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【摘 要】 秦皇岛某基础设施工程为钢结构网架屋面,在网架全部安装完成,并卸载形成自然挠度后,接到设计变更;施工前通过优化施工方案,利用满堂脚手架,回顶球节点重新安装杆件,最终按期顺利完成施工,并节省了成本。
【关键词】 钢结构网架;换管补强;套管补强;回顶;焊接
1 工程概况
秦皇岛某基础设施工程为钢结构网架屋面,屋盖采用正方四角锥网架,节点采用常规的焊接球节点,网架长186.9m,宽48.7m,跨度42m;网架下旋标高23.1m,总重量约360t,四周悬挑。支座采用固定铰支座和单、双向滑移铰支座(长向为滑移方向),材质Q345B。
2 换管施工背景及变更内容
在网架全部安装完成,并卸载形成自然挠度后,考虑到安全因素,设计变更将网架四周挑檐装饰干挂石材改为仿石铝板,导致材料重量减轻,部分网架杆件在风吸力作用下不能满足安全性要求,故将原网架杆件进行局部替换或补强,补强部分材质与原网架材料材质同为Q345B。
网架补强杆件分布在上弦、下弦、腹桿位置,总计513根。其中杆件48×3mm、50×3.5mm、60×3.5mm、76×3.5mm、89×4mm、114×4mm、133×5mm、140×4mm需换管加强,共计474根(见附表1),剩余39根型号为159×6mm、159×10mm、180×10mm、180×12mm、203×12mm的杆件需外套管加强(见附表2)。安装补强构件前,将结构进行回顶,尽量将需替换或加强杆件内应力消除,以减少补强后的变形。补强杆件具体位置参照附图1。
3 施工方案
网架补强施工平台是利用原网架安装使用的满堂脚手架,杆件补强施工时,在原有脚手架的基础上搭设井字架,对补强区域进行回顶,杆件应力减小后再进行杆件补强。网架补强焊接采用手工电弧焊焊接,E50级焊条。
3.1网架回顶方法
由于西侧2~4轴、东侧13~15轴范围内为换管补强密集区,因此每个下弦球设置一个回顶点,共计210个回顶点;其余轴线因补强杆件位置分散,换管时采用局部回顶,安装位置四周均需全部回顶,共计134个回顶点。
以脚手架在球节点下方搭设400×400mm的井字架,井字架四根立杆通到脚手架底部,四根立杆上设置顶丝并在顶丝上放置450×450×10mm的钢板,在钢板上加螺旋千斤顶,回顶时各区域千斤顶同时操作,每次提高1cm,至提升到拼装标高为止,严禁使用油压千斤顶顶升,共计需要344个螺旋千斤顶。(见下图2-4)
3.2换管补强方法
回顶完成后,使用气割将需替换杆件切割,切割位置应距原焊缝10mm处,避免伤及球节点母材,切割后再用角磨机打磨清理。完成清理后再将替换构件安装上。部分构件因管径大无法就位的,采用导链或千斤顶将球节点间距加大,加大过程中应缓慢,严禁野蛮拉顶,间距不宜超过20mm。
更换杆件时应注意安装顺序,严禁相邻杆件连续更换,需合理分组跳点更换,同一方向不应同时更换杆件,以减少网架变形。
3.3套管补强方法
外套管加固方式只需回顶杆件两侧球节点即可,上弦可回顶对应下弦球节点。套管施工时在原构件上安装两个半圆管,将原构件包住,然后将两个半圆管焊接。安装补强结构前应检查半圆管的平直度,如有弯曲应校正后再进行安装。两个半圆管扣好后点焊对接处固定,然后分段焊接,局部降温后再进行补焊。
4 现场焊接方法
换管和套管材质均为Q345B钢材,采用E50级焊条焊接。焊条应在高温烘干箱中烘干,低氢型焊条烘烤温度为:焊条在高温箱中加热到350℃~400℃后保温1.5小时,再在高温中降温到110℃后保存;使用时从烘箱中取出立即放入100~110℃的焊条保温筒中,并须在4小时内用完。用剩余的焊条应重新放入高温中烘干后方可使用,焊条烘干次数不得超过两次,焊剩余焊条如未立即放回焊条保温筒中保存,则须重新烘干后方可使用。
