多跨连续大跨度悬挑管桁架施工通病与预防

多跨连续大跨度悬挑管桁架施工通病与预防

史南昌  ,薛瑞  ,龚果  ,孙亮

中国建筑第八工程局有限公司  成都市  610095

摘要:随着科学技术的不断进步和社会经济的蓬勃发展，钢结构被大量应用于各类工业及民用建筑当中，但在应用较多的情况下，质量通病逐渐浮现，并因此引发了数量不少的质量事故，除自然灾害、意外事故以外，大多数事故是责任事故，广泛存在于设计、材料制作、运输、安装和管理等方面。为减少质量通病，提高建筑工程整体质量，预防经济损失严重、社会负面影响强烈、危害大的工程质量事故再次发生，相关单位进行钢结构安装技术经验交流是非常有必要的。本文就结合中国重庆龙兴专业足球场项目屋面悬挑管桁架安装，按照钢结构安装过程和方法分别分析钢结构质量通病的原因和防治措施。

关键词：钢结构；安装质量通病；预防措施；悬挑管桁架

中图分类号：       文献标识码：A       文章编号：

Common faults and prevention of multi-span continuous and long-span cantilevered pipe truss construction

(China Construction Eighth Steel Structure Engineering Co., LTD., Chongqing)

Abstract:Along with the advance of science and technology and the rapid development of social economy, the steel structure is widely applied in all kinds of industrial and civil construction, but in the case of application is more, the quality common fault emerged gradually, and thus led to a number of many quality accidents, in addition to the natural disasters, accidents, most of the accidents are liability accident, It is widely used in design, material manufacture, transportation, installation and management. In order to reduce the common quality faults, improve the overall quality of construction projects, and prevent the recurrence of engineering quality accidents with serious economic losses, strong negative social impact and great harm, it is necessary for relevant units to exchange technical experience of steel structure installation. This paper analyzes the causes and prevention measures of the common quality defects of steel structure according to the installation process and method of the cantilever tube truss of the roof of Chongqing Longxing professional football field project.

Keywords:The steel structure; Installation quality defects;Preventive measures; Cantilevered pipe truss

1  工程概况

重庆龙兴足球场项目钢结构屋盖平面呈椭圆形，建筑投影南北长283m，东西宽252m，钢结构屋面最大高度为59.5m，罩棚悬挑长度约54m～58m。屋盖采用悬挑平面桁架结构加立面单层曲杆，采用圆形钢管和焊接弧形矩管。桁架悬挑端部高度为2.0m,桁架支座处高度约为11m～13m，6.50m标高平衡区钢柱支座及看台柱顶桁架支座为万向铰支座，具体形式见下面图1。

图1 屋面钢结构示意图

径向平面桁架共68榀，因桁架腹杆截面不同将其分为1、2两种，径向桁架总长最长83m，悬挑长度最长为58.3m，钢结构主要由圆管、焊接球组成，杆件连接方式主要为相贯焊，主要材质为Q355B，径向桁架杆件截面信息见表1。

表1径向桁架杆件截面

屋面钢罩棚设置五道环向桁架，提供屋盖的环向刚度，环向桁架分布于屋面径向桁架之间，桁架由圆管组成，连接方式主要为相贯线节点焊接，主要材质为Q355B，最大厚度为22mm，环向桁架杆件截面信息见表2。

表2 环向桁架杆件截面

2  悬挑管桁架施工质量通病概述

随着钢结构大量应用的同时，空间管桁架结构的应用越来越广泛，因其结构复杂、安装精度要求高、跨度大等特点，在桁架的相贯口间隙、分段桁架接头处尺寸、隐蔽焊缝、拼装胎架、桁架安装标高、防腐涂装方面存在较多的质量通病。

3  相贯口间隙控制

3.1  存在的问题

管桁架在拼装过程中，影响相贯口间隙尺寸的因素较多，比如杆件相贯线加工误差、杆件长度加工误差、拼装过程中杆件定位误差、主桁架安装误差等制作安装过程中不可避免会存在的误差。这些单个误差的存在或多个误差的叠加会导致相贯口间隙过大或过小，直接影响到焊接质量及同一节点处的腹杆不能汇交至同一点，产生安全隐患。

