大跨度转换桁架的拼装与焊接

　　摘要:本文主要阐述了大跨度转换桁架安装的方法，为同类工程的施工提供类比经验。
　　关键词:大跨度；转换桁架；安装
　　
　　1工程概况
　　该转换桁架位于大厦4~5层B轴线、C轴线上4~6轴线之间，桁架跨度16.05米（柱中心线间距），桁架高度6.05米。转换桁架由焊接H型钢组装而成，上弦为焊接H型钢H900*950*36*40，下弦为焊接H型钢H850*950*36*40，直腹杆为焊接H型钢H600*600*36*40，斜腹杆为焊接H型钢H600*600*36*40、H850*850*40*48。转换桁架采用Q345B钢材；所有焊缝为一级焊缝。转换层桁架不但承担着本楼层相应区域的荷载，也承担着B轴线、C轴线与5轴线交汇处柱子传递的6层~屋顶层相应区域的荷载，因此4~5层转换层桁架施工质量的重要性是不言而喻的。
　　
　　2施工方案
　　转换桁架高度达6.05米，受运输条件限制，整榀无法运输，因此转换桁架采用搭设支撑脚手架，利用塔吊采用散件原位拼装的方法进行安装。
　　为减小转换层桁架施工对工期的影响，一层楼板施工完成后，就开始搭设支撑脚手架安装KZZ1钢骨柱和转换层桁架。3~4轴线转换层钢梁两端都同钢柱相连，因此3轴线相应钢柱柱段安装完成后就可安装转换层钢梁。6~7轴线转换层钢梁一端同钢柱相连，另一端同剪力墙预埋件相连，如果剪力墙施工高于中间部位施工，则先施工剪力墙，再安装转换层钢梁；如果剪力墙施工平行于中间部位施工，则先支模板、铺设梁底筋，再安装转换层钢梁。
　　受塔吊起重性能影响，KZZ1钢骨柱三层、四层为一层一柱段，三层柱段吊装就位后，进行柱段错边和垂直度校正，符合规范后，进行焊接。焊接完成，然后再吊装桁架下弦梁，利用支撑脚手架和钢柱上桁架定位卡板进行就位固定焊接。桁架下弦梁与三层柱段刚接完成。
　　四层柱段吊装开始，就位后，进行三层、四层柱段之间接口错边校正和垂直度校正点焊固定且进行焊接；在依次吊装、校正桁架的垂直腹杆、上弦梁，焊接先焊上弦梁，在焊垂直腹杆。焊接完成检验合格再进行斜腹杆的吊装、校正、焊接。
　　转换层桁架上下弦杆定位可在钢柱上焊接定位板，下弦杆定位板的位置在下翼缘的下表面，上弦杆定位板的位置在上翼缘的下表面。
　　便于转换层桁架安装，桁架上弦上翼缘的栓钉在工厂内施工，桁架上弦下翼缘、桁架下弦上翼缘、桁架下弦下翼缘的栓钉在桁架现场拼装完成后施工。转换层桁架两侧转换层钢梁栓钉在工厂内完成。
　　
　　3转换层桁架施工分段
　　转换层桁架弦杆、转换层钢梁分段：综合考虑构件运输、安装稳定性、工期及吊车起重性能等因素，对转换层桁架弦杆、转换层钢梁进行分段。
　　
　　4转换层桁架起拱
　　本工程转换层桁架属于平行弦桁架且跨度为16.050米（小于24米），因此上下弦同时设计起拱10mm，且按三角形起拱。所有杆件按照起拱后的几何图形计算各杆件的几何长度。
　　
　　5支撑脚手架搭设
　　支撑脚手架搭设方法：沿桁架中心线搭设一排脚手架，间距1米，平行此排脚手架向两侧依次搭设两排脚手架，共计五排脚手架，从中间向两侧间距依次为0.4米和1米，中间三排脚手架是为了支顶桁架下弦，两边两排脚手架为了施工人员通行和操作。在5轴线和B、C轴线交汇出的支撑脚手架纵横方向各加密一倍（相应地下室柱子位置正上方有15根立杆）。距地面200mm设扫地水平杆，中间水平杆步距1.2m以内，中间三排脚手架立杆的长度以比桁架下弦底面低100mm左右为宜，在每一根立柱顶插入可调节高度的丝扣顶托，在顶托上垂直于桁架方向放置木方用于支顶桁架。
　　由于桁架设计折线起拱10mm，因此桁架支撑脚手架顶托上木方从两边向中间逐步升高，中间比两边高出10mm+10mm，其中一个10mm为设计起拱尺寸，另一个10mm是为了防止支撑脚手架变形。
　　对支撑脚手架的验算结果为单根立柱的临界竖向荷载为38.875KN，考虑1.4倍的安全系数后折合5轴线和B、C轴线交汇出相应地下室柱子位置支撑脚手架承载能力为42.503吨。每榀桁架重约60吨，两端通过定位板靠钢柱承重，5轴线和B、C轴线交汇出的支撑脚手架仅承担桁架一半重量30吨，因此支撑脚手架能够满足承重转换层桁架施工的要求。