换管焊接采用熔透焊,焊缝等级为一级,焊接方法与原网架焊接工艺相同,做好焊前和焊接过程中的清根,焊后药皮打磨干净,并作100%超声波探伤检测。
套管焊接焊缝等级为二级,焊接时为防止半圆管受热变形,应制作夹具将半圆管固定后进行焊接。
5 安全措施
网架钢结构补强高空作业多,危险系数大,必须采取严格的保证措施来保证施工的安全。
(1)检查电源是否满足焊机负荷要求,电路是否正确,有无偏线情况。
(2)钢结构是良性导体,四周应接地良好。施工用的电源线必须是电缆线,所有电动设备应装漏电保护开关,严格遵守安全操作规程。
(3)每个焊工配一个接火斗,作好焊接火花防护,避免焊花散落引起火灾。
(4)焊工必须按规定穿戴劳保用品,以免烫伤烧伤。
(5)焊机应放置在防雨通风的位置。
(6)焊接操作时,施工场地周围应清除易燃易爆物品或进行覆盖、隔离、下雨时应停止露天焊接作业。电焊机外壳必须接地良好,其电源的拆装应由电工进行,并应设单独的开关,开关放在防雨的闸箱内。焊钳与把线必须绝缘良好,连接牢固,更换焊条应戴手套。在潮湿地点工作应站在绝缘板或木板上。更换场地或移动把线时应切断电源,不得手持把线爬梯登高。电焊工在动用明火时必须随身带好“二证”(电焊工操作证、动火许可证)“一器”(消防灭火器)“一监护”(监护人职责交底书)。
6 结束语
工程临时变更给本已卸载完成的钢结构网架施工带来了难度,但通过施工前的充分准备,在保证工期的前提下,安全顺利地完成施工,并通过方案优化,也为公司创造了良好的经济效益。
参考文献:
[1] GB 50205-2001. 钢结构工程施工质量验收规范[S]. 2002.
[2] JG12-1999. 钢网架检验及验收标准[S]. 1999.
[3] JGJ7-2010. 空间网格结构技术规程[S]. 2010.
[4] GB/T11345-1989. 钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果分级法[S]. 1989.
作者简介:孙喜亮,1981年5月30日,汉族,山东莒县,双硕士,工程师,中建交通建设集团有限公司铁路分公司,副总工程师,施工技术、BIM技术应用等。
【关键词】 钢结构网架;换管补强;套管补强;回顶;焊接
1 工程概况
秦皇岛某基础设施工程为钢结构网架屋面,屋盖采用正方四角锥网架,节点采用常规的焊接球节点,网架长186.9m,宽48.7m,跨度42m;网架下旋标高23.1m,总重量约360t,四周悬挑。支座采用固定铰支座和单、双向滑移铰支座(长向为滑移方向),材质Q345B。
2 换管施工背景及变更内容
在网架全部安装完成,并卸载形成自然挠度后,考虑到安全因素,设计变更将网架四周挑檐装饰干挂石材改为仿石铝板,导致材料重量减轻,部分网架杆件在风吸力作用下不能满足安全性要求,故将原网架杆件进行局部替换或补强,补强部分材质与原网架材料材质同为Q345B。
网架补强杆件分布在上弦、下弦、腹桿位置,总计513根。其中杆件48×3mm、50×3.5mm、60×3.5mm、76×3.5mm、89×4mm、114×4mm、133×5mm、140×4mm需换管加强,共计474根(见附表1),剩余39根型号为159×6mm、159×10mm、180×10mm、180×12mm、203×12mm的杆件需外套管加强(见附表2)。安装补强构件前,将结构进行回顶,尽量将需替换或加强杆件内应力消除,以减少补强后的变形。补强杆件具体位置参照附图1。
3 施工方案
网架补强施工平台是利用原网架安装使用的满堂脚手架,杆件补强施工时,在原有脚手架的基础上搭设井字架,对补强区域进行回顶,杆件应力减小后再进行杆件补强。网架补强焊接采用手工电弧焊焊接,E50级焊条。
3.1网架回顶方法
由于西侧2~4轴、东侧13~15轴范围内为换管补强密集区,因此每个下弦球设置一个回顶点,共计210个回顶点;其余轴线因补强杆件位置分散,换管时采用局部回顶,安装位置四周均需全部回顶,共计134个回顶点。
