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一、前言型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)正越來越多地運(yùn)用在大跨度或體形不規(guī)則的公共建筑中。在“建設(shè)部關(guān)于印發(fā)超限高層建筑工程抗震設(shè)防專項(xiàng)審查技術(shù)要點(diǎn)的通知”（建質(zhì)2003 46號）文中，型鋼混凝4、土組合結(jié)構(gòu)被列為加強(qiáng)建筑物抗震措施的結(jié)構(gòu)之一。這種結(jié)構(gòu)具有跨度大、剛度大、強(qiáng)度高、自重輕等優(yōu)點(diǎn)，型鋼構(gòu)件安裝完畢后作為骨架包裹在混凝土內(nèi)。與預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)相比，減少了施加預(yù)應(yīng)力、錨固鎖定等工序。其剛度則是普通混凝土結(jié)構(gòu)無法比擬的，較大地提高了建筑物抵抗地震的能力，在大跨度或體形不規(guī)則的公共建筑中采用較多。貴陽市金陽新區(qū)市級行政中心的會議中心、市委辦公樓、市政府辦公樓、市人大辦公樓工程均有型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)。會議中心的橢圓形禮堂，跨度36m44m，階梯式地面高差5.2m（圖1：型鋼構(gòu)件立面圖），采用型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)，設(shè)有型鋼柱16根，型鋼梁6根（圖2：型鋼構(gòu)件平面圖），均為“工”字形截面。該工程的5、型鋼梁幾何形狀很不規(guī)則，有折線形、弧形，構(gòu)件截面及標(biāo)高變化不一且相互交叉。弧形梁的圓弧半徑為34.9m，跨度42.6m，折線形鋼梁的最大截面為400mm1500mm，最大跨度39.8m，鋼板厚度40mm。因構(gòu)件的幾何形狀較為復(fù)雜，給構(gòu)件放樣和制作安裝都帶來了較大的困難，經(jīng)過反復(fù)比較和論證，確定了應(yīng)用計(jì)算機(jī)及其輔助系統(tǒng)CAD對構(gòu)件進(jìn)行精確放樣，安裝過程應(yīng)用調(diào)整段消除構(gòu)件安裝誤差的方案，確保了型鋼柱、梁的成功對接，使構(gòu)件制作實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、工廠化，提高了生產(chǎn)率，施工方便，經(jīng)總結(jié)形成本工法。二、工法特點(diǎn)1.應(yīng)用計(jì)算機(jī)及其輔助系統(tǒng)CAD，對標(biāo)高變化、截面變化、相互交叉、跨度大的復(fù)雜構(gòu)件進(jìn)行精確放樣，以及設(shè)6、計(jì)節(jié)點(diǎn)連接形式。2.利用經(jīng)緯儀、水平尺及可調(diào)節(jié)螺栓等，在澆筑混凝土過程中監(jiān)控和調(diào)整基礎(chǔ)墊板的平面位置和標(biāo)高，控制柱平面位置及標(biāo)高符合設(shè)計(jì)要求。3.梁柱連接節(jié)點(diǎn)處，連接梁和柱的柱墊板應(yīng)在安裝梁時(shí)再與柱焊接，以消除柱平面位置偏移的影響。4.利用調(diào)整段構(gòu)件，消除多段構(gòu)件連接時(shí)產(chǎn)生的誤差累積，確保復(fù)雜構(gòu)件成功對接。非調(diào)整段可按圖標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)，生產(chǎn)率高。