大型博物馆项目中钢结构施工技术要点范文

摘要:文中对采用钢筋混凝土+钢结构框架结构体系的大型博物馆项目中钢结构的施工要点进行了全面梳理，结合本项目特点，对施工顺序、构件组装、节点形式、吊装、焊接等技术的具体做法进行总结分析，并对测量、焊接检验和防腐、防火涂装的控制要素进行了梳理，可为类似项目的实施提供参考。

关键词:大型博物馆；钢结构；焊接；施工技术

1项目概况

天水市博物馆新馆建设项目，位于甘肃省天水市秦州区金家庄片区，一层尺寸为83m×84m，总建筑面积为35910m2（其中地下建筑面积10950m2，地上建筑面积24960m2），地上7层（1层高为8.5m，2~5层高为7.0m，6~7层高为4.5m），地下一层（层高为5.1m）。博物馆主体结构类为钢筋混凝土+钢结构框架结构，设计使用年限100年，主要柱网尺寸为12.0m，主楼采用钢筋混凝土筏形基础，建筑结构安全等级为一级，框架抗震等级为一级，地基基础设计等级为甲级，耐火等级为一级，抗震设计按8度设防。大跨度钢结构施工过程中存在诸多力学及技术问题,对此，设计人员予以足够重视［1］，通过分析力学特性，合理优化施工工艺，对提高施工质量意义重大。

2项目特点

2.1钢结构体量大，质量要求高

本项目钢结构用量约4700t，含多种规格的钢柱、钢梁。主要柱网尺寸为12.0m，工程体量大，施工安装质量要求高。采用的钢柱主要截面形式有Ф1000mm×20mm、Ф800mm×20mm、Ф600mm×16mm三种，钢梁主要有1200mm×500mm×25mm的矩形梁、H950mm×400mm×18mm×25mm、H800mm×300mm×12mm×20mm等H型梁，局部设有钢板组合墙以及暗柱。另外，因施工作业场地较小，塔吊布置受限，钢柱、钢梁分段较多，现场对接焊缝占比大，焊缝质量要求高。

2.2多专业穿插协作度高

本项目地下钢柱与混凝土工程存在大量交叉作业，需要各专业穿插协作，对施工工序优化及型钢混凝土柱底板埋设、地下顶板混凝土梁与型钢柱连接等方面提出了更高的要求。本项目采用BIM技术进行了施工模拟，有效避免了构件碰撞冲突和钢、混结构连接偏差。

2.3复杂连接节点多

本项目报告厅楼梯为弧形杆件，煨弯难度大，涉及的节点复杂、变截面处节点截面变化大、形式多。施工过程中采用中频煨弯的方式，效率高、质量好，易于实现设计要求。同时，在中频煨弯的基础上，增加放地样的检查方法来检查梯梁的煨弯弧度尺寸精度，如果精度不达标，可进行中频补弯修正。

2.4构件安装定位及变形控制难度大

因建筑外形需要，本项目部分钢柱为倾斜形式，部分钢柱为直立+倾斜+直立+倾斜的形式，现场安装测量定位较困难，极易造成累积误差。在安装过程中受自然因素（风载、温度、日照等）影响显著，钢结构变形控制难度高。本项目在测量施工前，采用高精度的计算模型，对施工过程进行模拟，取得构件安装及控制点位的坐标，并结合钢柱分段情况，给出钢柱加工预调值、现场安装预调值，在安装过程中进行监测并修正各个预调值，保证安装精度。

3关键安装施工技术要点分析

3.1合理优化施工顺序

钢结构施工多采用分段地面拼装、场内场外分段吊装、高空对接、限温合龙、结构整体卸载的施工工艺［2］。针对本项目多专业穿插协作度高，场地狭小等特点，在综合考虑现场情况的基础上，制定了由内而外，分块实施的施工方案：首先安装内柱、钢板墙；然后进行外柱的施工安装，保证现场施工安全有序开展。

3.2钢构件组装方案深化及组装施工要点

3.2.1钢柱、钢梁组装方案深化

根据不同部位不同规格钢柱、钢梁的特点，本项目将其分为两类，一类可以直接在车间加工组装，一类需要在现场对接组装。如H型钢梁采用成品热轧H型钢时，在现场进行对接组装，其余钢柱、型钢梁尽量在车间加工组装。钢筋与型钢柱的连接采用钢筋锚固板连接形式，保证钢筋与型钢柱连接的可靠性。

3.2.2组装施工要点

（1）构件组装前，应对各零、部件进行检验，确认好尺寸、编号和材质，并清理连接接触面、焊缝边缘的铁锈、毛刺等。（2）构件的组装应在部件组装焊接、矫正后进行，并根据部件的类型选用专用胎膜进行定位组装，先小件组焊，再大件组装。（3）组装时要严格控制焊接部位的垂直度、平行度、角度及错位等。

3.3钢结构梁、柱吊装

3.3.1塔机布置

项目塔式起重机应根据项目场地和建筑物位置合理布置。本项目整梁分2段吊装，每段采用2点吊装，吊装过程中对设备、钢构件的吊装状态等各环节按要求进行检查，保证安全后，方可继续进行吊装。当2榀张弦梁安装就位后，及时安装次梁和支撑系统，形成稳定的空间体。