以脚手架在球节点下方搭设400×400mm的井字架,井字架四根立杆通到脚手架底部,四根立杆上设置顶丝并在顶丝上放置450×450×10mm的钢板,在钢板上加螺旋千斤顶,回顶时各区域千斤顶同时操作,每次提高1cm,至提升到拼装标高为止,严禁使用油压千斤顶顶升,共计需要344个螺旋千斤顶。(见下图2-4)
3.2换管补强方法
回顶完成后,使用气割将需替换杆件切割,切割位置应距原焊缝10mm处,避免伤及球节点母材,切割后再用角磨机打磨清理。完成清理后再将替换构件安装上。部分构件因管径大无法就位的,采用导链或千斤顶将球节点间距加大,加大过程中应缓慢,严禁野蛮拉顶,间距不宜超过20mm。
更换杆件时应注意安装顺序,严禁相邻杆件连续更换,需合理分组跳点更换,同一方向不应同时更换杆件,以减少网架变形。
3.3套管补强方法
外套管加固方式只需回顶杆件两侧球节点即可,上弦可回顶对应下弦球节点。套管施工时在原构件上安装两个半圆管,将原构件包住,然后将两个半圆管焊接。安装补强结构前应检查半圆管的平直度,如有弯曲应校正后再进行安装。两个半圆管扣好后点焊对接处固定,然后分段焊接,局部降温后再进行补焊。
4 现场焊接方法
换管和套管材质均为Q345B钢材,采用E50级焊条焊接。焊条应在高温烘干箱中烘干,低氢型焊条烘烤温度为:焊条在高温箱中加热到350℃~400℃后保温1.5小时,再在高温中降温到110℃后保存;使用时从烘箱中取出立即放入100~110℃的焊条保温筒中,并须在4小时内用完。用剩余的焊条应重新放入高温中烘干后方可使用,焊条烘干次数不得超过两次,焊剩余焊条如未立即放回焊条保温筒中保存,则须重新烘干后方可使用。
换管焊接采用熔透焊,焊缝等级为一级,焊接方法与原网架焊接工艺相同,做好焊前和焊接过程中的清根,焊后药皮打磨干净,并作100%超声波探伤检测。
套管焊接焊缝等级为二级,焊接时为防止半圆管受热变形,应制作夹具将半圆管固定后进行焊接。
5 安全措施
网架钢结构补强高空作业多,危险系数大,必须采取严格的保证措施来保证施工的安全。
(1)检查电源是否满足焊机负荷要求,电路是否正确,有无偏线情况。
(2)钢结构是良性导体,四周应接地良好。施工用的电源线必须是电缆线,所有电动设备应装漏电保护开关,严格遵守安全操作规程。
(3)每个焊工配一个接火斗,作好焊接火花防护,避免焊花散落引起火灾。
(4)焊工必须按规定穿戴劳保用品,以免烫伤烧伤。
(5)焊机应放置在防雨通风的位置。
(6)焊接操作时,施工场地周围应清除易燃易爆物品或进行覆盖、隔离、下雨时应停止露天焊接作业。电焊机外壳必须接地良好,其电源的拆装应由电工进行,并应设单独的开关,开关放在防雨的闸箱内。焊钳与把线必须绝缘良好,连接牢固,更换焊条应戴手套。在潮湿地点工作应站在绝缘板或木板上。更换场地或移动把线时应切断电源,不得手持把线爬梯登高。电焊工在动用明火时必须随身带好“二证”(电焊工操作证、动火许可证)“一器”(消防灭火器)“一监护”(监护人职责交底书)。
6 结束语
工程临时变更给本已卸载完成的钢结构网架施工带来了难度,但通过施工前的充分准备,在保证工期的前提下,安全顺利地完成施工,并通过方案优化,也为公司创造了良好的经济效益。
参考文献:
[1] GB 50205-2001. 钢结构工程施工质量验收规范[S]. 2002.
[2] JG12-1999. 钢网架检验及验收标准[S]. 1999.
[3] JGJ7-2010. 空间网格结构技术规程[S]. 2010.
[4] GB/T11345-1989. 钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果分级法[S]. 1989.
作者简介:孙喜亮,1981年5月30日,汉族,山东莒县,双硕士,工程师,中建交通建设集团有限公司铁路分公司,副总工程师,施工技术、BIM技术应用等。