5.構(gòu)件可在工廠內(nèi)生產(chǎn)，有利于建筑工業(yè)化。三、適用范圍適用于大跨度、變截面、折線形、弧形等幾何形狀復(fù)雜的型鋼結(jié)構(gòu)，尤其是多段連接的型鋼結(jié)構(gòu)。四、工藝原理對于幾何形狀復(fù)雜的構(gòu)件，其放樣精確度至關(guān)重要，也是確保構(gòu)件加工圖準(zhǔn)確無誤的關(guān)鍵。隨著計(jì)算機(jī)的普及和應(yīng)用技7、術(shù)的發(fā)展，為復(fù)雜形狀的構(gòu)件放樣提供了較好的條件。應(yīng)用CAD，以1:1的比例將型鋼結(jié)構(gòu)的平面圖及立面圖在計(jì)算機(jī)上繪出，則構(gòu)件的規(guī)格尺寸、相互間的距離、角度可直接在計(jì)算機(jī)上標(biāo)注出來，不需要進(jìn)行大量的距離、角度計(jì)算，而且精確度高，避免了放樣誤差對構(gòu)件制作的影響，放樣誤差在構(gòu)件加工制作時(shí)已可忽略不計(jì)。解決了放樣困難的問題后，再來研究構(gòu)件制作及安裝誤差的問題。誤差是客觀存在的，構(gòu)件在制作和安裝過程中不可避免地帶有誤差。型鋼結(jié)構(gòu)的誤差（位置偏移或結(jié)構(gòu)變形）主要有以下4個(gè)方面：1.制作誤差：制作技術(shù)、設(shè)備本身不盡完善，引起構(gòu)件幾何尺寸誤差，如焊接變形引起尺寸偏差等；2.安裝誤差：受制作誤差及安裝時(shí)的焊接變形8、等影響，產(chǎn)生安裝誤差。因構(gòu)件為多段拼接，誤差將隨著構(gòu)件段數(shù)量的增加而累積；3.澆筑混凝土?xí)r對鋼構(gòu)件產(chǎn)生側(cè)壓：導(dǎo)致構(gòu)件位置偏移；4.混凝土收縮徐變：可能引起型鋼結(jié)構(gòu)變形。如果誤差過大（構(gòu)件對接處錯(cuò)邊允許偏差為3mm），將造成構(gòu)件對接處截面錯(cuò)邊量大，產(chǎn)生應(yīng)力集中，對結(jié)構(gòu)受力不利，甚至構(gòu)件完全無法合攏。因此，削弱和消除誤差，保證構(gòu)件合攏時(shí)能準(zhǔn)確對接，是鋼結(jié)構(gòu)安裝的關(guān)鍵。針對這一問題，本工法提出了應(yīng)用調(diào)整段處理誤差累積的方法，即根據(jù)現(xiàn)場安裝的實(shí)際情況，量身定做調(diào)整段，確保了構(gòu)件合攏，使得可能出現(xiàn)的錯(cuò)邊現(xiàn)象變?yōu)槠交^渡連接，成功地解決了誤差累積問題。五、工藝流程及操作要點(diǎn)、工藝流程基礎(chǔ)墊板定位構(gòu)件放樣 9、首段鋼柱焊接確定分段位置中間段柱焊接構(gòu)件出廠鋼板下料梁柱節(jié)點(diǎn)安裝構(gòu)件焊接型鋼梁拼接合攏焊縫檢測隱蔽驗(yàn)收澆筑混凝土焊縫檢測構(gòu)件驗(yàn)收構(gòu)件制作流程圖構(gòu)件安裝流程圖、操作要點(diǎn)1.制作構(gòu)件放樣 應(yīng)用計(jì)算機(jī)及其輔助系統(tǒng)CAD，在計(jì)算機(jī)上以1:1的比例進(jìn)行構(gòu)件放樣，根據(jù)結(jié)構(gòu)施工圖中構(gòu)件的平面位置和標(biāo)高，在計(jì)算機(jī)上建立構(gòu)件的空間圖形來對工程實(shí)體進(jìn)行研究，弄清構(gòu)件的空間位置和相互關(guān)系后，確定節(jié)點(diǎn)連接方式。