3.3.2吊索钢丝绳、卡环选用

梁最大重量为10t，用2根钢丝绳吊装，吊装角度按60°计算，钢丝绳的拉力为F=10×1.1÷（2×sin60°）=64kN。根据《建筑施工手册》［3］，选用直径Φ30mm的钢丝绳，公称抗拉强度700N/mm2，满足规范要求；吊环选用9.5t的D型卸扣，额定荷载为9.5t>9.4t，满足要求。

3.4钢结构焊接工艺及质量检验要点

钢结构焊接的顺序为：焊前检查→预热除锈→装焊垫板和引弧板→焊接→检验［4］。本项目钢结构焊接质量要求高，均要求为全熔透焊缝，主要焊接类型为现场对接、拼装焊接和高空焊接，针对结构焊缝长、板厚较厚的特点，现场采用CO2气体保护半自动焊和实心焊丝焊缝填充相结合的焊接工艺。为保证工程的焊接质量，严格按照GB50661-2011《钢结构焊接规范》［5］、GB50205-2020《钢结构工程施工质量验收规范》［6］标准的相关规定，制定焊接工艺方案和开展检验评定。

3.4.1现场焊接工艺流程

对于钢结构体量大、节点复杂的工程，应制定严格的焊接流程，保证现场焊接质量。本项目结合施工现场焊接过程，制定的焊接流程如图1所示。

3.4.2焊前准备

焊接前应根据焊接工艺评定结果编制焊接工艺文件；检查焊接部位的组装、表面清理质量及构件位置偏差情况。焊接工艺文件主要包括以下内容：（1）确定不同构件的焊接方法；（2）明确项目采用焊接母材的牌号、规格等信息；（3）确定焊接接头、坡口的形式；（4）给出焊接允许偏差要求；（5）明确各流程相关技术要求（夹具、衬垫板、电流、电压等）及工艺参数；（6）确定质检标准。

3.4.3焊接质量检验要点

本项目所有外框架梁、柱连接及构件拼接焊缝均为全熔透焊缝，一级焊缝。主要检验要点如下：（1）检查焊缝表面是否存在裂纹、夹渣、焊穿、弧坑、气孔等缺陷。（2）按国家相关标准检查焊缝、接头等处是否存在不满足缺陷分级要求的缺陷。（3）完成焊缝外观检查后，应进行探伤检测［7］。对不同焊缝类型和厚度，采用超声波探伤、磁粉探伤或着色探伤等不同方法。（4）局部探伤发现焊缝存在不允许缺陷时，应在其延伸部位增加不小于10％焊缝长度的探伤长度，仍有不允许缺陷时，应进行100％探伤检查。

3.5测量控制要点

（1）钢结构施工的定位测量首先应建立可靠的平面控制网和高程控制网。（2）对于倾斜钢柱等定位，必须建立精密的三维控制网，预设精度根据钢结构测量进度要求计算［8］。（3）对地面拼装过程进行测量时，应首先在每块拼装场地内设置控制点，建立局部平面、高程控制网，为胎架的准确定位和后期位置复测提供基准。（4）在对结构中各构件的相对位置进行误差检测校正时，应合理选择控制点，发现超出误差允许值的构件要及时校正。（5）临时支撑架安装定位时，应考虑主体构件重力作用的影响，逐节、定期进行垂直度和水平度的测量和校核。

3.6防腐、防火涂装控制

3.6.1防腐涂装技术要点

（1）根据建筑耐火等级要求，选择合理的面漆防腐涂料及相关参数。（2）现场主要补漆位置：高强螺栓及周围摩擦面处；完成探伤检测的焊缝处；运输、搬运过程中漆面磕碰处等。（3）涂装前应进行除油、打磨等表面处理措施，施工保证底材温度高于5℃以上，作业环境相对湿度小于85％。（4）构件焊接部位的涂层应按技术要求合理控制间隔时间，采取分层涂刷方式。（5）涂装油漆表面应均匀，不能有起泡、龟裂及夹杂物等问题。

3.6.2防火涂装技术要求

（1）防火涂装施工前应对钢构件表面进行清表处理，不应有油污、灰尘等污垢。（2）涂装时环境温度（一般为5~38℃）和相对湿度（一般≤85%）应符合涂料产品的技术要求。（3）采用压送式喷涂机喷涂时，喷枪应垂直于构件，平行于基材表面移动喷涂，喷涂施工分遍实施，每遍喷涂厚度5~10mm。（4）防火涂装施工完成后应对厚度、平整度、裂纹等进行检查，对于存在缺陷的部位，应按要求进行修补。

4结语

本文结合项目特点，对采用钢筋混凝土+钢结构框架结构体系的大型博物馆项目中钢结构施工过程中的施工顺序、构件组装、节点形式、吊装、焊接、测量、焊接检验和防腐、防火涂装的控制等要点进行了全面梳理。总结形成了狭小场地混凝土结构与钢结构同步交叉实施的场地优化方法，构件组装和节点优化方法，吊装、焊接技术要点等重要内容。

作者：席红兵 李强 祁生旺 单位：甘肃建投天水建设管理有限公司 甘肃建投科技研发有限公司