3.2  预防措施

针对以上可能存在的影响因素，特提出以下预防措施。

1）工厂在加工杆件时严格控制加工精度，特别要重点控制构件长度、相贯线、圆管圆度等方面的加工精度。构件发到现场后进行进场验收，对不符合规范要求的构件必须整改合格后使用。

2）在桁架拼装过程中，预先在拼装胎架上测放出弦杆的位置，在弦杆上测放出腹杆的中心位置，严格控制弦杆、腹杆安装精度。

3）在主桁架安装时，要严格控制安装精度，特别是次桁架接头处精度，保证桁架对接处桁架杆件的相贯精度。

3.3  处理方法

在施工过程中对已存在的相贯口间隙问题，需要采取必要的补救措施，根据现场施工经验，特总结出以下几条处理措施：

1）对相贯口间隙过小，要在现场进行贯口的切割，留有一定的缝隙保证焊透，打坡口焊接。

2）对相贯口间隙超过10mm，宜更换贯口，更换长度大于500mm，打坡口焊接。

3）对所有更换相贯口位置，当壁厚≥8mm时要求UTⅠ级探伤；当壁厚＜8mm时，要求打坡口焊接，必要时进行探伤检测。

4  分段桁架接头尺寸控制

4.1  存在的问题

管桁架由于跨度大，一般需要分段拼装，在不同的拼装胎架上拼装时，易产生不同的拼装误差，导致分段桁架在对接时接头尺寸存在偏差，给对接施工带来困难。

4.2  处理方法及预防措施

1、拼装时，尽量采取连续拼装，在分段处用连接耳板临时固定，不进行焊接，则会消除接头偏差。

2、因场地限制，有时不能全部连续拼装，必须在不同的拼装胎架上拼装，需控制端部的桁架拼装尺寸，采取措施如下：

1）现场拼装采用如图2所示的拼装定位方法，保证弦杆精确定位。

图2管桁架拼装定位图

2）在焊接时，整体宜对称焊接、从中间向两侧焊接，同一条焊缝宜采取多段对称方法焊接，特别是端部存在自由端的腹杆，以减少焊接变形。

3）对同一胎架上的管桁架，采用多点定位，多处同步起拼等措施，防止误差累计，保证管桁架整体拼装精度。

5  隐蔽焊缝问题

5.1  存在的问题

在管桁架的节点构造中，有间隙节点、搭接节点、部分搭接节点。本工程的管桁架节点大多是搭接节点，如图3所示的一些搭接节点中，存在隐蔽焊缝，正常情况下无法进行焊接，目前现行的相关规范或设计图纸中尚无明确要求搭接节点的隐蔽焊缝可不焊接，因此施工时仍需进行焊接。

图3 管桁架搭接节点样式

5.2  预防措施

在设计管桁架的搭接节点时，不仅需要考虑杆件和节点承载力，还需考虑节点的构造，必须充分考虑隐蔽焊缝的问题，影响到施工的可行性。

在设计时，尽可能考虑采用间隙节点构造。在需要采用搭接节点构造时，首先设计应该考虑隐蔽焊缝在不施焊情况下节点的安全性；如果必须施焊，需避免腹杆之间的连续交错搭接设计，而采用连续顺序搭接设计，尽量减少不可焊接的隐蔽焊缝，同时需在设计图纸中表明必须施焊的搭接节点。

5.3  处理方法

搭接节点隐蔽焊缝必须施焊的情况下，可以采取揭盖法和断管法等方法焊接。

1）如图4所示，在现场采取揭盖的方法进行处理，为了确保节点的焊接质量，相贯隐蔽焊缝焊接后，再将揭盖扣回采取单侧坡口全熔透焊接还原，应注意斜口角度不大于45°，剖开水平长度为一倍管径且不小于150mm，揭盖的断面周长应为管件周长的1/3~1/2.，揭盖位置必须开坡口进行焊接。

