大跨度钢结构梁柱安装技术研究论文

　　摘要：大跨度钢结构梁柱施工是我国桥梁基础设施的重要组成部分，其施工重点与施工难点在于钢结构的吊装。安装施工人员需要对钢梁与钢柱之间的连接点进行明确，避免由于刚性结构应力安装导致其出现形变问题。本文主要分析大跨度钢结构梁柱的安装技术应用，对安装技术要点与安全技术规范等内容进行明确，为相关部门进行梁柱安装提供经验借鉴。

 

　　关键词：大跨度钢架结构；梁柱安装；刚性结构；抗震性能

 

　　钢结构梁柱是当下比较流行的建筑结构类型，大跨度钢结构梁柱安装是建筑工程中的基础性工作。为保障钢结构梁柱安装过程不会受应力因素影响，需要对梁柱安装的方式进行明确，结合材料的刚性强度以及应力参数，实现节点与节点之间的科学连接，确保各结构之间连接紧密。因此，本文对钢结构梁柱安装技术进行研究，探讨其在工程建设中的实际应用，对于加强工程质量具有积极作用。

 

 

　　某建筑工程应用钢梁柱进行结构施工，按照工程设计标准与设计方案，共计需要安装并制作钢柱数量16根，钢梁数量10根。采用大跨度结构施工技术对钢结构梁柱进行安装，但由于安装区域并未在施工场所预埋相应的螺栓和预埋件，钢结构梁柱安装需要考虑到现场的配置问题与实际的技术应用问题。编制钢结构梁柱安装方案，具体内容包括对相关材料的选择以及运输、钢结构梁柱的制作、预埋件的测量预计安装、钢柱的安装。本工程共计涉及钢柱三段，为新建工程钢柱与钢梁组合后的尺寸多达25m，跨度较大，采用分段施工技术对其进行分离，在安装完成之后对其进行焊接。钢结构梁柱安装共计分为两个区域，1区和2区，1区采用单跨的方式进行施工，跨度长度参数控制在28m，东西间隔距离达到78m。2区采用连跨施工方式，跨度参数控制在26m，南北规划控制在96m左右，轴间的变形间距在5cm左右，钢柱之间的间距在1.6cm左右。钢柱截面尺寸厚度为1.6cm，腹板厚度在1.5cm。保障钢柱安装施工结构质量满足抗震需求抗震性能达标，采用刚性连接的方式，在弯矩值比较小的区域进行连接。

 

　　按照国家对梁柱工程施工的技术要求，需要保障工程合格率在100%以上，优良率达到95%以上，安装后一次通过验收环节。钢结构梁柱安装工作预计在做好准备工作之后的7天~10天左右完成，提前做好现场的安全管理工作。

 

 

　　2.1人员配置

 

　　现场施工人员替技术管理人员与安全管理人员之外，按照施工工序和施工流程配置施工人员。本工程施工除需要配置厂区人员进行钢柱制作之外，需要配置一定数量的安装人员和拼接人员。

 

　　2.2设备配置

 

　　大跨度钢结构梁柱施工所投入使用的设备大都为团队自有设备。在钢材进场完成之后投入使用相关设备。现场租赁设备为吊车，按照计划方案陆续安排所需施工设备进场。钢结构拼装平台根据钢梁安装施工要求提前制作完成，适当的增加设施安装所需要的配件。

 

 

　　3.1技术难点与工艺流程

 

　　钢结构梁柱安装施工由于跨度比较大，钢结构的重量比较大，采用单一点位吊装无法确保安装过程中柱梁结构的稳定性。因此，需要采用多点位的吊装技术。吊装完成之后，受钢柱基础强度的影响，需要对其进行铰性连接，其安装的重点内容在于如何对吊装过程中钢柱的垂直度与水平度等系相关参数就那些控制。承台施工预留了一部分短柱钢筋材料，将钢柱安装插入到承台之后操作空间有所减少。此外，如何在吊装和焊接过程中避免钢梁受应力条件发生形变是需要高度重视的问题，变形缝的间距控制也是重点内容，根据现场实际施工环境分析结果，高强度螺栓应用操作空间较小。