首先繪制構(gòu)件的平面圖和立面圖，再逐一分解，繪制單個(gè)構(gòu)件的分段加工圖（圖3：STL-1大樣圖），然后繪制節(jié)點(diǎn)大樣、標(biāo)注細(xì)部尺寸，以此對構(gòu)件的制作和安裝進(jìn)行交底和指導(dǎo)。在會議中心的實(shí)際施工中，應(yīng)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行放樣的方10、法，很好地解決了弧形、折線型變截面鋼梁的放樣，且精確度高，連接處螺栓孔的位置偏移都在容許范圍內(nèi)。如實(shí)例中的STL-2、2a、3、3a的、段螺栓連接，及STL-4的直線與弧連接處螺栓孔的定位，即是在計(jì)算機(jī)上繪出圖形后，再定螺栓孔位，經(jīng)實(shí)踐證明，是較為成功的。構(gòu)件分段 構(gòu)件分段應(yīng)綜合考慮以下幾點(diǎn)：a.受力位置，構(gòu)件連接處不宜設(shè)在受力較大處，柱分段位置應(yīng)避開樓板上下各1/6層高范圍，梁分段位置應(yīng)避開跨中1/3跨范圍；b.起重設(shè)備（如塔式起重機(jī)）的最大起重能力，構(gòu)件單段重量應(yīng)避免超過起重設(shè)備的最大起重量；c.構(gòu)件連接形式，構(gòu)件交叉處，有些構(gòu)件是在節(jié)點(diǎn)處斷開，通過節(jié)點(diǎn)連接的，構(gòu)件本身已自然分段（如工程實(shí)11、例中的STL-2、3）；d.根據(jù)鋼板原材料規(guī)格分段，按材料規(guī)格自然分段，可節(jié)約材料用量，避免浪費(fèi)。如工程實(shí)例中的弧形梁STL-4，將鋼板按板材規(guī)格長度下料后再進(jìn)行彎曲，使弧形梁的下料節(jié)約了近1/3的鋼板。鋼板下料 a.坡口，應(yīng)優(yōu)先采用“X”形雙面坡口，雙面坡口容易焊透，而單面“V”形坡口不易焊透，只有在施工現(xiàn)場無法采用雙面焊時(shí)才考慮采用“V”形坡口形式；b.兩段構(gòu)件連接處的焊縫應(yīng)錯(cuò)開（翼緣板和腹板）350mm以上；c.根據(jù)構(gòu)件加工圖，確定鋼板下料圖，如鋼板需要拼接，須標(biāo)出鋼板拼接位置，拼接焊縫應(yīng)做射線照相檢測，鋼板的拼接位置不宜設(shè)在受力較大處。構(gòu)件焊接 構(gòu)件焊接時(shí)，先焊接支撐將鋼板固定就位，截12、面幾何尺寸經(jīng)檢查合格后，雙面對稱施焊，避免構(gòu)件受熱不均而變形；亦可間歇施焊，避免持續(xù)高溫導(dǎo)致構(gòu)件變形，間歇時(shí)長以鋼板溫度降到焊接作業(yè)前的溫度為宜。構(gòu)件焊縫檢測 構(gòu)件焊接成型后，須做焊縫檢測評定，檢測優(yōu)先采用超聲波探傷檢測（鋼焊縫手工超聲波探傷方法和結(jié)果分級法GB11345），對超聲波探傷檢測不能評定的焊縫，可作射線照相檢測評定（鋼熔化焊對接接頭射線照相和質(zhì)量分級法GB3323）。成品驗(yàn)收 按鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范（GB50205-2001）標(biāo)準(zhǔn)對構(gòu)件進(jìn)行驗(yàn)收。2.安裝基礎(chǔ)墊板定位 首先用經(jīng)緯儀將墊板平面位置測出，并在砼面上彈墨線，作為墊板平面位置的控制線；然后在柱鋼筋上測定標(biāo)高點(diǎn)，作為墊板13、標(biāo)高的參照點(diǎn)；并利用可調(diào)節(jié)螺栓和水平尺，控制墊板的水平度，避免墊板表面傾斜；最后澆筑混凝土，將基礎(chǔ)墊板用螺栓錨固在基礎(chǔ)混凝土上。在澆筑混凝土過程中拉線控制墊板平面位置、尺量控制墊板標(biāo)高、水平尺靠量墊板水平度，須由專人監(jiān)控。