　　
　　6转换层桁架安装顺序
　　第一步：三层柱段吊装就位后，进行柱段错边和垂直度校正，符合规范后，进行焊接，然后再吊装桁架下弦的长段，利用支撑脚手架和钢柱上桁架定位卡板进行就位固定；再吊装桁架下弦的短段，利用桁架下弦短段上卡板和钢柱上桁架定位卡板进行就位固定（轴线调整和标高调整）。
　　第二步：四层柱段，四层柱段吊装就位后，进行柱段错边和垂直度校正，符合规范后，三层、四层柱段之间接口利用卡板点焊固定且进行焊接。
　　第三步：吊装就位桁架垂直腹杆通过连接板与桁架下弦连接。
　　第四步：吊装桁架上弦的长段，利用垂直腹杆和钢柱上桁架定位卡板进行就位固定；再吊装桁架上弦的短段，利用桁架上弦短段上卡板和钢柱上桁架定位卡板进行就位固定（轴线调整和标高调整）。为了确保桁架安装过程中的稳定性，桁架上弦无论长段和短段吊装就位后都要拉设揽风绳。
　　第五步：安装桁架直通斜腹杆。
　　第六步：安装桁架其它斜腹杆。
　　
　　7转换层桁架焊接顺序
　　第一步：下弦桁架拼装焊接。首先焊接下弦拼接点，然后再焊接桁架与钢柱之间节点焊接。
　　第二步：三层、四层柱段之间接口焊接。
　　第三步：上弦桁架先焊接上弦拼接点。
　　第四步：再进行垂直腹杆与上、下弦桁架之间接点焊接。
　　第五步：再进行直通斜腹杆与钢柱和上下弦桁架之间节点焊接。第六步：进行其它斜腹杆与钢柱和上下弦桁架之间节点接。
　　第七步：再进行桁架上弦与钢柱之间节点焊接。
　　第八步：最后现场补焊所缺栓钉。
　　注意：焊接前首先检查桁架直线度、标高(起拱)以及其它相关尺寸，满足规范后才能依次施焊。转换层桁架采用散件现场原位拼装的方法进行施工，现场焊接量大，容易变形。
　　
　　8安装错边错口及间隙大处理措施
　　8．1钢柱错边、错口的处理措施
　　钢柱提升就位后，利用连接板连接柱段端头的耳板进行钢柱临时固定。钢柱与钢柱之间的错边校正完成后，再进行位移和垂直度校正。
　　钢柱如果向建筑物外侧倾斜，也可以利用葫芦和钢丝绳进行钢柱垂直度和位移校正。
　　钢柱校正完毕进行复测，根据测设结果判断焊接完毕钢柱垂直度是否满足规范要求，如果确定焊接完毕钢柱垂直度和位移能够满足规范要求，则根据测设结果确定焊接顺序进行焊接。
　　8．2桁架错边、错口的处理措施
　　桁架就位后，利用连接板连接柱段端头的耳板进行钢柱与桁架临时固定。
　　校正示意图如下：
　　
　　8．3间隙大的处理措施
　　在施工过程中经常会遇见一些实际与理论不相符的情况，比如焊缝的大小，按照理论值焊缝大小的预留，按照理论预留，可是焊缝大小的预留在生产实际当中，从一开始的图纸审核、放样、号料既严格按照既有的施工方案进行。当在严格施工方案的施工误差的严格控制上，以会出现累积误差的情况，总是与理论上的尺寸不相符，出现与理论数据偏大或偏小的情况，在实际生产过程中偏小焊缝易于处理，偏大焊缝的处理就比较困难，但在施工中采用既有焊接工艺方面的处理，以能达生产过程中的效果，比如当焊缝≥30时就采用多道多层在工作焊道的一边堆焊的方法，以缩小焊道的偏大。
　　在施工完多层多道堆焊缩小焊缝后进行清理焊道外观确保焊道的焊缝大小一致，然后多道多层焊接，在进行多道多层焊接时，每层都要特别小心。如果填充层出现缺陷没有发现或处理不及时，等到探伤时才发现问题，其后果不堪设想，不但耽误生产影响进度，同时也会浪费很大的人力物力，所以在工艺上采用一些比较先进的机械，比如CO2气体保护焊打底、填充，这样可以得到较好的成型同时也可以获得较好的金相组织，较窄的热影响区和较高的冲击韧性。
　　
　　9结束语
　　转换桁架按照既定方案吊装后，安装精度及质量均达到了预期的目标。达成这样的目标，需要从各个工序，包括对下料、组装、吊装、拼接、焊接的严加控制。而转换桁架的安装只是整个建筑施工的一个环节，质量的控制在工程施工中是需要持续进行的。