 

　　在明确技术重点与技术难点之后对具体的工艺流程进行明确，严格按照流程进行施工。

 

　　3.2大跨度钢结构梁柱制作工艺

 

　　3.2.1准备工作

 

　　所有施工需按照安装流程进场，将钢柱材料与钢梁材料运输至施工现场之后，将其吊放在无杂物的地面区域，使用垫木对其进行保护，避免地面其他物质对钢材结构造成影响，在应力条件下发生形变。

 

　　在安装之前需要对钢结构梁柱进行材料检验与参数调整，采用分段安装技术将其分别安装固定到指定位置。选择应用的材料应具备质量检验说明书，符合建筑工程应用标准，连接材料的规格参数与质量参数也应明确，附带相应的证明文件。

 

　　3.2.2放样

 

　　钢柱与钢梁的制作应严格按照技术标准，对制作参数进行明确。首先，安装人员应进行放样测量工作，放样测量过程中细致核对设计文件中各部件的尺寸参数，判断其是否存在误差，如存在问题需要向技术人员反馈。尺寸核对无误之后按照技术标准对构件进行尺寸绘制，制作出样本，并在样板上标示出序号、名称、材料牌号以及规格等各项参数内容。放样过程中应控制好测量误差，避免因误差导致钢结构梁柱安装质量受到影响。样本的尺寸误差需要控制在1mm以内，中心孔距距离误差应控制在1mm以内，放样制作样本的上侧区域与下侧区域最外侧的孔距应控制在0.5mm以内，相邻区域中心距离也应控制在0.5mm左右，样板的对角线距离误差应控制在2m之内。误差控制可以通过反复测量手段，确保误差参数符合要求。

 

　　3.2.3下料、拼板、焊接

 

　　下料应严格按照设计尺寸进行，期间需要检查钢材是否出现裂纹或者疤痕等，观察钢材是否发生形变，如出现问题应及时处理。根据测量尺寸绘制加工界线，并采用切割、冲裁等方式对其进行处理。由于下料切割可能会导致焊缝出现收缩问题，在拼板作业过程中需要适当的放出余量，对切割缝参数进行明确，本文的焊缝收缩量余量控制在0.2cm左右。拼版焊接对焊缝区域进行清理，坡口度参数控制在55°左右，如存在钝边，则其高度控制在0.2cm左右。为了确保焊接质量，需要事前对其进行清理。

       3.2.4钢结构梁柱加工工艺

 

　　钢柱的截面参数比较复杂，为了确保其各部分尺寸符合实际工程需要，需要对加工技术进行深入研究。钢结构梁柱制作可能不会一次成型，需要对各个部分的尺寸进行预测，并将其分为若干个单元进行制作，期间需要经过反复的校正，进而分散安装过程中可能产生的内应力，导致钢柱安装质量受到影响。因此，本文工程将其分为三段进行安装。

 

　　本文钢结构梁柱安装工程应用H型钢柱进行施工作业，部分钢柱的柱脚位置需要进行开口处理，并设置相应的防水孔位等。钢结构梁柱加工需要在地面进行拼接完成，在平台上进行焊接作业。焊接期间需要预留焊接缝，对焊接余量进行控制，期间仍需要不断校正尺寸参数，焊点的位置分布与大小参数均应明确。厚度在3cm左右的钢板焊点长度应控制在2cm左右，点焊之后需要进行全面焊接。为了确保焊接不会对钢结构梁柱垂直度产生相应的影响，可采用对称焊接方法进行施工，避免在一面焊接过程中使得结构发生形变。操作人员也要不断的调整焊接作业的位置。钢结构梁柱加工对各部分尺寸的要求比较高，垂直度是衡量钢结构梁柱安装质量的重要基础，以样本制作为依据进行构件加工可以减少反复测量所造成的资源浪费与成本浪费问题。
 

 

　　3.3大跨度钢结构梁柱安装技术应用

 

　　3.3.1第一段钢柱安装

 

