某医院综合楼钢结构施工实例分析

陈胜

摘 要：文章主要通过某工程实例，针对某医院高层钢结构的施工方法进行了详细地分析与研究，主要从吊装机械的选择、柱、梁、支撑构件的吊装方法及高强度螺栓的施工工艺等相关要点进行阐述，并提出了钢结构施工现场焊接技术以及安全防护。旨在为类似的工程提供参考。

关键词：医院钢结构构件安装测量校正钢柱焊接

中图分类号：TU391文献标识码：A 文章编号：

1 工程概况

某医院新建综合楼工程，施工场地极其狭小。总建筑面积39488m2，其中地下8482m2、地上31006m2；地下3层为钢管柱-钢混凝土结构，地上22层为钢框架-钢支撑结构，共设11 道从+0.000到结构顶的竖向支撑(见图1)；主要柱网尺寸为8.0m×8.4m、8.0m×6.6m, 标准层层高3180mm，建筑高度84.06m。本工程的钢柱主要为钢管柱及箱形柱，钢管柱截面尺寸为￠750mm、￠600mm 2种规格；箱形柱截面有6种规格，最大截面尺寸为 550mm×550mm，共分3次变截面；主梁、次梁及支撑均为H 型钢。

图1钢结构施工平面布置图

2 医院钢结构施工要点分析

2.1钢构件吊装

2.1.1 钢柱吊装

钢柱吊装采用专用扁担实施一点吊装，上端连接板上的吊装孔作为吊耳。起吊时钢柱的根部必须垫实，在根部不离地的情况下，通过吊钩的起升、变幅及吊臂的回转，逐步将钢柱扶直，停止晃动后继续提升。首节钢柱吊装前，在所有螺栓上拧进1个螺母和1块下垫板，调节螺母将下垫板顶标高调至柱底设计标高。钢柱吊装就位后，先把钢柱中心线与基础中心线对准，然后将地脚螺栓的螺母微微拧紧，最后下钩解绳。通过微调螺母来调整钢柱垂直度(见图2)，当钢柱垂直度偏差校正到零时，拧紧螺母，然后焊接螺母垫板。钢柱的标高可能会发生微小变化，但在一般情况下不会超过《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205-2001所规定的2.0mm的要求。

图2首节钢柱垂直度调整图

其余节点钢柱吊装就位后，先调整标高，再调整扭转，最后调整垂直度。通过吊钩升降及节点板间隙中打入钢楔进行钢柱标高调整，标高调整后在上、下柱临时耳板的不同侧面加垫板，再夹紧连接板，即可调整钢柱扭转。垂直度校正采用无缆风绳法(见图3) ，即在钢柱偏斜方向的同侧锤击钢楔或微微顶升千斤顶，在保证单节柱垂直度不超标的前提下，尽可能将柱顶偏向钢柱轴线，然后拧紧临时接头的M20×90大六角高强度螺栓，紧固力矩取220N•m。钢柱校正时，需考虑预留钢梁焊接收缩量。

图3无缆风绳校正图

2.1.2 钢梁吊装

钢梁吊装采取“平衡梁”措施，实施“三梁一吊” ，然后先安上层梁、后安中层梁、再安下层梁。在吊装与柱牛腿连接的梁时，不能对柱有较大的碰撞，微动撬棍使梁螺栓孔、柱牛腿螺栓孔与连接板螺栓孔对正。若螺栓孔错位较大，则复测梁、牛腿、连接板尺寸及柱安装轴线，针对不同情况进行处理，严禁强行安装。由于梁与柱牛腿通过2块连接板连接，吊装就位后其上表面往往比牛腿低，因此在牛腿上安置1台千斤顶，其顶部顶在梁端，微升千斤顶使梁上表面与牛腿平齐。

2.1.3 钢支撑吊装

本工程中支撑均为一端连在梁支腿上，另一端连在柱牛腿上。支撑与梁先在地面上拼装，然后随同梁一起吊装。由于制作和安装误差的影响，支撑与牛腿间往往有些偏移，偏差较小的采用千斤顶校正，偏差较大的采用火焰热校正。

2.2 钢结构安装测量

2.2.1 平面控制网的布设

根据钢结构平面布置图和基坑边线，选轴线控制点并计算坐标；以业主提供的平面控制点作为测量依据，全站仪极坐标法放样出控制点 An、Bn (见图4)；对An、Bn 组成的闭合导线，按《工程测量规范》GB50026-93所规定的四等导线网的精度要求进行导线测量，并与平面控制基准点联测；严密平差计算控制点坐标，与按平面图计算所得理论坐标比较后归化改正；为保证点位的绝对可靠，归化改正后重新观测角度和边长；若不满足规范要求，则依据观测结果作二次归化改正。为减少地下与地上工程间的测量系统误差，在地下室施工完成后，以A 3、A4 作为测量依据，用同样方法在+0.000楼面布设地上部分钢结构安装平面控制网。

