大跨度异型铸钢节点厚壁方管弦杆网架结构施工技术

1、大跨度异型铸钢节点厚壁方管弦杆网架结构施工技术摘要：凯恒中心城市商业广场共享大厅采光天窗为钢网架结构，钢网架结构的投影面积为1312.2m2，矢高为4.05米，最大异型铸钢节点0.8米×0.8米，网架结构的上下弦杆及腹杆采用焊接厚壁方钢管，节点采用异型铸钢节点。本文以图文并茂的形式，从构件制作、基座就位、高空拼装、现场焊接等方面介绍了北京凯恒中心工程大跨度异型铸钢节点厚壁方管弦杆网架结构的安装施工技术。关键词：凯恒中心 大跨度 异型铸钢节点 厚壁方管弦杆 网架结构 安装 施工技术1. 工程概况凯恒中心工程位于北京市东城区朝阳门立交桥西南角，东侧紧临二环路，与东面的中国外交部隔街相望，

2、北侧紧临朝内大街，建筑面积121688m2，地下三层，地上二十二层，建筑物高度99.50米，结构形式为框架剪力墙结构。该工程主体结构由两个45度对称的22层主体楼座和一个城市商业广场组成。建筑物两端局部高起，中间以钢结构连廊相连，构成类似“凯旋门”形式的建筑。凯恒中心城市商业广场共享大厅采光天窗为钢结构网架，钢结构网架的投影面积为1312.2m2，矢高为4.05米，最大异型铸钢节点0.8米×0.8米，网架结构的上下弦杆及腹杆采用F350×350×12的焊接厚壁方钢管，节点采用异型铸钢节点，节点间跨度为8.1米，基座采用橡胶支座和弹簧支座。俯视网架结构，就像旋转45

3、度后的“中”字，体现了较为独特的建筑风格。2. 施工安装技术及技术措施2.1. 施工准备根据设计图纸进行深化细化设计，深化设计完成后，请设计及相关单位人员审核确认，并结合施工现场的情况、工厂及运输的要求来进行构件的分批处理。施工前组织施工技术人员认真审图，明确其中制作安装的重点及难点，对制作要求高、难度大的节点制定相应的措施，编制详细的加工工艺。同时根据网架结构施工进度计划，制定材料采购计划，材料的品名、型号、规格及参数必须符合设计要求。由于本工程施工难度大，精度要求高、拼装焊接量大，因此对施工前对制作、安装人员进行详细的技术交底。2.2. 钢结构构件的加工、制作2.2.1 钢结构网架原材料的

4、控制材料进场时必须附有出厂质量证明书及合格证，并保证物证相符，材料验收人员对到货的材料核对证书、品种、规格、数量、炉批号、技术条件、主要标志等是否符合要求，同时对材料进行外观和尺寸检查，表面应无明显锈蚀、麻坑等缺陷，不符合材料标准要求的坚决退货。外观检查合格后对有特殊要求的原材料抽检进行相应的试验，合格的材料做好材质和工程标识，并摆放整齐。异型铸钢节点及杆件如下图所示。 2.2.2 放样、号料、切割、预拼装本工程以计算机放样为主，需人工放样时应在平整的放样平台上进行，凡放大样的构件应以1：1的比例放出实样；当构件较大难以制作样板时，可绘制下料详图。放样完成后对所放大样和样板进行自检，无误后报质

5、检员进行检验。号料前根据加工清单，排版图及加工详图确认材质，严格核对后进行切割、锐刨，号料时长度必须留不小于30mm的余量焊接收缩余量，宽度方面留5mm。钢结构厚壁方管的切割采用数控切割，下料后必须立即对杆件进行检验，同时根据图纸对杆件进行编号。当方管不平直时，应对方管进行矫正，对达不到长度要求的应重新下料。根据施工现场场地及运输条件的限制，网架弦杆及腹杆只能在工厂内分段制作后运至现场。为确保制作质量能满足结构设计要求及现场网架结构的顺利拼装，加快施工进度，减少现场拼装工期，所以在工厂内进行预拼装，然后散件运至现场，工厂拼装时认真控制好各件的安装位置，对预拼装过程中发现的误差或存在的问题进行校

