椭圆形空间大跨度钢箱梁屋盖施工技术
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摘要：结合具体工程实例，介绍椭圆形空间大跨度钢箱梁屋盖施工技术，指出大跨度建筑薄板箱梁制作、安装等施工过程以及吊装时变形控制技术，箱梁的吊装和高空焊接及螺栓连接质量控制技术，对其施工要点和质量进行分析，解决异型空间大跨度钢梁屋盖的施工技术。
关键词：椭圆形；大跨度；钢箱梁屋盖；
中图分类号： O175.25 文献标识码： A 文章编号：
1、引言
在桥梁工程领域，为满足使用功能和承载功能的要求,大跨度钢箱梁应用比较广泛,而在大跨度建筑工程领域,钢箱梁的应用较少,更多的是采用网架结构、立体桁架等空间结构。目前，国内对箱型桥梁施工技术研究较多，而对建筑工程“高窄”形钢箱梁整个制作及安装过程的详细施工研究较少，研究只停留在施工制作工艺上。山东海阳核电综合办公楼报告大厅钢结构屋盖建筑面积约1100平方米，建筑制高点16.8米，椭圆形屋盖长边为38.6米，短边为30.6米。项目钢梁总重大约347吨。钢结构屋盖采用钢结构箱型梁为主梁，设计跨度较大，超长超重钢构件制作、吊装施工难度非常大，给施工带来了严峻的挑战，现就该项目在施工中的重点难点与读者共同探讨。
2、结构优点以及使用范围
与大跨度钢桥梁相比,建筑工程中的大跨度钢结构具有柔性更大,安装精度要求更高的特点,结构变形控制显得更加重要。钢箱梁具有截面性能佳、结构承载能力高、外表平整美观等优点,如果合理优化结构,钢箱梁也能体现较好的经济性,从而进一步扩展其在建筑工程领域的应用范围，尤其是在要求无柱的大空间。
3、重点难点剖析
本项目重点难点主要如下：
3.1大跨度大吨位箱型钢梁加工制作；
3.2大跨度大吨位箱型钢梁吊装；
4 大跨度大吨位箱型钢梁加工制作
4.1箱梁焊接工艺要求
从钢板的进场验收、焊接人员资质、焊接工艺评定、焊接考试、焊接的工作环境、焊条的选择以及探伤无损检测等各方面应该严格把关，控制加工质量。箱梁焊接工艺技术要达到相应的标准，验收时必须严格依据各项指标进行验收。
4.2箱梁组装工艺
箱梁截面大、强度高，内外连接板件较多，制作技术较复杂，形成后的构件变形难矫正，特别是控制组装焊接变形，是确保梁体质量的关键。经方案比选，箱梁采用“工厂内分段加工，现场胎架组装，整体吊装”的施工方案。
为确保箱梁整体刚度以及拱度要求，在焊接时，主要控制两方面的技术要点：1、箱梁焊接预防构件过度变形；2、箱梁焊接预防预拱度过度变形，以下具体介绍施工主要工序：
下翼缘板就位→②腹板及腹板加强肋安装→③腹板刚节点焊接→④上翼缘板安装。
下翼缘板就位控制要点是平整度和预拱度，为保证平整度在垂直于下翼缘下部间隔2米铺设长度3米的40#工字钢，局部不平整用钢板垫平。考虑设计上箱型梁预拱度0.3%，在工字钢上部通过角钢、钢板下垫调整下翼缘板预拱度达到设计值。下翼缘板就位后进行腹板安装，通过工厂行车将腹板吊装到设计位置与下翼缘板临时点焊，腹板之间用5cm厚的钢板支撑，腹板与下翼缘板根部用钢管斜支撑，确保腹板间距构件设计尺寸，腹板就位同时焊接加强肋板，腹板间距有偏差时，可以用手摇千斤顶调整直至满足设计要求，腹板尺寸调整完毕后开始坡口焊接，焊接过程中一定要对称焊接，减少钢梁焊接的变形。腹板安装完毕后接着安装腹板刚节点，为保证刚节点定位，在刚节点下部用工字钢制作临时马腿固定刚节点，这样方便焊工操作，施工简易快捷，最后进行上翼缘板安装，上翼缘板安装时候，分段拼接而不整体焊接安装，这样可以减少上翼缘板焊接对整个构件的变形影响，焊接过程中同样注意要对称焊接。
5大跨度大吨位箱型钢梁吊装
5.1箱粱吊装准备
5.1.1编制箱粱吊装的施工组织设计：基本内容包括：计算箱粱结构构件和连接数量；选择安装机械；确定吊装流水程序；确定吊件吊装方法；人员组织；质量标准和安全应急措施。方案应该通过专家论证。其中选择安装机械是钢结构的安装关键。选择安装机械的前提条件是：必须满足箱梁重量的吊装要求；
