马拉维国际会议中心项目钢结构施工技术

顾亚君

（上海建工集团股份有限公司海外事业部，上海 200032）

一、工程概况

（一）项目总述

马拉维国际会议中心位于马拉维共和国首都利隆圭，分为会议中心、宴会厅、配套宾馆等几个部分。建筑面积33687平方米，基础为桩基独立承台，上部为现浇框架钢筋混凝土结构。会议中心屋面采用了钢结构桁架的结构形式。在会议中心和宴会厅屋面上方采用了钢结构框架作为装饰结构。本工程钢结构总重量约1200吨。会议中心桁架结构形式见图1、屋面装饰钢结构实景见图2。

图1 会议中心屋面钢结构三维图

图2 屋面装饰钢结构实景图

（二）钢结构概况

本工程钢结构主要分为装饰构架和会议中心屋面两部分。屋面装饰构架采用钢管柱加H型钢梁的框架结构，结构形式相对简单。会议中心屋面桁架采用倒三角结构形式，桁架最大高度3.1m，宽度2.6m，最大跨度41.5m，单件最大重量约25吨，桁架支座安装高度11.5m。桁架采用钢管进行制作，所有连接节点均采用焊接连接节点。

二、施工难点

（一）钢结构形式主要为三维空间管桁架形式，结构形式复杂，很多位置为六根次管与主管同一部位、不同角度连接。对精度和质量的控制比较困难。所有钢管焊口均为相贯线焊口，加工精度要求高。

（二）构件采用集装箱运输，构件长度受到限制，造成现场拼装焊接工作量大，焊缝质量控制成为关键工作。

（三）工程地处非洲内陆国家，当地建设资源匮乏，缺少大型起重设备。

图3 钢结构桁架加工主要工艺流程图

三、总体施工方案的选择

根据以上工程特点难点，结合工程地处非洲现实情况，针对三维空间管桁架的结构形式，采用CAD/CAM集成技术作为管桁架结构制作加工工艺，以相贯线切割为重点，提高加工精度，保证加工质量。

针对运输长度的限制，对于管桁架构件采用工厂制作，预拼装检验合格后拆卸成散件装箱运输，现场再次拼装、焊接的施工方法。

针对当地建筑市场起重设备缺乏的现实，结合项目已经有的吊装条件，选择土建施工塔机以及小型汽车吊辅助分段安装的吊装方法，完成大跨度桁架以及所有屋面装饰构架的安装。

四、钢结构制作工艺

本工程主要构件的主要结构形式为焊接H型钢梁、钢管柱及钢管桁架三种，难度较大的是钢管桁架构件加工。

钢结构桁架加工主要工艺流程：

钢管桁架在加工制作前，采用Xsteel程序进行建模，出具杆件详图及加工数据文件。根据程序提供的数据文件及加工清单，采用多功能数控相贯线切割机进行钢管相贯线加工。构件一次加工后进行桁架整体预拼装，桁架工厂整体预拼装形式见图4。

五、钢结构安装工艺

（一）安装方案选择

（二）施工机械选择

根据施工总体安排，现场设置一台C6020塔式起重机和一台25吨汽车吊。塔吊设置在会议中心和宴会厅中间位置。

（三）钢结构吊装

1 构件吊装分段

根据运输条件，所有长度超过12m的构件均分段，散件运输至施工现场后进行拼装焊接。

2 吊装区域划分

根据施工总体安排，现场吊装可按照吊装机械的不同使用情况分为塔吊吊装区域、汽车吊吊装区域、自治拔杆吊装区域。

3 构件吊装工艺

（1）会议中心桁架的安装

由于桁架的长度41.5m，单件重量25吨，故不能采用现有的吊装设备进行吊装。在安装过程中采用现场搭设承重脚手架，在承重平台进行二次拼装、焊接、节点涂装工作。现场搭设承重脚手架形式见图5。

（2）会议中心屋面装饰构架的安装

该部分构件在塔吊吊装作业范围内且满足起重量要求的，用塔吊进行吊装。塔吊工作半径范围外的，用汽车吊及自制拔杆进行吊装。

（四）施工安全措施

会议中心构件全部在搭设的脚手架平台上进行安装，安全能够得到保障。屋面构件安装过程中，登高采用防坠绳、防坠器确保登高人员的安全。焊接过程采用自制吊笼作为焊接操作平台，保障施工安全。

（五）承重脚手架验算

钢管脚手架的计算参照《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》。计算的脚手架为双排脚手架，立杆采用单立管。搭设尺寸为：立杆的纵距1米，立杆的横距1米，立杆的步距1.8米，脚手板共铺设1层。施工均布荷载为3.0kN/m2。

大横杆强度验算选择支座弯矩和跨中弯矩的最大值进行强度验算：

σ=0.182×106/5080.0

=35.8N/mm2<205.0N/mm2，满足要求

大横杆挠度验算选择三跨连续梁均布荷载作用下的最大挠度：

V=（0.677×0.155+0.990×1.000）×1000.04/（100×2.06×105×21900.0）=0.43mm<6.6mm ，满足要求

小横杆抗弯强度计算选择小横杆自重均布荷载与荷载的计算值最不利分配的弯矩和：

=0.392×106/5080.0

=77.1N/mm2<205.0N/mm2，满足要求

小横杆最大挠度考虑为小横杆自重均布荷载与荷载的计算值最不利分配的挠度和

扣件抗滑力R=1.4×0.038+1.4×0.175+1.6×1.500=2.698kN单扣件抗滑承载力满足要求。

立杆稳定性按照不考虑风荷载时，立杆的稳定性计算 σ=40.9 N/mm2<205.00N/mm2，满足要求。

（六） 焊接质量控制

根据运输条件，构件在厂内分段制作，现场拼装、组装、焊接。本工程钢桁架焊接特点与难点有：主桁架跨度大、钢管管径大、管壁厚、焊接量大、焊接变形难以控制；焊缝均为单面焊，焊接位置复杂。

图4 桁架工厂预拼装实景图

图5 会议中心承重脚手架示意图

针对以上特点与难点，采取以下措施进行施焊，以控制焊接质量：

1 采用合理的安装、焊接顺序。先将主弦杆接长至设计尺寸后进行焊接，再安装桁架腹杆，使其可自由收缩，这样既可减小应力，又可保证精度。

2 主弦管管径大，每个管口由两名焊工同时同步对称焊接，采用多层多道焊，以防发生角变形。腹杆与弦杆的对接或相贯焊缝由多名焊工由中间往两端对称施焊，以防发生扭曲等变形。

3 采用合理的焊接工艺参数焊接时，控制线能量。要求焊工采用的焊接工艺参数尽可能一致。由于现场大多数为全位置焊缝，焊接难度大，对焊工的技能要求高。焊工不仅要持证，且必须通过现场模拟考试方可上岗。

表1

4 焊接设备检查处于良好状态。加强焊接材料管理。焊接材料严格按规定保管、烘烤、发放。

5 加强工序管理。正式焊接前，分别对装配质量、坡口清理、临时支撑或固定设施、预热、焊条烘烤等焊前准备工作逐项确认。

6 露天作业，做好防风防雨措施。

结语

本工程针对非洲地区的施工条件，采取高空散装的施工方法，取得了良好的施工效果。通过项目体精心组织施工，严格质量控制，不但提前交付外方投入使用，而且质量也达到了国家优质工程的标准，入围2103年国家优质工程奖。结合当地情况，通过马拉维钢结构加工制作及安装施工技术的研究与实践，我们也获取了很多在非洲地区施工的宝贵经验。

[1]关长参.简讯[J].材料工程，1980（02）.