　　钢柱安装之前应根据设计图纸对各项参数指标进行明确，继而对与预埋件进行安装。在预埋件四角位置割一个小孔，留存螺栓应用位置，对位置进行确定之后，将螺栓提前固定在承台之上，之后进行预埋件的固定安装，拧紧螺栓。预埋件的位置应与钢柱位置相一致。完成预埋件的安装之后，对其进行尺寸标高处理，确定钢柱底部钢管的尺寸大小，按照尺寸在钢柱底侧的四角区域焊接钢管，全部钢柱焊接工作结束之后进行底板中线放置，使得钢柱的中线与预埋件的轴线位一致。完成安装相关零件的焊接与准备工作之后进行钢柱的安装作业。

 

　　安装使用吊车对钢柱进行起吊，操作人员将钢丝悬挂在钢柱的耳板区域，采用多点位吊装的方式。缓慢吊起钢柱观察其是否稳定，并缓慢将其吊运至预埋件的位置，缓慢垂直落下。该过程中为保障预埋件与钢柱之间尺寸对应，采用大锤对其进行敲击，并辅助应用磁力线对钢柱吊装过程中的垂直度参数进行测量，确保其吊装垂直度与水平度满足钢柱安装实际需求。经过反复测量参数符合质量标准之后，进行焊接作业，确保钢管与预埋件之间连接良好。安装过程中在四周位置放置钢管，斜撑住桩基，控制其角度在60°。垂直度等参数测量结果符合要求之后进行全方位的焊接加固，完成第一段钢柱的吊装作业。

 

　　3.3.2第二段钢柱安装

 

　　第二段钢柱的安装应在第一段钢柱安装完成之后进行。第一段安装结束，应使用混凝土对承台进行灌注，浇灌结束后经过一段时间后观察混凝土的凝固程度，当强度足够支持第二段钢柱安装后进行后续作业。安装之前需要将钢柱四周焊接耳板，确保焊接质量。使用设备将钢柱吊装至指定的位置之后，需要使用连接板材料将第一段钢柱与第二段钢柱进行耳板连接，并使用经纬仪设备测量吊装过程中钢柱的垂直度是否满足要求，并对其进行优化调整。当满足质量标准后，进行点焊，将弧板固定在焊缝区域，同时进行四角电杆作业，使其牢固。当焊接作业完成继续进行垂直度的测量，垂直度以及其他参数满足要求之后进行加固。

 

　　该焊接过程需要对焊点进行校正处理，焊接牢固之后需要对两翼区域的焊缝进行处理。施工人员需要检测钢柱的垂直度参数之后，应用角磨机设备清除之前焊接所遗留的焊渣以及其他的废弃物，清理干净之后进行腹板焊缝的焊接。为保障结构稳定性，需要反复进行两次以上的焊接，第一遍焊接作业属于初步固定作业，其牢固性无法保障结构抗应力质量要求，因此需要进行第二遍或者第三遍的焊缝焊接，当焊缝中出现满焊设计，停止焊接作业。在焊接作业过程中，需要注意污染物对焊接质量产生的影响，每次焊接均需要对焊缝区域的污染物进行清理，并选择在晴朗的天气下进行焊接施工。

 

　　3.3.3钢梁安装

 

　　钢梁安装技术应用应将钢梁材料运输至指定区域，按照作业平面设计图中的区域将钢梁下放至指定位置。安装之前需要进行钢梁结构的拼接作业，该过程需要辅助应用脚手架等设施。起吊人员首先将钢梁的两段区域分别吊运至平台设施之上，对其进行对接处理，期间需要应用水准仪设备对其进行测量，使得其水平度与垂直度满足要求，确保两根钢梁之间的对接处于同一平面之上。期间操作人员需要使用拉线对钢梁材料的直线度进行测量，添加引弧板，随后进行焊接作业。焊接应满足焊缝焊接一级质量标准两端钢梁焊接完成之后进行吊装作业，该过程中仍需要辅助应用到脚手架设施，装设钢梁安装施工平台。控制平台与钢梁之间的距离在0.5m左右，平台在下，钢梁在上，并在平台上铺设安装一层架板，并在四周区域做好相应的安全围护工作，减少钢梁安装过程中的安全风险。在平台处安装人员对钢梁进行对接，对接完成之后采用焊接技术对其进行初步固定。在钢梁区域焊接三角形的支撑板，将钢梁吊装在支撑板之上，同时操作人员应用测量设备对吊装钢梁的垂直度和水平度等参数进行明确，对比其与轴线之间的位置距离，控制安装误差。当误差满足质量标准之后施工人员进行焊缝焊接处理，随后进行加固，最终完成钢梁的安装作业。

