张海礁，王晓科，胡毅，蒋周，柯旺，陈旭明，郑利明
中冶（上海）钢结构科技有限公司 上海 200000
摘要：国家雪车雪橇中心结束区钢结构工程造型独特，外围采用V型钢柱结构，且相邻V型柱单元呈曲面造型。本文从V型柱节点设计、安装、质量要求等多方面对结束区空间曲面V型柱实施方法进行了详细的阐述，保证了复杂曲面V型柱钢结构整体安装质量及精度，为其它类似工程V型柱钢结构安装积累了宝贵经验。
关键词：钢结构 空间曲面 V型柱 施工技术
1.结束区V型柱概况
结束区V型柱分布在东侧，最大长度11.77m，规格截面为402*20mm圆管和299*20mm圆管，共计22根。相邻V型柱两两相连，上部与屋面钢梁连接，下部与钢梁牛腿或基础相连，连接节点均为固定销轴节点或滑板支座销轴节点，相邻V型柱上下节点均不共面，整体完成面呈扭曲型，根据其特殊的结构形式、施工工期及要求极高的安装精度要求，同时考虑到V型柱安装的施工难度，为了保证施工安全、提高施工质量、加快施工进度、减少施工成本，经多个施工方案对比分析，采用“柱脚支座散件安装，上部支座整体安装”的施工方式进行安装。
图1 结束V型柱布置图及轴测图
2.施工难点
（1）V型柱上部支座与钢梁连接，节点板大于钢梁下翼缘，节点连接难度大。
应对措施：根据不同节点的不同施工用途，选用悬挑梁固定节点、滑板支座节点、支座固定节点不同施工节点，通过加大钢梁下翼缘连接板扩大节点的方式使节点在满足设计要求的同时，节点可以安全、可靠的连接。
（2）V型柱上下支座销轴连接节点，涉及到两侧单根V型柱及支座本身配套匹配精度，加工要求高，工厂组装难度大。
应对措施：V柱上端节点为3+2型插板，下节点为2+2+1型插板，工厂在支座零件板加工完毕后组装时，通过V柱插板间距精度要求不变，支座插板间距允许正公差，避免负公差的方式，在满足设计、规范要求的前提下，为现场钢结构安装创造有利条件。
3.V型柱节点连接形式
结束区东区外侧V型柱上部分为两种节点形式：滑动支座和固定支座，下部节点形式为固定支座节点。上部滑动支座节点采用滑板支座，与悬挑钢梁下翼缘垂直连接，下翼缘与支座连接处替换为与支座底板大小、板厚、材质相同的钢板，替换后的钢板与梁翼缘等强焊接，滑动支座采用非常规的滑板支座，支座通过四周封闭的滑动槽以及内部钢板配合聚四氟乙烯板起到滑动作用效果，V型柱通过插板与支座连接，V柱端采用双插板贯入式连接形式，支座端插板与支座连接板采用3+2形式通过销轴进行连接，3+2型连接板即：支座3块连接耳板，V型柱两块连接耳板，通过销轴连接共同作用形成。考虑相邻V型柱不共面，两侧支座连接板无法共用一块整版连接，故采用中间增加立板的方式，通过单独调整两侧耳板角度与V型柱端销轴完美连接。V型柱上部固定支座除减少滑板支座内部构造外，其它均相同。
图2 V型柱上部滑板支座节点及下部固定支座节点
4.V型柱安装顺序
V型柱安装顺序：①、根据钢结构施工进度进行V型柱埋件预埋；②、将V型柱和滑板支座在地面进行整体拼装，拼装完毕后采用钢板条进行加固，防止支座与V型柱相对位置关系偏移。③、拼装完毕的型柱采用扁担进行整体吊装，吊装前需对悬挑钢梁空间定位进行测量，以确保V型柱上部钢结构节点安装就位时位置准确，便于后续支座底板与悬挑钢梁能够及时焊接，钢结构吊装就位松钩后，两侧V型柱选用手拉葫芦进行临时固定在对应位置上部悬挑钢梁上。④、整体拼装下部V型柱及支座节点，进行整体安装，拼装完毕后用钢板条进行可靠连接固定。⑤、下部V型柱整体吊装，安装前根据理论坐标测量定位支座板安装精确位置，安装时，先就位支座板，然后适当的调整上下部分V型柱的角度，确保V型柱圆管对接口位置平整、圆管未出现折线情况，且对接口间隙小于20mm。⑥、V型柱下部支座节点焊接时，需要严格按照多层多道进行焊接、两名工人对称焊接、焊前支座耳板临时加固等原则进行焊接，避免出现支座焊接完毕后偏移或耳板变形导致销轴破环等质量问题发生。
5.V型柱工厂加工精度控制
V型柱上部滑板支座工厂组装精度要求高，考虑内部聚四氟乙烯焊接影响，故支座组装焊接顺序有严格要求，加工组装顺序如下：
①、加工厂用60mm钢板机加工L型挡板，45°破口组装焊接成U型件。
②、其次加工支座耳板及底板，耳板销轴孔加工精度要求：偏差≤2mm，加工完毕后的零件组装时应先焊接中间位置耳板，检查合格后再焊接两侧耳板及加劲板，焊接时应采用多层多道焊接、焊接时设置临时加固措施，避免焊接及变形，同时焊接前需进行预拼装，保证销轴自由穿过销轴孔。
③、焊接完毕24小时后，将焊接完毕的U型底板与焊接完毕的支座同聚四氟乙烯板组装成整体，同时需检查确保安装聚四氟乙烯的支座，在少许外力作用下可以滑动后，进行U型件补档L型件焊接，滑板支座焊接后，需用千斤顶施加外力保证组装完毕的支座能够自由滑动。
④、V型柱上部固定支座节点组装焊接滑动槽相关部份外，其它加工要求同滑板支座。
V型柱下部支座散件组装后发现场，具体要求有两点：①、销轴孔加工精度要求：偏差≤2mm。②、两侧耳板加工完毕后进行组装，组装时用销轴预拼装，拼装后采用钢板条焊接加固，防止运输变形。
图5 V型柱下部固定销轴支座
6.实施效果
结束区东侧V型柱钢结构从深化阶段开始，进行节点优化，同时在工厂采用支座组装技术及现场采用V型柱安装施工技术，保证了异性曲面高精度V型柱安装的顺利实施，节约了施工成本，保证了钢结构施工质量，为类似曲面V型柱安装提供了有力保障，最终结束区钢结构顺利实施完毕，并如期完成，达到了V型柱精确安装的预期效果。
7.结束语
结束区东侧空间曲面V型柱构造施工难题，通过钢结构前期准备阶段的节点优化，支座加工工艺的精细研究、V型柱圆管的合理分段、构件加工的质量控制等技术措施得以解决。实现了空间曲面V型柱销轴节点设计阶段预判的安装零误差的施工技术要求，经全站仪测量V型柱钢结构安装完毕后各坐标值均满足设计和规范要求，同时保证了钢结构施工质量和工程进度，得到业主、监理及各位专家的高度评价，取得了良好效果。
参考文献
[1]钢结构焊接规范 GB50661-2011
[2]钢结构工程施工规范 GB50755-2012
[3] 钢结构工程施工质量验收规范 GB50205-2001