5.1.2吊装机械的选择：核电综合办公楼报告大厅钢结构屋盖变截面主梁GL-1尺寸为2200*600*30*40*30*40，单梁总量达到63吨，其余梁的重量依次为42.2吨、12.5吨、5.3吨、3.8吨。吊车的选择应该注意如下工艺要求：
（1）安全系数及性能数据：吊车选择时吊装重量应小于吊车在该工况下的额定起重量，并将安全系数考虑在内；同时考虑吊车性能数据：额定起重量、吊车起重性能、吊车外形尺寸、吊臂长度、作业半径、配重等；
（2）构件技术数据：构件尺寸、构件重量、整体稳定性、吊耳形式与位置；
（3）吊装环境：构件安装平面位置、起吊前的平面位置、构件安装标高、吊车站位处空间、安装配重需空间；考虑吊装过程中，吊车、构件与周围设施或结构安全距离；
测量并记录好各种数据并按照不同箱梁的特点进行列表分析，通过联系筛选附近市场上既有的吊车并查阅起重机性能参数，选用130吨汽车式起重机，在配重38吨，吊装半径26米，臂长58米时，起重额定重量为8.0吨，5.3吨以下箱梁均满足要求。
5.1.3吊装机械行走路线及吊装场地的准备：以利勃海尔LR1400/2履带式起重机吊车行走时整机重量198吨，配重200吨，整车总重398吨，行走时地面压力为：198*1000*10/（1.2*10.385*2）=79.4KPa。吊车工作时，超起工况下：398*1000*10/（1.2*10.385*2）=159.69KPa。在吊装组织前，报告厅地下室基坑已经回填完毕。吊车的准确站位及吊车行走路线的地基处理是安全可靠实现大件吊装的关键。要求在吊装位置吊车支腿处及行走区域内都必须经过地基处理且达到吊车行走及站位的承载力要求。本工程基坑回填土按照施工要求分层回填压实，压实系数不小于0.94，地基承载力要求不得小于200KPa。在吊装时，在地面铺设钢垫板，钢垫板厚度不小于20mm，并大于履带接地面积。
5.1.4基础准备和箱梁构件检验：基础准备包括轴线误差测量、基础支撑面的准备、支撑面和支座表面标高与水平的效验、地脚螺栓位置和伸出支撑面长度的测量等。如有偏差可以通过二次灌浆或者增加钢板调整标高, 二次灌浆强度大于牛腿强度后组织进行吊装。箱梁构件外形和几何尺寸正确，可以保证结构安装的顺利进行。
5.2现场吊装
5.2.1吊装组织：吊装组织包括人员组织以及材料机械组织，吊装前应该对吊装机械进行检查，包括说明书、设备年检记录，各个主要工作部件是否运转正常。并配备好信号工、司索工、指挥人员、应该按照吊装方案确定的吊装流水顺序进行技术交底以及安全交底。吊装范围区域内做好安全警戒。
5.2.2试吊：在试吊中对一些重要的吊装环节均须设专人观察和监护，特别要注意一些异常情况发生。明确分工、岗位职责、吊装作业要求、作业参数、注意事项和安全要求。吊装时，必须严格按方案和交底施工。
5.2.3吊装
5.2.3.1吊装时吊点应严格按照设计或者方案来执行。
5.2.3.2箱梁高空安装过程定位监控技术
（1）梁变形检测。用全站仪采用“基准线法”检测箱梁水平位移；在梁两端及跨中设观测点，检测梁体的竖向挠度变化。
（2）梁应力监测。在梁跨中、主次梁连接处设监测点，采用“电阻应变传感监测技术”进行梁结构应力监测。
对收集的监测数据进行统计分析，及时掌握箱梁的变形及应力情况保证施工安全，并为调整设计参数提供依据。
6总结
通过空间大跨度钢箱梁屋面加工技术研究、施工方案研究、钢箱梁高空焊接及栓接质量控制及施工工艺研究，为以后类似施工提供了坚实的实测数据和丰富的施工经验。
参考文献：
[1]建筑施工手册（第四版）.北京：中国建筑工业出版 .2003
[2]建筑工程管理与实务（3版）. 北京：中国建筑工业出版 .2011
作者简介：陈 文（1982—），男，江西吉安，中铁十局集团建筑工程有限公司
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