6、正，避免使用大锤敲打和强制装配，合格后方可进行下一道工序。2.2.3 杆件构件的涂装：厚壁方管杆件表面必须进行除锈处理，本工程采用喷砂除锈的方法，除锈等级不低于Sa2.5级。构件出厂前刷两道防锈漆，涂漆前应严格检查方管表面处理的质量，是否达到设计规定的除锈质量等级，如没有达到标准，则应重新除锈，直至达到标准为止。在除锈后涂漆前，由于各种原因而造成钢材表面返锈，要根据返锈程度，进行不同程度的再除锈。厚壁方管杆件表面外理后应有良好的干燥度，任何锈、焊渣、砂尘、油脂都应清除，严重的油污应采用溶剂除油。经检查合格后方能进行涂漆施工，涂装防锈漆应在适宜的施工环境条件下进行，以保证涂装质量。2.3. 钢构

7、件的运输与堆放网架构件的装卸、运输和堆存，均不得损坏构件并应防止变形，运输时杆件之间以及钢结构杆件边缘接触点与紧固铁链之间必须放置橡胶垫或半圆形包角之类的缓冲物。钢结构运送到安装现场的顺序，应符合安装程序，并应成套供应。堆存时，杆件应放置在垫木上，并考虑扩大拼装和安装程序的要求。2.4. 钢网架结构安装2.4.1 网架结构安装工艺流程为：基座安装支承面及轴线复测钢结构吊装弦杆、腹杆的安装、点焊弦杆、腹杆的调整、校正网架杆件节点焊接质量验收。 2.4.2 基座安装及支承面复测本工程基座采用橡胶支座和弹簧支座，安装时根据每个支座的位置线，先在结构预埋铁件上焊接与基座同大小的钢板，并使所有底座钢板保

8、持在同一标高上，焊接时不得损坏螺栓丝扣。底座安装完成后安装橡胶基座及弹簧基座及支承面，如右图所示。支承面安装后应及时进行复测，内容包括：测量标高及轴线是否正确，检查预装基座螺栓的位置是否准确，螺栓外露丝扣是否完好准确，并做好记录。 2.4.3 网架结构的安装根据施工现场的实际情况及结构形式分析，由于受场地条件及设计条件的限制，本工程采用高空散装法进行安装，现场塔吊必须随时配合进行垂直运输吊装，安装时采用塔吊进行空中组装。网架结构安装前搭设承重满堂红脚手架作为空中组装的操作平台，满堂脚手架平台必须保证荷载不小于400kg/m2,以保证构件、人员和机械设备、机具的重量要求，保证施工安全和进度要求。

9、网架结构安装时先安装异型铸钢节点，用塔吊吊装就位到支承面后，校核其位置、方向及标高，保证下弦杆中心标高为25.08米，确定无误后用特制的与节点角部形状相同的铁件稳口支稳节点，同时用千斤顶顶住异型铸钢节点并固定牢固，支承面异型铸钢节点安装完成后安装下弦杆异型铸钢节点，并采取同样的方法固定，然后顺序安装厚壁方管下弦杆件。因下弦杆件为F350×350×12的方钢管，自身的刚性较好，所以首先使下弦杆件形成整体，杆件与节点采用对接方法，对接校正后用点焊临时固定。基座及下弦杆的安装如下图所示。 下弦杆安装校核检查完成后，在每个上弦杆节点位置搭设操作脚手架平台，然后同步分段安装异型铸钢节

10、点、腹杆和上弦杆。为了减少安装的累计误差，拼装时必须保证单元拼装精度，每安装完一榀或每完成对应轴线的安装，都必须进行检测，严格控制基准线位置、标高及垂直偏差。异型铸钢节点、上弦杆和腹杆如下图所示。 网架结构的上弦杆及腹杆安装就位后，经检查校核轴线、标高正确无误，点焊固定后应设置临时支撑，如下图所示。 2.4.4 网架结构的焊接2.4.4.1 现场焊接网架结构焊接时焊接接头的加热膨胀和冷收缩会受到如热应力、组织应力、拘束应力、体积应力等的影响，这些应力由于分布位置不同而造成不同程度及部位的变形。因此，编制合理、简便、经济的焊接施焊顺序是十分必要的。根据本工程的实际情况，现场焊接连接顺序平面上应从