首段鋼柱焊接 在墊板上測出鋼柱位置，并彈出控制墨線，用塔吊將鋼柱吊至墊板上空5mm處暫停，校準(zhǔn)位置后下降固定在鋼墊板上，檢查鋼柱垂直度合格后點(diǎn)焊固定，然后對稱分層施焊至焊縫焊滿。中間段鋼柱焊接 中間段鋼柱焊接時(shí)應(yīng)先檢測柱截面的尺寸，避免誤差累積造成截面偏離過大，產(chǎn)生應(yīng)力集中。上下柱對接校正后點(diǎn)焊固定，然后分層施焊，先焊立縫，后焊平縫。梁柱節(jié)點(diǎn)處如有鋼筋需穿過鋼柱腹板時(shí)，應(yīng)先根14、據(jù)鋼筋標(biāo)高計(jì)算并確定鋼筋在鋼板上穿孔的位置（在工廠內(nèi)制孔，嚴(yán)禁現(xiàn)場穿孔）。如鋼板不能穿孔，可在鋼柱上焊接鋼牛腿，然后將鋼筋焊接在鋼牛腿上（鋼筋在鋼牛腿上的支承長度應(yīng)不小于15d），以解決鋼筋水平錨固長度不足的問題。梁柱節(jié)點(diǎn)施工要點(diǎn) 梁柱連接包括螺栓連接和焊接連接。螺栓連接應(yīng)注意梁翼緣板的螺栓孔與柱墊板的螺栓孔位置不能對齊（柱平面位置偏移）的問題，如實(shí)例中的KZ-1、3、5、7的段，即是通過柱墊板與梁下翼緣板用螺栓連接。在安裝過程中應(yīng)考慮柱平面位置偏移的影響，如果柱墊板的螺栓孔位與梁翼緣板的螺栓孔位偏離過大，則上下孔位不能對齊，螺栓無法穿過螺栓孔連接。因此，在加工鋼柱的段（調(diào)整段）時(shí)，柱墊板與柱15、暫不焊接，必須等到梁與柱連接安裝時(shí)再將柱墊板與柱截面焊接，這樣就將柱的位置偏移轉(zhuǎn)化成了焊縫（柱與柱墊板）的位置偏移，解決了鋼柱平面位置偏移的問題。鋼梁組對及合攏 因梁跨度較大，為便于安裝，梁均分段制作，現(xiàn)場組對合攏。而在安裝過程中，安裝誤差是不可避免的。為解決這一問題，本工法提出了應(yīng)用調(diào)整段來解決安裝誤差的方法，即在安裝梁時(shí)，每根梁均由兩端向中間合攏，最后合攏時(shí)安裝的一段即為調(diào)整段。調(diào)整段處于水平位置時(shí)，采用加長該段下料長度的方法，可提前加工，待非調(diào)整段(段、段)全部安裝固定后，現(xiàn)場實(shí)測調(diào)整段長度，切割超長部分，即得調(diào)整段長度，同法可測量出螺栓孔的準(zhǔn)確位置；如調(diào)整段處于傾斜位置，則必須等到其它16、段（段、段）全部安裝固定后，現(xiàn)場測量其傾斜角及斜長后，以現(xiàn)場測量的數(shù)據(jù)為準(zhǔn)，修改原加工圖，使加工出來的構(gòu)件與現(xiàn)場實(shí)際尺寸相吻合，這樣就解決了型鋼梁對接時(shí)產(chǎn)生的安裝誤差。焊縫檢測 構(gòu)件安裝階段的檢測要求同制作階段,需進(jìn)行超聲波探傷檢測或射線照相檢測。構(gòu)件驗(yàn)收 驗(yàn)收要求同制作階段要求一致。外觀、幾何尺寸、節(jié)點(diǎn)處理、焊縫檢測報(bào)告等項(xiàng)目均需檢查。六、勞動組織序號工 種人數(shù)工 作 職 責(zé)1技術(shù)指導(dǎo)1繪制構(gòu)件大樣圖、設(shè)計(jì)節(jié)點(diǎn)，指導(dǎo)施工。2土建工程師1協(xié)調(diào)鋼筋、模板、混凝土各工種有序施工。3機(jī)械工程師1維修保養(yǎng)各種機(jī)械，保證正常作業(yè)。4吊裝工程師1制定吊裝方案。5放樣工4鋼板放樣劃線。6測工3測定變形或位移17、量。7起重工4構(gòu)件吊裝。8起重指揮2指揮吊裝構(gòu)件。9電焊工6構(gòu)件連接焊接。10鉚工2螺栓連接，鉚焊。11探傷工1焊縫檢測。12雜工6配合起重、安裝、焊接作業(yè)。