 

　　钢梁的吊装作业分为1区和2区两个部分。1区与2区安装技术应用存在差异。1区应用多点起吊技术，选择进行3个点进行吊装作业，在钢梁左侧区域和中间区域设置吊点，最后一个吊点设置在钢梁的右侧位置。2区位置钢梁吊装采用三段吊装技术，需要对吊点进行均匀布置。吊装所应用的钢丝绳强度应在5级~6级左右，可以确保吊装过程的安全性。

 

　　第三段钢柱的安装需要在钢梁安装作业完成之后进行，第二段钢柱安装与第三段钢柱安装所采用的技术相同，流程相似。因此，不对其进行过多的赘述。

 

　　3.3.4钢筋焊接

 

　　钢柱与钢梁吊装在指定位置之后，需要对钢筋托板进行放出处理，对其轴线位置以及标高位置进行明确。焊接人员继续采用点焊技术将钢筋托板焊接在钢结构梁柱之上，并添加引弧板辅助焊接工作开展。其余几层的钢筋托板焊接均按照此顺序进行。

 

　　完成各层的钢筋托板焊接工作，需要在钢结构梁柱两翼板区域进行加劲板的焊接，确保焊接质量满足技术标准。

 

　　3.3.5支撑系统配合

 

　　每当进行一次钢结构梁柱吊装后，需要立即应用支撑系统对其进行安全保护。支撑系统的安装可以有效保障钢结构梁柱的稳定性。本文案例中共计钢柱数量为16根，钢梁的安装数量为10根，在进行一半左右的钢结构梁柱安装完成之后，需要在钢柱柱脚区域进行混凝土短柱施工。期间需要预留一段时间确保混凝土的凝固等级满足质量要求，当混凝土强度符合标准之后，对地锚等其他构件进行拆除作业。

 

　　3.3.6技术经验总结

 

　　总结大跨度钢结构梁柱安装技术要点，为了保障吊装可以一次性成功，需要做好吊装之前的准备工作。针对本次工程建设钢结构梁柱安装的难点，需要高度重视预埋件的处理与放线工作，并做好设备吊装重量的计算，做好安装过程中的安全防护工作。吊装作业开始之前应进行试验，确保吊车可以支持吊装作业需求。

 

　　地面的组装工作也是钢结构梁柱安装的重点内容。为了保障梁柱的弯曲度、垂直度等满足要求，需要确保拼装过程连接紧密，应用水准仪、经纬仪等设备对高度、垂直度等参数进行细致核查，确保尺寸参数以及安装位置准确。经过反复调整之后使用螺栓对其进行加固。当参数符合要求之后，使用强度更高的螺栓对其进行固定，期间仍需要进行尺寸参数的反复检测。

 

　　吊装采用铰性连接的方式进行安装钢柱固定比较困难。因此，在具体安装过程中需要控制好每项工作的间隔时间，吊装完成后立即进行支撑，做好尺寸参数的检测工作。反复检测工作可以减少钢结构梁柱在安装过程中出现累积误差，导致质量受到影响。

 

 

　　综上所述，大跨度钢结构梁柱安装技术应用需要做好材料准备工作，严格按照施工方案、设计方案对钢结构梁柱进行施工。大跨度钢结构施工对安装过程中各项参数的要求更高，对梁柱的抗震能力、抗应变能力的要求也比较高。安装人员在施工过程中应严格按照工程建设标准和施工顺序，采用分段安装技术，做好各阶段钢柱的焊接工作。