大庆石油科技博物馆录影厅预应力钢梁制作安装施工技术.docx

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大庆石油科技博物馆录影厅预应力钢梁制作安装施工技术

录影厅预应力钢梁制作安装施工技术

汤新泉柳征华

江苏南通六建建设集团有限公司226500

[摘要]：

阐述预应力钢梁制作及安装施工技术

[关键词]：

钢梁制作安装

1、工程概况

大庆石油科技博物馆工程，位于大庆市让胡路区新城北街东侧，世纪大道南侧，框架结构，地上三层局部四层，占地面积13938.98m2，建筑面积54544.74m2，建筑物总高度34.5m，本工程属于大规模公用建筑，平面布置为园形及扇形，平面造型为中石油标志，立面造型象一朵盛开的花，结构设计新颖，建筑造型美观，功能齐全，设备先进。

外立面装修主要采用玻璃和石材幕墙，中心处为悬空钢结构球形立体电影院。

为了承担整个球形录影厅的荷载，在其下设计了两条预应力钢梁，其安装高度为15.2m，两端与钢柱相连接，该钢梁采用双腹板剖口焊接，焊缝等级为一级，上下翼缘为35㎜钢板，腹板为30㎜钢板。

其截面高度为1.8m，宽度为0.5m，长度分别为35.253m、35.847m，材料采用Q345。

（见下图）

A区预应力钢梁平面布置图

预应力钢梁安装后的图

2、预应力钢梁制作

工艺流程：

原材料检验、标识、矫正→放样、号料、下料→坡口加工、刨平→零、部件标识分类→钢板组对、焊接→焊缝外观检测、超声波探伤→矫正→钢梁现场拼装、焊接→焊缝外观检测、超声波探伤→预应力套管等配件装配→矫正→端部磨平→成品构件检验→除锈→涂漆→钢梁吊装→预应力张拉

