淺談受限空間螺旋鋼樓梯施工技術(shù)

中國建筑第八工程局有限公司 上海 200000

近年來，隨著各地大型公共建筑的崛起，越來越多的異型鋼結(jié)構(gòu)被應(yīng)用到建筑中，其中螺旋鋼樓梯被普遍使用在大型劇院、商場等建筑中。

螺旋鋼樓梯現(xiàn)場安裝有兩大技術(shù)難題，一是螺旋構(gòu)件高空定位問題，二是焊接應(yīng)力和變形控制問題。為保證鋼樓梯施工質(zhì)量及加快施工進(jìn)度，最終采用螺旋鋼構(gòu)高空定位技術(shù)及螺旋鋼構(gòu)焊接變形綜合控制技術(shù)解決以上困難。

目前，該技術(shù)已兩次應(yīng)用于工程實(shí)體當(dāng)中，保證鋼樓梯施工質(zhì)量、縮短工期，應(yīng)用結(jié)果均得到各方的認(rèn)可。

1 技術(shù)特點(diǎn)

1.1 保證質(zhì)量

解決螺旋鋼樓梯定位問題，避免出現(xiàn)安裝尺寸偏差過大現(xiàn)象。同時(shí)可解決螺旋鋼樓梯焊接應(yīng)力和變形問題[1]。

1.2 縮短工期

可實(shí)現(xiàn)螺旋鋼樓梯焊接安裝一次施工成型，提高施工效率。有效的控制焊接應(yīng)力變形，減少不必要的返工。

1.3 節(jié)約成本

節(jié)省維修、返修成本，節(jié)省人工費(fèi)及管理成本。

2 技術(shù)關(guān)鍵

2.1 螺旋構(gòu)件高空定位技術(shù)

主要是利用自制龍門架做可移動(dòng)式胎架，配合吊葫蘆吊裝鋼構(gòu)件，將目標(biāo)點(diǎn)投影的水平位置投放在地面上并做標(biāo)示，利用自制垂直可伸縮不銹鋼立桿，立桿對(duì)準(zhǔn)水平點(diǎn)位，調(diào)好垂直度，利用水準(zhǔn)儀和塔尺測出高程，調(diào)整可伸縮立桿頂端與測量高程一致，從而進(jìn)行空間三維定位。

2.2 鋼結(jié)構(gòu)焊接應(yīng)力和變形控制

鋼結(jié)構(gòu)焊接應(yīng)力和變形控制，主要采取設(shè)計(jì)措施、工藝措施來進(jìn)行控制應(yīng)力和變形。

（1）鋼結(jié)構(gòu)深化設(shè)計(jì)階段，設(shè)計(jì)鋼構(gòu)件時(shí)，預(yù)留收縮量，盡量采用較小的焊縫尺寸，減少不必要的焊縫。盡量采用坡口焊，減少角焊縫。合理安排焊縫位置，焊縫盡可能對(duì)稱于截面中性軸或更接近于中性軸。

（2）鋼結(jié)構(gòu)安裝焊接階段。①采用剛性固定組裝法，即鋼構(gòu)件定位后，利用自制鋼龍門架進(jìn)行剛性固定，構(gòu)件底部設(shè)置18 號(hào)工字鋼做臨時(shí)支柱并牢固固定在樓板上，龍門架兩側(cè)各焊接兩個(gè)鋼管和U 型頂托固定構(gòu)件。確認(rèn)固定牢固后再施焊。②施焊前將構(gòu)件進(jìn)行熱處理。③焊接過程中，兩名焊工同時(shí)對(duì)稱焊接，先施焊完整個(gè)結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)的打底焊，再施焊整個(gè)結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)的填充焊，最后施焊節(jié)點(diǎn)的蓋面焊，使各層應(yīng)力有一個(gè)自由釋放的過程。一層打底焊，為使根部熔透，應(yīng)適當(dāng)采用大電流焊接。一層焊縫焊完后，將其溶渣、飛濺、焊瘤清除干凈，并檢査其焊縫質(zhì)量，待無缺陷后，再焊第二層焊縫，依此類推。嚴(yán)格控制焊接電弧在某一點(diǎn)（處）的停留時(shí)間。兩層間的焊接接頭錯(cuò)開2-3mm，不能重疊。④合理安排焊接順序，由于鋼樓梯的兩端支座的地腳螺栓方便固定構(gòu)件，而中間構(gòu)件懸空難以固定，因此采取從兩端往中間焊接的順序，可抑制變形[2]。