13安全員1巡視、檢查作業(yè)現(xiàn)場，保障施工安全。合 計(jì)33根據(jù)本工法特點(diǎn)，型鋼施工分為制作和安裝兩個(gè)階段。制作可在工廠內(nèi)完成，安裝必須由培訓(xùn)合格的起重工進(jìn)行吊裝作業(yè)。構(gòu)件安裝過程需要與鋼筋工種、模板工種相互穿插作業(yè)，應(yīng)注意各工種間的協(xié)調(diào)配合。七、機(jī)具設(shè)備序號名 稱規(guī)格型號單位數(shù)量備 注1龍門式起重機(jī)10t臺1制作階段2龍門式起重機(jī)20t臺1制作階段3軌道平車10t臺1制作階段4剪板機(jī)403100臺3制作階段5鋼板校正平機(jī)302600臺1制作18、階段6刨邊機(jī)12000臺3制作階段7交流電焊機(jī)40kA臺3制作階段8交流電焊機(jī)30kA臺3制作階段9恒溫箱臺2制作階段10端部銑床臺2制作階段11經(jīng)緯儀J2臺2安裝階段12水平儀臺1安裝階段13水平尺把4安裝階段14鋼卷尺5m把4安裝階段15直流電焊機(jī)BX400臺4安裝階段16手動葫蘆5t個(gè)4安裝階段17保溫筒個(gè)418烘箱臺119滑輪3t個(gè)6安裝階段20氣焊工具套1安裝階段21磨光機(jī)100型臺4安裝階段22射線探傷機(jī)2520臺123塔式起重機(jī)TC5015.09Y臺1安裝階段24吊車1630t臺1塔吊無法完成時(shí)采用八、質(zhì)量控制本工法執(zhí)行型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程、鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范、鋼焊19、縫手工超聲波探傷方法和結(jié)果分級法及鋼熔化焊對接接頭射線照相和質(zhì)量分級法。九、安全措施1.型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)施工交叉作業(yè)多，各工種相互穿插，操作人員必須經(jīng)過培訓(xùn)，持證上崗，按照安全操作規(guī)程作業(yè)。2.必須保證支架和操作平臺穩(wěn)定和堅(jiān)固，隨時(shí)檢查，發(fā)現(xiàn)異常情況立即處理，并及時(shí)報(bào)告。3.構(gòu)件作射線檢測時(shí)，嚴(yán)禁非檢測人員在作業(yè)場所內(nèi)逗留。十、效益分析大跨度變截面異形型鋼結(jié)構(gòu)采用本工法施工，構(gòu)件放樣精確，節(jié)約材料，施工質(zhì)量可靠，能保證多段異形構(gòu)件的準(zhǔn)確對接，可成功消除構(gòu)件安裝產(chǎn)生的誤差累積，保證一次作業(yè)合格，并達(dá)到設(shè)計(jì)要求。非調(diào)整段構(gòu)件生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)工廠化和標(biāo)準(zhǔn)化，大大提高了生產(chǎn)率，降低成本。十一、工程實(shí)例貴陽市*會議中心型鋼構(gòu)件施工實(shí)踐了本工法，取得了令人滿意的效果。成功地解決了大跨度變截面異形型鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件放樣和制作安裝過程中誤差累積的問題；并在構(gòu)件分段、焊接變形的控制、基礎(chǔ)墊板的定位、梁柱節(jié)點(diǎn)安裝等方面積累了一定經(jīng)驗(yàn)；非調(diào)整段構(gòu)件實(shí)現(xiàn)工廠化和標(biāo)準(zhǔn)化，提高了生產(chǎn)率，降低成本27萬元，提前工期20天。