大截面箱型分叉曲梁施工技术

大截面箱型分叉曲梁施工技术

李川东,王德进,吴越,魏强,刘浩琪

中国建筑第八工程局有限公司

摘要：近年来，随着建筑业的迅速发展，大跨度钢结构在超高层及附属裙房结构中使用频次尤为突出。同时为满足使用功能及建筑美观设计，曲线型截面钢构件在建筑中的运用已愈加成熟。本文通过对某大型办公楼附属商业裙房钢结构工程中涉及的大截面分叉箱型曲梁从深化、加工、安装整体技术分析，从而达到工程质量和施工进度的要求。

关键词：钢结构；大跨度；曲梁

引言

随着建筑施工技术的不断更新，涌现了大批在结构立体化、体型多样化、造型新颖化的新式建筑。设计者为满足使用功能和建筑美感，涌现出大批异型截面的钢结构，这对施工技术就有了更高的要求。本文针对某大型商业裙房，研究其大跨度大截面箱型分叉曲梁施工技术。

1工程概况

某超高层建筑商业裙房为框架剪力墙结构体系，其结构设计合理使用年限为50年。钢结构总用钢量为8000t，主要分布于地下室、裙房、塔楼。主要使用钢材材质为Q355B、Q390GJB。

该工程商业裙房中设计有跨度为36m的双箱型分叉曲梁，曲梁一端连接于北侧塔楼的圆管钢柱，一端分叉后分别连接于裙房两根圆管钢柱中，中部通过一根直径为110mm钢拉杆连接于上方桁架弦杆处。曲梁节点连接形式均为焊接，曲梁最大板厚36mm，材质为Q355B。截面尺寸为1600mm×900mm。

图1分叉曲梁平面布置图 图2 分叉曲梁截面图示

2 深化分段

(1)曲梁构件分段

因曲梁截面较大，曲梁两侧外立面腹板设置众多H型悬挑钢梁，内部加劲板数量多。由于其独特的曲梁造型，因此在分段时，必须在满足现场塔吊起重性能、不影响结构受力的前提下，尽量减少焊缝；另外，曲梁在分叉处需要考虑现场安装焊接可操作性，分叉后钢梁分段不应在同一处，分段位置应错开，为此，该曲梁分段形式如下：

图3 分叉曲梁分段示意图

(2)曲梁措施深化

因曲梁截面形式为双箱型，分段后在现场焊接时，其中间腹板焊接质量难以保证，为此，在深化时提前对分段后的单个曲梁构件在接口处设置焊接人孔，孔洞尺寸为400mm×800mm，保证现场焊接人员能够进入曲梁进行焊接施工，以此保证焊缝焊接质量。另为了保证现场安装效率，在每个构件上表面端部设置临时连接板与安装夹板，现场可通过夹板辅助就位。如下图所示：

图4 曲梁深化模型

3 构件加工

曲梁截面大，且为曲线型大跨度结构，构件内零件板数量众多，在加工前编制具有针对性的构件加工工艺指导书。明确零件板装配顺序及规范允许的偏差值。为保证构件加工的整体质量，项目部应派驻专业管理人员进行驻厂全过程监督制造。充分掌握每道工序的加工质量。在加工完成后，按照规范对每根构件进行质量检查，质量无误后，邀请现场业主监理到厂进行质量检查。针对此种大跨度异型曲梁，整体加工完成后，应在厂内进行预拼装，并进行验收合格。

图5 加工厂内焊接曲梁 图6 加工厂验收曲梁预拼装尺寸

4 构件吊装

曲梁截面异型构件单重大，且跨度大，因此在安装时利用格构柱支撑胎架进行辅助安装。曲梁位于6层，在5层板面相应位置进行支撑设置，支撑需经设计进行受力荷载验算，在满足受力要求前提下进行。吊装机械使用就近设置的塔吊，安装由北至南，每一安装步骤在安装前均需进行计算，保障各项受力均在安全前提下进行。以下为曲梁安装流程。

图7 曲梁支撑胎架安装 图8 曲梁一二段吊装

图9 曲梁中间段落吊装 图10 曲梁吊装完成

5 焊接检测

曲梁材质为常见的Q355B，最大板厚为36mm，因此使用常见的CO2气体保护焊接方式，焊接时每个接口安排两名焊工对称焊接以减小焊接变形。现场焊接利用预先设置的焊接手孔进行曲梁内部的腹板焊接，在将接口处的横焊焊接完成后，经检测合格后，再进行手孔处钢板的封堵安装以及焊接工作。以下为曲梁焊接施工过程照片。

图11 曲梁焊接 图12 曲梁焊缝无损检测

6 曲梁安装技术特点分析

(1)安全方面

曲梁按照本施工方案，降低了大跨度结构安装涉及的不稳固风险，工人的施工安全得到保障。且利用预先设置的焊接手孔，将曲梁底部的仰焊焊缝转变为简单易操作的平焊焊缝，结构质量安全得到保障。

(2)施工方面

构件完成加工后在加工厂进行了预拼装，现场安装精度及进度得以保证，加快了施工速度，使工期延误的可能性大大减小。

(3)成本方面

曲梁使用简易的支撑胎架，成本低。且仅使用现场布设的塔吊，不需要大型的起重吊装设备，不需要其他辅助支撑，无高难度节点施工。工程施工成本大大减少，经济效益大幅度提高。

结束语

曲梁利用支撑胎架进行的分段安装施工技术，在保证施工人员安全操作的前提下同时保证了结构施工难度。利用手孔降低焊接难度，在施工效率方面也有着明显的优势。此种技术可更加广泛应用于同类型钢结构施工中。

参考文献

[1]刘丽萍.GB50661-2011 钢结构焊接规范[M].北京：中国建筑工业出版社，2012.

[2]李凯.GB50755-2012 钢结构工程施工规范

[M].北京：中国建筑工业出版社，2012.

[3]李丽.GB50205-2020 钢结构工程施工质量验收标准[M].北京：中国计划出版社，2020.