葫蘆，使M形埋梁側(cè)軸承下降15 mm，發(fā)生預(yù)角變形，以利于焊接。就位后利用手拉葫蘆將該處軸承與外架相連，避免繼續(xù)下?lián)�，最后松鉤完成一側(cè)單V構(gòu)件安裝。如圖11所示。
2.3 M形埋梁端板與V形支撐系統(tǒng)T形焊縫施工
埋梁端板為超厚板( 80 mm/130 mm)，關(guān)節(jié)軸承連接板與埋梁端板焊接為厚板T形接頭焊接，此處焊接節(jié)點(diǎn)必須采取特殊的施工措施，以減小層狀撕裂風(fēng)險(xiǎn)。一般來講，消除T形接頭層狀撕裂主要應(yīng)從母材本身、焊接工藝等方面考慮并通過工藝試驗(yàn)進(jìn)行輔助驗(yàn)證。
2.3.1母材方面
構(gòu)件加工完畢后，鋼結(jié)構(gòu)加工廠針對(duì)埋梁端板做UT探傷二次復(fù)查檢測，確保構(gòu)件母材內(nèi)部質(zhì)量。
2.3.2焊接工藝方面
1)合理坡口形式：采用雙面K形坡口改變焊接拉應(yīng)力方向，使焊縫內(nèi)應(yīng)力均勻化，同時(shí)減小了焊接填充量，達(dá)到了減小焊接收縮應(yīng)力的目的。坡口加工與裝配時(shí)，嚴(yán)格按照?qǐng)D紙尺寸施工，避免裝配間隙太大。同時(shí)，板件坡口加工完畢后，焊接前打磨去除切割面的淬硬層和鐵銹等雜物，保證坡口面干燥無水分。
2)焊前預(yù)熱：銷軸板與埋梁端板焊接前，必須做好預(yù)熱處理，改善焊縫組織，減小焊縫內(nèi)應(yīng)力。預(yù)熱時(shí)采用電加熱毯或烤槍火焰對(duì)坡口及其兩側(cè)100 mm區(qū)域進(jìn)行加熱處理，并做好溫度檢測工作。預(yù)熱溫度控制在120-200℃，冬季施工時(shí)，預(yù)熱溫度可提高20 K。
3)焊接材料：選用采用低氫型、超低氫型焊材，與母材強(qiáng)度匹配，使焊縫區(qū)具有較高塑性和韌性。銷軸板焊接時(shí)，若使用焊條焊接則選用堿性焊條（如J506或J507），同時(shí)做好焊條烘干保溫措施；若選用氣保焊，則盡量使用藥芯焊絲（E50IT-1），適用于全位置焊接，減小因仰焊位置而產(chǎn)生的焊接缺陷，降低焊縫返修率，同時(shí)藥芯焊絲的微量元素對(duì)焊縫金屬有提高韌性和抗裂性作用。
4)焊接參數(shù)：嚴(yán)格根據(jù)工藝評(píng)定結(jié)果，合理選擇焊接參數(shù)，采用小線能量、小電流多層多道焊接，減小焊接熱輸入量，以提高焊縫的韌性和塑性，減小焊接應(yīng)力。
5)焊接順序：采用合理的焊接順序，進(jìn)行對(duì)稱施焊，從而減小焊接變形與焊接內(nèi)應(yīng)力。針對(duì)超厚銷軸板的焊接順序?yàn)椋汉腹は韧瓿善驴谡嫔疃鹊膖/2焊縫①的前3道一在背面進(jìn)行清根處理，注意清根深度與寬度應(yīng)盡量減小，但焊縫缺陷必須清除干凈一焊接背面坡口焊縫②的前4道→焊接焊縫①的后續(xù)2道→以每2道為1個(gè)循環(huán)完成焊縫①、②→冷卻后進(jìn)行焊縫①、②的探傷檢測并測量中耳板的角變形→經(jīng)檢測無缺陷后依次完成正反面焊縫③、④的填充蓋面，如圖12所示。
3 結(jié)語
大型公用工程鋼屋架與框架混凝土連接件施工，涉及土建施工、鋼結(jié)構(gòu)安裝、鋼結(jié)構(gòu)焊接等多專業(yè)協(xié)同配合。連接件施工過程中，第1階段為埋件施工，此過程土建專業(yè)、鋼構(gòu)專業(yè)均應(yīng)指派專人負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)配合，嚴(yán)格落實(shí)工序交接制度；第2階段為鋼構(gòu)件安裝施工，此過程應(yīng)根據(jù)工程特點(diǎn)擬訂專項(xiàng)施工方案，重點(diǎn)關(guān)注影響安裝精度的關(guān)鍵工序；最后為預(yù)埋件與外伸構(gòu)件的焊接連接，此過程除應(yīng)擬訂可行的焊接工藝外，還應(yīng)注意工藝紀(jì)律的執(zhí)行，嚴(yán)格過程控制。
盡管大型公用工程鋼屋架與框架混凝土連接件施工是一項(xiàng)復(fù)雜而細(xì)致的工作，但只要采取有效的管理和技術(shù)措施，工程是能夠按時(shí)、按量、保質(zhì)完成的。
4摘要：
在大型公用工程中，其鋼屋架與現(xiàn)澆混凝土框架的連接件對(duì)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定起到至關(guān)重要的作用。以工程實(shí)踐為依據(jù)，將該類連接件的安裝過程劃分為3個(gè)施工階段，著重介紹了各施工階段應(yīng)關(guān)注的施工要點(diǎn)及質(zhì)量管控措施，該安裝方案的實(shí)施效果良好，為類似工程施工提供了參考。
