大型科研平台建筑全钢结构装配施工技术

大型科研平台建筑全钢结构装配施工技术

李荣旭、左雪辉、金磊、位帅鹏

中国建筑第四工程局有限公司 广东省 广州市

【摘  要】：文中对采用钢结构框架体系的大型科研项目中钢结构的施工要点进行了全面梳理，并结合本项目特点，对施工顺序、构件组装、节点形式、吊装、焊接等技术的具体做法进行总结分析，并对测量、焊接检验和防腐、防火涂装的控制要素进行了梳理，可作为类似项目的实施提供参考。

【关键词】：大型科研平台；钢结构；吊装；施工技术；

1、项目概况

天津大学北洋园校区环境与资源科技创新平台项目，位于天津市津南区天津大学北洋园校区，总建筑面积29620㎡，主楼为教研室，建筑高度31.9m，地上七层；裙房为实验室，建筑高度23.45m，地上5层。该项目主体结构采用钢结构中心支撑框架体系，设计使用年限50年，主要柱网尺寸为8.4m，主体采用钻孔灌注桩+柱下承台基础，建筑结构安全等级为二级，结构抗震等级为三级，地基基础设计等级为乙级，耐火等级为二级，抗震设防烈度为8度。

2、项目特点

2.1钢结构体量大，质量要求高

本项目钢结构用量约3500吨，含多种规格的钢柱、钢梁、支撑。主要柱网尺寸为8.4m，工程体量大，施工安装质量要求高。采用的钢柱最小截面为箱400×400×14×14、最大截面为箱600×400×22×22，钢梁最小截面为H350×200×8×12,、最大截面为HN700×300×13×24。因施工场地较小，塔吊布置受限，现场采用汽车吊进行吊装作业，钢柱、钢梁分段较多，现场对接焊缝占比大，焊缝质量要求高。

2.2多专业穿插协作施工

本项目钢结构施工与混凝土工程、防火涂料工程、二次结构等工程存在大量交叉作业，需要各专业穿插协作，对施工工序优化及型钢混凝土柱脚施工、零层楼板混凝土梁与型钢柱连接等方面提出了更高的要求。

2.3构件制作质量管理

构件制作尺寸精度的优劣直接影响到现场安装，因构件数量较多，制作周期短，容易造成制作过程偏差累积大、焊接质量和预变形控制难。制作厂选用经验丰富的员工负责关键工序施工，持证上岗作业，严禁无证上岗；各自工序做好质量自主检验控制，且生产施工过程严格执行方案和工艺要求。制作过程制作厂认真落实“三检”和“工程验收”管理制度，工序质量交接必须采用交接单签字相互确认；成品验收、构件发货采用质量报验，层层把关，控制质量。

2.4现场焊接质量管理

构件板厚较薄，由于工期紧张，每栋主楼同时施焊的部位较多，焊接过程中构件易变形，焊接质量控制较为重要。

施工前，技术质量部根据编制的焊接施工技术方案，组织工艺评定试验（工程焊接施工前已完成），焊评通过的施工工艺技术对施工班组进行技术培训和交底说明。要求进场焊工进行焊接考试（工程焊接施工前已完成）选用优秀焊工承担关键工序焊接作业，严禁无证上岗作业；施工过程，专职质检员、施工工长随机对特殊岗位人员进行持证情况进行检查并记录，无证上岗的禁止作业。

3、关键安装施工技术要点分析

3.1地脚锚栓安装及复核

本工程的柱脚预埋件施工：锚栓在地下一层混凝土柱上生根，锚栓由定位板固定。锚栓采用定位板进行定位，采用短钢筋进行固定，钢筋长度及布置根据现场情况可适当调整。地脚锚栓埋入深度700mm，因此混凝土柱浇筑时高度不得超过地脚锚栓底下方20mm，否则影响钢结构施工。主要复核锚栓及定位板轴线位置、定位板对角线和顶部标高；然后在浇混凝土前对锚栓及定位板进行测量校核；预埋完毕后，复检各组之间的相对位置，确认无误后报监理公司验收。

3.2钢骨柱施工

（1）钢骨柱吊装前绑好钢爬梯，准备好千斤顶、工具包以及扳手等小型工具。

（2）安装前对预埋螺栓进行复测，并在混凝土面放样出钢骨柱安装轴线控制线，在地脚螺栓的螺杆上放样出钢骨柱安装标高控制线。

（3） 钢骨柱起吊时必须边起钩、边转臂使钢骨柱垂直离地。当钢骨柱吊到就位上方200mm时，停机稳定，对准螺栓孔和十字线后，缓慢下落。下落中应避免磕碰地脚螺栓丝扣，当柱脚板刚与基础接触后应停止下落，检查钢柱四边中心线与基础十字轴线得对准情况(四边要兼顾)，如有不符及时进行调整，钢骨柱的就位偏差在3mm以内后再下落使之落实。

