大跨度钢梁分段安装精度控制技术分析

王光振 胡文涛 朱辉

摘要：建筑设计中，为能获得大较大的建筑空间，满足建筑空间功能需求，往往采用大跨度钢梁结构来实现。大跨度钢梁一般截面大，自重较重，施工精度要求高，尤其对受机械起重性能，场地等因素制约，很难实现整体吊装，通常分段制作，采取支撑胎架分段吊装的方法施工，有效的施工工艺措施可较大的提高结构整体安装精度及效率。本文以东方美谷论坛酒店项目大跨度钢梁施工实例，阐明了大跨度钢梁的分段施工的流程和采取的工艺措施，希望对同类结构的施工有一定的借鉴作用。

关键词：大跨度；精度控制；分段施工；钢梁

0 前言^

现代建筑通常采用大跨度钢梁结构来实现大空间功能，大跨度钢梁结构分段安装施工难度大，施工技术及精度要求高。但如果采取合理的施工技术方案，很大程度上能减小钢梁施工偏差，控制焊接变形，提高钢梁整体安装精度，达到预控效果。

1 工程概况

东方美谷论坛酒店项目，在主入口位置为实现大空间功能，门厅位置设计了2根大跨度钢梁，分布在1/09和1/11轴线，梁顶标高6.375m，钢梁长度20.5m，单件重量30吨，钢梁截面尺寸H1500*600*40*60，钢梁与钢柱牛腿翼缘焊接连接，腹板高强螺栓连接。考虑到现有塔吊无法满足吊重要求，且汽车吊站位距离较远，无法整体吊装，经过综合考虑，此钢梁分段制作，现场采取格构柱支撑分段吊装，根据现场工况及吊装机械性能把钢梁分为3段，分段重量分别为12吨，10吨，8吨，钢梁分布位置如图1所示。

图1 大跨度钢梁分布图示

2 安装技术工艺

2.1 钢梁制作精度控制

钢梁的加工精度是安装准确性的关键基础，为确保钢梁的整体加工精度，并防止安装时自重下挠，采取了如下技术措施：

（1）为考虑大梁在自重作用及发生下挠，经过计算分析并结合实际经验，钢梁加工进行30mm的预起拱，为确保起拱精度，腹板采取数控切割起拱。

（2）钢梁制作采取分段下料，整体拼装的方法制作，钢梁主体拼装前，在抄平的的胎架上放样，整体放样完成后，对放线复核，确保各点的拱度值，钢梁整个拼装放样好的胎架上进行。

（3）为避免十字焊缝交叉，拼接位置腹板与翼缘板错开300mm。

（4）拼装完成后，主体焊缝分段焊接，各段加工完成后，工厂整体预拼，并检查拱度、整体尺寸，孔距，扭度，钢梁整体拼装图示如图2。

图2 大跨度钢梁分布图示

2.2 安装胎架设置

在分段位置设置安装支撑胎胎架，胎架采取格构柱制作，格构柱顶端设置2块支撑板（厚度25mm，长度800mm），支撑板侧面加设2道加劲板加固。采用水平仪调整胎架顶标高，确保胎架顶标高与钢梁底标高一致，胎架支撑板长度方向应于钢梁纵向垂直，胎架形式如图3所示。

图3 支撑胎架图示

2.3 安装钢梁端部段

（1）胎架设置完毕后，先吊装钢梁端部段，吊装前在钢梁上翼缘焊接2块限位码板用于临时支撑钢梁，在钢梁上翼缘弹出腹板中心线。并在两牛腿之间拉一条安装中心基准线。

（2）钢梁安装时，使钢梁翼缘上的中心线与基准线基本重合后落钩，然后借助千斤顶及吊坠进行微调左右及前后位置，使两线完全重合。

（3）检查梁段的垂直度，腹板穿入固定螺栓，螺栓穿入量不少于节点量的30%，并对螺栓施加20%的紧固力，使钢炼端部初步固定，如图4所示。

图4 钢梁端部段安装图示

2.4 安装钢梁中间段

钢梁中间段吊装前测量已安装两段的中间间距，符合要求后开始吊装，同样在钢梁端部上翼缘焊接2块定位码板，码板规格PL25*200*400,码板焊脚尺寸不小于16mm，钢梁就位后调整钢梁标定的中心线与基准线重合，并使上、下翼缘、腹板对齐，然后码板临时焊接固定，如图5所示。

图5 钢梁中间段安装图示

2.5 钢梁整体精度检查

钢梁整体安装完成后，对钢梁整体拱度，直线度，倾斜度，错口等进行测量复核，检查结果符合要求后焊接钢梁焊缝。然后对腹板螺栓紧固，螺栓紧固应从中心向四周依次次进行，紧固应按照要求分初拧、终拧两步进行，且初拧与终拧的时间间隔不得超过24小时。

2.6 格构柱卸载

卸载时，两点的支撑板同步割除，卸载完成24h后，钢梁中心拱度复测值为9mm，基本在预控范围内。

3 焊接质量控制

钢梁翼缘厚度为60mm，翼缘为单面坡口焊，焊接熔敷量大，热输入也较大，容易产生焊接收缩变形。为防止焊接变形对拱度的影响，确保焊接质量，采取了相应的焊接措施

（1）制定合理的焊接顺序，先施焊钢梁下翼缘板，再焊接腹板焊缝，最后焊接钢梁上翼缘板。

（2）在焊接工艺上，采取小电流、多道多层焊接，且严格控制焊道层间温度，层温控制在200度以内。

（3）焊前对焊缝两侧100mm范围内母材预热，预热温度不小于100度，焊前预热可有效避免热热裂纹、延迟裂纹的发生。

（4）焊接完成后实施超声波检测，确保焊缝内部无缺陷。且焊缝外观不得有气孔、夹杂、咬边、未焊满等缺陷。

4 结束语

大跨度钢梁一般作为结构的主要承重构件，其安装精度直接影响到相关构件的安装质量及结构的整体受力状态，对于受限空间较大跨度钢梁分段安装，通过制定针对性的工艺技术措施，可以有效减小安装偏差，达到预控的目的，能有效保证钢梁的整体安装精度和安装质量，有利于结构的受力状态与设计分析保持一致，本例大跨度钢梁分段施工艺，为类似结构施工提供一定的指导作用，具有一定的工程应用价值。

参考文献

[1]中华人民共和国住房和城乡建设部《钢结构焊接规范》出版社：中国建筑工业出版社 出版日期：2011年

[2]中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局《建筑用低屈服强度钢板》出版社：中国标准出版社 出版日期：2013年

第一作者简介：

王光振（1982.9-），男，本科，中级工程师。

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