11、中部对称地向四周扩展，竖向可采取有利于工序协调，方便施工，保证焊接质量的顺序，最后的总拼装焊接从中心开始，由四名焊工同时向四方辐射进行，以保证整体尺寸精度。焊接方法采用手工电弧焊，焊接材料采用E50型。本工程网架结构的上、下弦杆、腹杆与异型铸钢节点互相交接，拼装节点要求较高，焊接难度大，焊缝质量是网架结构施工成败的关键因素之一，因此要求：1. 参加施工的焊工必须有熟练的操作技能并取得焊工合格证，且要求在有效期内担任项目的焊接工作，严禁无证焊工上岗施焊。2. 焊接使用的焊条必须有质量证明书，并根据有关技术标准要求对所有的焊条进行外观检查，所有的焊条药皮应干燥牢固、完整，不能有裂纹、气孔及刻痕等缺

12、陷。3. 焊条使用前应根据质量证明书的要求进行烘焙和保温，焊工每次领用的焊条应存放在保温筒内，数量不得超过3kg，存放时间不得超过4h，逾时应重新进行烘焙。4. 施焊前应对所焊杆件进行清理，将焊接区边缘50100mm范围内的铁锈、毛刺、油污等清除干净。同时检查坡口角度、尺寸、杆件的轴线偏移情况；检查焊接设备、接线情况，各工艺参数的调整；引弧板、收弧板安装完毕；将熔渣、氧化层清除干净，并把凹凸不平处打磨平整。5. 焊工在焊接时严格按照焊接工艺进行施焊，选择网架中心为基准点，由此开始焊接方管和铸钢节点之间的焊缝，然后向四周扩展施焊，以免收缩变形为一个方向累积。钢管与铸钢节点两侧对称的两根方钢管应同

13、时与铸钢节点相焊，即可减小焊接拘束度，避免焊接裂纹的产生，又可防止铸钢节点的偏斜。6. 焊工在施焊工程中，应将每层焊缝的外表焊平滑一些，以便清渣和避免出现死角，每一层焊道焊完后应及时清理，如发现有影响焊接质量的缺陷，必须清除后再焊。焊缝尺寸应符合设计要求，不得减小焊脚尺寸，但也要避免过多地堆焊加高而产生较大的焊接残余应力。7. 焊缝出现裂纹等缺陷时，焊工不得擅自处理，应时汇报有关技术人员，查清原因，提出修补措施后，方可处理。8. 焊工施焊完后，应及时清理焊渣，对焊缝的外观进行自检，要求焊缝金属表面焊接均匀，不得有裂纹、夹渣、焊瘤、烧穿、孤坑和针状气孔等缺陷，并清除焊接处的飞溅物，使所有焊缝质量

14、达到设计和规范要求。2.4.4.2 焊接检验内部质量缺陷检验：本工程要求所有的焊缝质量等级为一级，对接焊缝必须100经过超声波探伤检验，其结果必须符合设计要求、施工规范和钢结构焊接的专门规定。焊缝的表面检查：焊缝的表面严禁有裂纹、夹渣、焊瘤、烧穿、弧坑、针状气孔和熔合性飞溅物等缺陷。气孔、咬边必须符合施工规范规定。焊波均匀；杂物清除干净。2.5. 钢结构网架的验收本工程网架主体结构施工完成后，每一条焊缝均采用超声波进行了检测，自检合格后报监理、业主验收，建设单位委托第三方进行了抽检，主要对钢结构焊接超声波探伤、外观质量和焊接尺寸、杆件变形、构件尺寸、精度等进行了检测，检查结果焊缝质量、杆件变形，构件尺寸、精度、网架起拱等均符合设计及施工质量规范要求。凯恒中心大跨度异型铸钢节点厚壁方管弦杆网架结构完工后效果如下图： 3. 结束语凯恒中心