3 施工工藝

3.1 施工流程

第一塊構(gòu)件平面放線定位→第一塊構(gòu)件在支座處固定→第一塊構(gòu)件另一端定位→剛性固定構(gòu)件→預(yù)熱處理→對(duì)稱焊接→第二塊構(gòu)件平面放線→………。

3.2 操作要點(diǎn)

3.2.1 平面放線定位

根據(jù)深化圖紙，將每個(gè)構(gòu)件底部對(duì)應(yīng)的四個(gè)角的平面位置放出，并醒目標(biāo)記在構(gòu)件正下方的樓板上。

3.2.2 構(gòu)件在支座處固定

第一塊構(gòu)件可在支座處可直接放線定位在地腳螺栓上，點(diǎn)焊固定。由于另一端有臨時(shí)柱支撐，后面的構(gòu)件在與前一構(gòu)件連接處也可直接放線定位。

3.2.3 構(gòu)件在另一端定位

將自制的可伸縮不銹鋼垂直立桿根部對(duì)準(zhǔn)構(gòu)件在水平樓板上的點(diǎn)位，根據(jù)水平儀調(diào)整立桿垂直，將塔尺緊挨立桿放置，利用水準(zhǔn)儀抄出構(gòu)件該點(diǎn)位的高程，調(diào)節(jié)可伸縮不銹鋼立桿，使之頂部與該高程齊平，此時(shí)立桿頂中心即為構(gòu)件該點(diǎn)位的空間位置[3]。

3.2.4 剛性固定構(gòu)件

在構(gòu)件的另一端架好龍門架，采用吊葫蘆調(diào)節(jié)構(gòu)件位置使目標(biāo)點(diǎn)落在不銹鋼立桿頂部的中心，保持構(gòu)件不動(dòng)，構(gòu)件正下方放置18 號(hào)工字鋼并調(diào)節(jié)高度，點(diǎn)焊臨時(shí)固定構(gòu)件，同時(shí)調(diào)整龍門架兩側(cè)預(yù)制的四根頂托，擠緊鋼構(gòu)件。

3.2.5 構(gòu)件預(yù)熱處理

采用電加熱器做預(yù)熱處理并配備測溫計(jì)隨時(shí)測量溫度。預(yù)加熱的區(qū)域在焊接坡口兩側(cè)，預(yù)熱寬度為施焊處厚度的1.5 倍以上且不小于100mm，預(yù)熱溫度在焊件的反面測量。

3.2.6 對(duì)稱焊接

兩名焊工同時(shí)對(duì)稱焊接，先施焊完整個(gè)結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)的打底焊，再施焊整個(gè)結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)的填充焊，最后施焊節(jié)點(diǎn)的蓋面焊，使各層應(yīng)力有一個(gè)自由釋放的過程。一層打底焊，為使根部熔透，應(yīng)適當(dāng)采用大電流焊接。一層焊縫焊完后，將其溶渣、飛濺、焊瘤清除干凈，并檢査其焊縫質(zhì)量，待無缺陷后，再焊第二層焊縫，依此類推。嚴(yán)格控制焊接電弧在某一點(diǎn)（處）的停留時(shí)間。兩層間的焊接接頭錯(cuò)開2-3mm，不能重疊。

受限空間螺旋鋼樓梯安裝技術(shù)對(duì)于房屋建筑工程螺旋鋼樓梯的施工質(zhì)量控制方面及縮短工期方面起到了推動(dòng)作用。其多項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)及產(chǎn)生的多項(xiàng)效益得到參建單位及社會(huì)一致認(rèn)可。

4 結(jié)語

綜合考慮了施工工期、成本及鋼結(jié)構(gòu)的實(shí)體質(zhì)量問題，自制垂直可伸縮立桿以進(jìn)行三維空間定位，系統(tǒng)研究了鋼結(jié)構(gòu)的材料性能，焊接應(yīng)力產(chǎn)生原因及影響因素，總結(jié)了一系列控制焊接應(yīng)力和變形的措施，成功完成螺旋鋼樓梯的焊接安裝。