图4 揭盖示意图 

2）采用如图5所示的方法进行断管处理，对于无法焊接的被搭接隐蔽焊缝，将搭接管断开大于500mm长的短头，重新焊接被搭接隐蔽焊缝，焊接完成后将断开的搭接管短头焊接到搭接管上，焊缝接口必须打坡口焊接。

图5 断管处理

3）每个拼装班组增加一名焊工，专门负责隐蔽焊缝的焊接，定位一根杆件之后立即进行贯口焊缝的焊接，并且要求施工队设立专人负责检查隐蔽焊缝的焊接问题。

4）对所有揭盖或断管后重新焊接的位置，当壁厚≥8mm时要求UTⅠ级探伤。

6 桁架安装标高控制

6.1  存在的问题

管桁架长度长，跨度大，现场拼装量大，高空对接口多，在其安装过程中标高易出现偏差，标高控制是质量控制的重点，施工时需重点控制支座处标高、支撑处标高、制作及安装的起拱控制等方面。

6.2  处理方法及预防措施

针对本工程桁架安装过程中标高控制方面的问题，特采用下面几种方法进行预防和控制。

1）控制桁架底座预埋件及抗震支座的定位测量精度、桁架临时支撑标高精度、控制桁架拼装精度、控制桁架安装测量精度等串联起来，形成一套闭合的测量系统，并及时调整测量误差，以确保由预埋件开始的桁架安装的标高控制达到设计要求，保证安装质量。

2）桁架安装前，在已调节好的抗震支座上放出桁架轴线。当桁架初步就位后，预先通过图纸计算出桁架上弦杆及下弦杆分段处三维轴线坐标，通过全站仪进行桁架轴线及标高的微调，最终确定桁架的空间位置并加固定位，进行焊接，过程中全程监测，一经发现误差值超过设计要求及时调整。

7  防腐涂装质量

7.1  存在的问题

防腐涂装是钢结构施工的重要部分，钢材锈蚀带来钢构件的截面减损，逐步削弱结构的承载力和可靠度。锈蚀会导致构件过早损坏或需要频繁维修。在本项目施工过程中造成防腐涂装质量问题的有如下几点：

1）涂装前钢材基底处理。

2）涂装遍数少、厚度低，油漆配比不按厂家标准执行。

3）涂刷油漆时空气湿度大，导致防腐涂料吸附力不够。

4）多层涂装时，前一层油漆没有彻底干透就进行下一层油漆涂装。

5）完成喷涂的构件现场保护不好，被二次污染，破环。

7.2  处理方法及预防措施

1）对已锈蚀的钢构件，进行表面清理，用铲、刷、磨等常见工具刷除旧漆膜、打磨掉表面铁锈，清理后的表面要具有明显的金属光泽，如图6所示。

图6 现场油漆基底处理

2）当天使用的涂料应在当天配置，严格按照涂料的使用说明和方法来配比，使用。

3）要有明确、正确的施工工艺，满足设计对涂层遍数和厚度的要求。

4）涂装时的环境温度和相对湿度应符合涂料产品说明书的要求，构件表面有积露时不得涂装，涂装后4h内不得淋雨，涂装表面应均匀，无明显起皱、流挂，附着应良好。

5）涂刷完成的构件要注意成品保护，对于被破坏，污染部分要及时除锈、补漆。

8 结束语

管桁架形式在展馆，体育馆等屋面结构中应用日渐频繁，因其复杂多变、成型美观的结构，超大、超长的外形尺寸，致使加工、安装精度较传统结构要求更高，施工技术难度也倍增。因此，针对本篇文章所提到的关于桁架相贯口间隙、分段桁架接头处尺寸、隐蔽焊缝、桁架安装标高，防腐涂装等方面质量通病的预防措施和处理方法能够为以后类似工程施工提供经验，具有推广借鉴价值。

参考文献

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[6]戚豹.管桁架结构设计与施工[M].北京：中国建筑工业出版社,1970.

第一作者简介：

史南昌（1995.09-），男，大学本科，助理工程师。

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