2.1原材料的检验与矫正

2.1.1钢材的进货检验

钢材进场后，检查钢材的数量和品种应与订货单符合，钢材的质量保证书应与钢材上打印的记号符合。

每批钢材必须具备生产厂家提供的材质证明书，材质单上应写明钢材的炉号、钢号化学成分和机械性能，然后根据有关文件核对钢材的各项指标。

2.1.2钢材的进场保管、标识

对进场的钢材要按不同的材质、规格分别放置，并在明显的位置进行清晰标识，防止施工中乱用、错用现象发生，钢材的保管要避免产生变形和锈蚀。

钢板堆放时，下面采用木方垫实（间距不大于1米），木方顶面的高度要一致，每张钢板在长度方向要错位500㎜左右，以便堆放和取用，在宽度方向要整齐一致。

2.1.3原材料施工前检验及矫正

施工前应对材料的材质、规格、尺寸、型号核对，并且检查其平直情况，超出允许要求要进行矫正，矫正方法采用冷矫正和热矫正。

矫正后的钢材表面不应有凹陷、锤痕、刨痕。

2.2放样、号料及下料

在钢结构施工前要针对图纸把钢梁分解成零部件，绘制加工卡片，以便做为工人施工的依据，卡片包括工件的尺寸、材质、偏差要求、工件所在的图号、加工工艺等主要内容。

2.2.1放样

1）放样应根据工艺要求预留焊接收缩等加工余量。

2）因本工程的钢梁均为双腹板焊接的H形钢梁，为单面剖口焊，比较复杂，放样前根据图纸计算出的尺寸在平台上按1：

1的比例放出实样。

3）放样应准确，偏差应在规范允许范围之内。

4）放样时合理地选择基准线，打好永久性标记线或冲眼，为下一步组对工序做好准备。

放样首先画出构件中心线，然后再划出零件尺寸，得出实样。

零件放样时，采用电脑AUTOCAD绘图技术，按1：

1比例绘制零件图，用铁皮按图制作零件实样，实样完成后，应复查一遍主要尺寸，无误后方可使用。

5）放样结束后，应对照图纸检查是否符合设计要求。

2.2.2号料

1）号料应根据工艺要求预留加工余量。

2）用样板号料既迅速、又准确，样板工作边缘要整齐，样板使用铁皮制作。

3）号料的钢材必须摆放平稳，不得弯曲。

4）号料时，同规格同厚度的零件应集中一起号料。

钢梁下料要预先计算统计，将长件和短件，宽件和窄件相结合排料。

尽量使材料的损耗减少到最低限度。

5）型钢长度不够需要电焊接长时，在接缝处必须注明坡口形状及尺寸。

2.2.3下料

1）型钢采用自动气割切割，切割时要放出气割的割缝宽度，其宽度为3㎜。

2）因为切割损耗以及焊接收缩等，所以要考虑预留加工余量。

3）对于下完料的大型较厚零件有变形的，采用热矫正的方法，热矫正加热温度不得超过900℃；对于小型零件采用冷矫正的方法。

4）矫正后的钢材表面，不应有明显的凹面和损伤，划痕深度不得大于0.5㎜。

号料用的铁皮样板（用CAD制图技术按1：

1比例绘制）采用自动气割机下料

2.3钢梁的焊接、加工

1）钢梁加工前应对所使用的钢材进行平直处理。

2）钢梁加工的两端各预留不少于20㎜的加工余量。

3）根据钢梁的加工工艺，在工厂进行加工，整体加工后的钢梁几何尺寸比较大，长度达到36m，重量较重达到45t，无法运输，所以采用整体加工、分段运输、现场拼装的方法。

4）钢梁的焊接采用二氧化碳气体保护焊，电焊条采用E5016，焊条烘干温度为180℃，恒温时间为1.5h。

5）焊接材料在使用前应按材料说明书规定的温度和时间要求进行热烘和储存。

2.4焊接准备、检查及缺陷修复

2.4.1焊接准备及检查

焊接准备应严格按照焊接工艺指导书进行。

焊前检查：

A、构件的坡口形式、角度、深度及钝边是否符合焊接工艺的规定。

坡口表面不得有夹层、裂纹及加工损伤和毛刺；

B、坡口表面及附近10㎜内的母材表面不得有水份、油污、铁锈、有机涂层、镀层等物质并露出金属光泽。

2.4.2焊接中间检查

定位焊结束后应清除熔渣及飞溅物，将发现的缺陷及时清除。

焊接方法、操作规范及顺序均应符合焊接工艺及设计要求。

各层间表面、焊道与坡口的结合部位及坡口表面应洁净，无裂纹、夹渣、气孔等缺陷。

2.4.3焊后检查

1）所有焊缝焊后应立即去除渣皮、飞溅、表面应清理干净。

2）钢梁对接焊缝为一级焊缝，检测标准为100%超声波无损探伤，质量标准为Ⅱ级。

探伤时，每个被检点都应有明显的识别标记，并在焊缝母材上打探伤检测编号钢印。

2.4.4焊接缺陷修复

1）焊接裂缝，确定裂纹的的走向和长度后，碳刨刨除裂纹及其两端各50㎜长度，然后补焊；焊缝尺寸不足、凹陷、咬边超标，应补焊；夹渣、气孔、未焊透，用碳刨刨除后，补焊；焊缝过溢或焊瘤，用砂轮打磨或碳刨刨除；

2）补焊应采用低氢焊条进行焊接，焊条直径不大于4㎜，并比焊缝的原预热温度提高50℃；

3）因焊缝而产生变形的构件，采用火焰加热法进行矫正，加热区的温度不大于850℃，严禁用水进行急冷。

2.5除锈及涂装

1）除锈采用喷砂除锈，钢梁表面除锈处理前应用压缩空气清除表面灰尘，用溶剂清理机清理表面油污。

2）钢梁表面采用氟碳漆喷涂。

2.6钢梁编号

为避免钢梁运输和卸货的混乱和方便安装，必须认真进行编号。

1）按钢梁的编号顺序和代号，对每件进行编号，此编号绘制到总图上。

2）编号标注在构件明显位置上，正反两面，用白漆标记。

3）在构件清单上，准确填写构件编号。

4）钢梁还应标明重量、重心位置和定位标记。

3、预应力钢梁安装

3.1预应力钢梁的拼装

由于录影厅预应力钢梁长度较长重量大，每榀重量达到45吨，根据现场的实际情况，采用工厂半榀制作，现场地面拼装方法进行安装，由于吊车的起重量有限，现场的作业面较小，先拼装里侧的钢梁，再拼装外面的钢梁，根据梁所在的位置就地拼装，为使钢梁与安装后一致，钢梁采用立式拼装。