（4）首节钢骨柱的校正。

3.3主体结构吊装

吊装采用80吨汽车吊、160吨汽车吊进行综合作业施工吊装。轴相交铺设轴网之内钢结构吊装采用塔吊80吨（中心部位钢结构安装）、160吨吊车（周边部位钢结构安装）进行吊装作业考虑最不利吊装工况分析，满足吊装要求。

中心部位钢结构吊装采用80吨汽车吊，周边部位钢结构安装采用160吨汽车吊进行吊装作业考虑最不利吊装工况（吊装半径30米，载荷量为7.4吨，吊车臂长为35.7米）,满足吊装要求。为提高安装效率，钢梁两端加装马板。

3.4钢结构与土建施工配合方案

钢结构与混凝土的配合主要包括钢结构钢柱、钢梁、等施工配合。

钢结构施工与钢骨柱混凝土施工配合主要表现为两者间的穿插施工，钢结构单段安装、校正、焊接完成后，转入楼层钢结构和其他结构的安装，将工作面移交给钢骨柱支模。然后进行柱混凝土施工，两者保持交替进行施工。

3.5压型钢板施工工艺

（1）板料吊运

压型钢板在工厂打包时即按照现场分区图组合，到现场后分别吊入指定的施工层。为保护压型钢板在吊运时不变形，可使用软吊索，打包时钢板下垫木板条。每次使用前要严格检查吊索，以确保安全。

（2）散板和位置调整

严格按照排版图指定位置散板和定位，板的直线度为单跨最大偏差10mm，板的错口要求＜5mm，检验合格后方可与主梁焊接。

（3）压型钢板与钢梁的固定

压型钢板与钢梁连接为焊接。焊接采用手工电弧焊，焊条为E4303，直径3.2mm。根据设计图纸要求，焊接点应为直径16mm点熔合焊，焊点间距305mm。

每块压型钢板间固定采用专用的自攻螺钉，螺钉间距按设计要求。

（4）洞口制作

洞口尺寸1m以下的采用后开洞形式。首先依据留洞图要求在压型钢板上放出定位线，在洞口四周焊接边模，边模的外沿尺寸为洞口尺寸。待混凝土楼板达到设计强度后，由压型钢板施工人员进行洞口压型钢板切割，切割后应按要求进行洞口的防护。

（5）板边缘切割

采用氧乙炔割枪切割或等离子切割机。对核心筒周围一些不规则面的切割应根据实际先在板面上放出定位线后进行切割。

3.6焊接施工工艺

本工程钢柱、钢梁对接接头采用全熔透焊缝，焊接箱型钢柱、H钢梁，当腹板厚度＞ 20 mm 时，翼缘与腹板的焊缝采用部分焊透的对接与角接组合焊缝。

梁加劲肋与翼缘、腹板的焊缝部分焊透的对接与角接组合焊缝。

焊缝质量等级与检测方法

3.7防腐涂料涂装控制

防腐涂料技术要点，喷涂应分若干层完成，第一层喷涂以基本盖住钢材表面即可，以后每层喷涂厚度为5～10mm左右为宜。 

在每层涂层基本干燥或固化后，方可继续喷涂下一层涂料。喷涂时，喷枪要垂直于被喷涂钢构件表面，喷距为6～10mm，喷涂气压保持在0.4～0.6MPa。喷枪运行速度要保持稳定，不能在同一位置久留，避免造成涂料堆积流淌。喷涂过程中，配料及往喷涂机内加料均要连续进行，不得停顿。施工过程中，操作者应采用测厚针检测涂层厚度，直到符合设计规定的厚度，方可停止喷涂。 喷涂后，对于明显凹凸不平处，采用抹灰刀等工具进行剔除和补涂处理，以确保涂层表面均匀。

3.8防火涂装技术要求

防火涂料施工前应对钢构件表面进行清表处理，不应有油污、灰尘等污垢。涂装时环境温度（一般为5~38℃）和相对湿度）（一般≤85%）应符合涂料产品的技术要求。采用压送式喷涂机喷涂时，喷枪应垂直于构件，平行于基材表面移动喷涂，喷涂施工分遍实施，每遍喷涂厚度5~10mm。防火涂料施工完成后应对厚度、平整度、裂纹等进行检查，对于存在缺陷的部分，应按照要求进行修补。

4、结语

本文结合项目特点，对采用钢结构框架体系的大型科研平台项目中的钢结构施工顺序、构件组装、节点形式、吊装、焊接、测量、焊接检验和防腐、防火涂料的控制等要点进行了全面梳理。总结形成了狭小场地钢结构施工的场地优化方法，构件组装和节点优化方法，吊装、焊接技术要点等重要内容。