图4 平面控制网布置示意

2.2.2 平面控制点竖向传递及轴线放样

首节柱及地下第2节柱均以基坑边轴线控制点作为测量依据，采用全站仪正倒镜投点法和直角坐标法放样出钢柱安装轴线。地面柱顶轴线放样直接依据楼面布设的控制网，其余楼层是从地面控制网投测到高空，再根据投测的控制网进行柱顶轴线放样。地上部分控制点的竖向传递采用内控法，投点仪器选用Leica ZL型天顶准直仪(精度：1/200000)。压型钢板施工时，在控制点的正上方开设 20cm×20cm方形孔洞。先在需要传递控制点的楼面预留孔处水平固定接收靶，然后在控制点上架设天顶准直仪，经严密对中、整平后，从0°、 90°、 180°、270°4个角度分别向接收靶投点，取4点对角线的交点或取分布较集中的3 点构成的三角形的重心作为平面控制点的传递点，并作标记。投测的平面控制网经自由网平差后归化改正，再用标准钢卷尺配合全站仪排尺放样柱顶轴线。

2.2.3钢柱垂直度测量及监控

将2台经纬仪架设在钢柱相互正交的方向线上，采用正倒镜法测量钢柱的垂直度。在梁安装过程中，柱垂直度一般会发生微小变化，因此采用4台J2 经纬仪对相应柱进行跟踪观测。若柱垂直度不超标，只记录数据不必调整；若柱垂直度超标，先复核构件制作尺寸及轴线放样误差，然后再进行处理。在梁安装过程中，不得再次调整柱的垂直度。在高强螺栓紧固前，测量所有柱垂直度，紧固后再次复测，对垂直度偏差较大的采用焊接变形的方法校正。焊接过程中对柱垂直度跟踪监测，根据实际偏差情况，适当调整焊接顺序及施焊速度。

2.3 高强度螺栓施工

本工程使用的高强度螺栓均为10.9级扭剪型，规格有M22和M24，总数量约为5万套。高强度螺栓安装前，对运抵施工现场的构件摩擦面进行100%检查。构件吊装前进行高强度螺栓连接副配套，在所吊装的构件节点部位挂上帆布口袋，将该节点处所需高强度螺栓连接副按件数、规格放入布袋中随构件吊装至安装部位。构件就位后, 用冲子穿入节点的螺栓孔，锤击冲子以使各螺孔对正，冲子数量一般每节点2只。安装高强度螺栓时严禁强行穿入，对个别不能穿入的采用电动绞刀或圆锉刀扩孔，扩孔后的孔径≤1.2d。

高强度螺栓安装后，立即进行初拧。初拧采用电动扳手进行，初拧扭矩值应为终拧值的 60%~70%。初拧结束0.5h后进行终拧，不得拖延到12h以上。终拧采用专用电动扳手。无论是初拧还是终拧都应按一定顺序施拧，其顺序：同一节柱，上层梁y下层梁y中层梁；同一层梁，主梁y次梁；同一节点，从中间向四周扩散。

2.4 钢结构安装焊接

现场焊接主要是柱-柱、柱-梁、梁拼接、支撑、钢楼梯及隅撑焊接，构件材质主要为Q345C，板厚度最大为30mm，全部采用手工电弧焊，主要采用E5015焊条。柱-柱接头为一级焊缝，100%超声波探伤；其余熔透焊缝为二级焊缝，20%超声波探伤抽查。

2.4.1 钢柱焊接

钢结构安装焊接关键是柱-柱节点的焊接，箱形、圆管柱-柱焊接工艺：在上下柱无耳板侧，由2名焊工在两侧对称等速焊至板厚1/3，切去耳板；在切去耳板侧由2名焊工在两侧焊至板厚 1/3；1名焊工在一面焊完1层后，立即转过 90°接着焊另一面，而另一面焊工在对称侧，以相同的方式保持对称同步焊接，直至焊接完毕；2层间焊道接头相互错开，2名焊工焊接的焊道接头每层也要错开。在焊缝外观检查合格且焊接完成24h后进行超声波检测。

2.4.2梁、支撑焊接

梁焊接：先焊下翼板焊缝再焊上翼板焊缝，上下翼板的焊接方向相反。支撑焊接：先焊一侧焊缝，焊完之后再焊另一侧焊缝。焊缝厚度达到母材厚度 1/2以上时，方可短暂停息。施焊过程中，每一焊层都要进行清渣及层间检查，发现缺陷及时处理后方可继续施焊。焊后清理焊接飞溅，自检合格后在焊缝的左上角打上焊工钢印。

3 安全防护技术

高层全钢结构安装的安全防护要求高，防护形式多样，主要包括：外挑网、临边栏杆防护、洞口防护、钢柱爬梯、扶手绳、钢柱及支撑焊接平台、钢梁焊接吊篮和节点层间平网等。在高空安全防护中，通过施工过程中的合理工序安排，压型钢板将起到非常关键的作用。压型钢板铺设后为上节柱梁的安装提供了一个较大且平整的作业平台，并且为上、下节点交叉施工提供了隔离屏障。本工程采用的压型钢板厚0.9mm, 其强度满足施工荷载要求。

4结束语

综上所述，对于钢柱的单节柱垂直度均满足规范要求，并控制在8mm 以内。大楼整体垂直度偏差最大为10mm，柱顶标高比设计值低了5mm。99.8%以上的构件做到了原孔装配，焊接焊缝一次合格率99.5%，整个施工过程无任何质量、安全事故，提升了工程的经济效益及社会效益。

参考文献

[1]杨鹏宇.钢结构高强螺栓连接施工[J].山西建筑，2006.

[2]郝燕春.大型钢网架安装技术[J].山西建筑，2007.

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。