拼装前需搭设拼装平台，对每榀钢梁重新放样校对后焊接。

拼装前对进场钢梁半成品焊缝进行无损探伤检查，检查部件的规格、数量、平直度、坡口、角度、预留的焊接收缩余量及加工余量，是否符合要求，连接接触面和沿焊缝边每边30～50㎜范围内的铁锈、毛刺、污垢等应清除干净。

吊装组拼前采用调整地面垫方的方法对拼装平台的平整度进行调整，确保拼装平台每个相邻支座点高度差不超过5㎜，支座调整完毕，将钢梁就位到拼装位置，两侧采用木方支顶达到稳定牢固后，对钢梁的长度和表面平整度进行检测达到要求后，进行焊接，焊条采用E5016，焊缝最小高度应超过母材表面1～3㎜。

拼装焊接完成后，采用超声波探伤仪进行100%焊缝探伤检测，经检测合格方可进行安装。

3.2预应力钢梁的安装

根据施工现场的条件，构件的截面尺寸、重量、长度及安装高度，经过技术论证采用一台70T汽车式起重机和一台100T汽车式起重机双机抬吊，在钢梁起吊前先在型钢柱上按钢梁的所在安装高度安装牛腿，以保证钢梁的就位准确，钢梁起吊到安装高度后，采用空中旋转就位方法，从钢柱的侧面滑进两个钢柱之间，按钢梁所在的位置进行就位，使钢梁临时就位在钢牛腿上，在进行空中钢梁的最终检测符合设计要求后进行固定。

首先进行钢梁腹板与钢柱的焊接，然后焊接翼缘板，直到钢梁与型钢柱的全部焊接连接施工结束。

4、施工注意点

1）钢梁制作按工艺流程进行，每道工序由专人负责，并履行工序质量交接卡，发现问题及时沟通处理，合格后方可进入下一道工序。

钢梁制作时按安装顺序进行制作，并做好标识，按标识堆放整齐。

2）焊工应经过考试并取得合格证后方可施焊。

在焊接操作过程中，严格遵守焊接工艺细则，按《焊接工艺指导书》进行施焊。

当发现重大质量问题时需及时报告焊接技术人员，不得自行处理。

3）工程中所用的母材和焊接材料应具备出厂质量合格证书和质量复验报告。

焊接前必须根据母材的材质，正确地选用相应的焊接材料和确定合适的焊接工艺。

4）焊接前，根据焊接工艺指导书做出焊接工艺评定，用其指导焊接，使焊接操作者熟知焊接参数、操作方法后再进行焊接。

施焊前，焊条必须进行烘干处理，施焊后，焊工操作者应在规定位置打上本人钢印号。

5）所有计量、检测仪器均需有计量检测部门核发的使用合格证。

当测量钢梁几何尺寸偏差时，应考虑到时差、温差的影响，及时予以消除，使测点数据准确无误。

6）拼装现场规划合理，机械设备安放有序，材料堆放稳定。

7）对同规格不同长度的钢板，合理配料，减少损耗。

5、结束语

1）采用预应力钢梁代替预应力钢筋混凝土梁,减少梁的截面高度,从而减少结构自重，本工程设计中梁跨度为36m，如果设计为预应力钢筋混凝土梁，梁截面高度将达到3.6m，而本工程设计中采用预应力钢梁，梁截面高度为1.8m。

2）钢梁制作放样中采用电脑AUTOCAD绘图技术按1：

1比例绘制样图，用铁皮制作样板，提高钢梁制作精度。

3）放样应根据工艺要求预留焊接收缩等加工余量。