钢结构铰支座施工工法

钢结构球型铰支座施工工法

大连三川建设集团股份有限公司孙辉梁伟刘殿明孙强范玉铎

钢结构球型铰支座施工工法

大连三川建设集团股份有限公司

孙辉梁伟刘殿明孙强范玉铎

1 前言

钢结构铰支座的施工质量直接影响到钢结构整体的安全。随着建筑技术的发展，对钢结构基础的施工质量、环保要求也越来越高，需要选用更加优良的材料，采用先进的施工工艺，以保证建筑物的安全性和使用功能。

钢结构球型铰支座是一项新型技术工艺，与同类支座相比，具有施工简便、用钢量少体积小、制造成本低、安全性能好、注重环保等优点。随着球型铰支座的逐步推广应用，在施工中不断摸索、改进，总结该项施工技术，我们形成了钢结构球型铰支座施工工法。

图1：铰支座安装

2 工法特点

球型支座由上、下支座板、不锈钢板、中间球冠衬板、平面聚四氟乙烯滑板，球面聚四氟乙烯滑板等组成(图2)。球型支座通过球冠衬板与球面聚四氟乙烯板之间的滑动完成支点的转动过程，因而有转动灵活，适用转角等优点，可以释放钢结构卸载时应力、地震、温度变形应力。球型铰支座与其他铰支座相比有如下特点：

球型支座通过球面传力，不出现力的缩颈现象，作用在预埋件上的反力比较均匀

球型支座通过球面聚四氟乙烯板的滑动来实现支座的转动过程，转动力矩小，而且转动力矩只与支座球面半径及四氟板摩擦系数有关，与支座转角大小无关，因此特别适用于大跨度钢结构的使用要求。

球型支座各向转动性能一致，适用于跨度大、钢结构空间双曲等不规则结构致使各方向均有转角变位的结构支承。

球型支座不用橡胶承压，不存在橡胶老化对支座转动性能的影响，特别适用于低温地区。球型支座在传递结构荷载过程中不受橡胶允许承压的制约，与盆式支座相比，其单位面积承载能力大，支座体积小，可减小支座底面积。

图2：球型支座

3 适用范围

本工法适用于大跨度空间结构如网架，桁架，连廊，膜结构，钢屋盖等钢结构建筑及大跨度桥梁工程等。

4 工艺原理

该项施工技术是滑动支座通过球面聚四氟乙烯板的滑动来实现支座的转动过程，转动力矩小，而且转动力矩只与支座球面半径及聚四氟乙烯板的摩擦系数有关，与支座转角大小无关。其用钢量少体积小，制造成品相对较低，具有万向转动万向承载多向位移等其它类型支座所无法比拟的优点，而且采用抗拉、抗剪的特殊结构，具有能抗地震烈度9度的能力，可有效的解决钢结构抗震问题、复杂结构施工问题。球型铰支座主要性能指标如下：

1、可承受竖向载荷；

2、具有抗竖向拉力的性能，保证竖向地震时上下结构不脱节；

3、具有抗水平力的性能，保证水平地震时结构不脱落；

4、可适应径向、环向的位移要求；

5、可适应任意方向的转角要求；

6、减震支座具有良好的减震性能；

7、支座通过球面传力，不出现力的缩颈现象，作用在上、下结构的反力比较均匀；

8、支座不用橡胶承压，不存在橡胶老化对支座的影响，使用寿命长。

5 施工工艺及操作要点

工艺流程

图钢结构铰支座施工工艺流程图

操作要点

(1)支座在安装前方可开箱，并检查支座各部件及装箱清单。支座安装前不得随意拆缷支座。

(2)先在预埋件顶板上画一“十”字格，然后在成品支座顶板及底板也分别画一“十”字格，作为支座安装的基线。

(3)支座安装前必须将上盖与下底座的连接件安装好。待支座安装就位完成后拆除临时连接件，使支座能自由转动。

图3：钢结构安装时固定好支座连接板

(4)当支座吊装到位后，用仪器量测支座安装的位置，微调使之到设计坐标位置，保证支座中心线与上、下结构安装线相重合。上、下部结构与支座连接的连接板应平整，并应刨平，除锈等级应达到等级。连接板与预埋板应平行，四角和中心相对误差小于﹪，且应小于。标高绝对误差小于3mm。安装误差须严格控制，否则产生难以预料的巨大安装应力。

(5)为消除温度应力对上部钢结构的影响，支座安装后先不与预埋板进行完全焊接，待所有结构安装完成后再进行最终焊接。

(6)钢结构整体安装完成，卸载前将上下连接板拆除。

图4：支座上下连接板拆除

6 材料与设备

根据本工程施工特点，现场投入以下施工机具及材料进行钢结构铰支座施工，详见表6-1。

表6-1 施工材料、机械、设备

序号机械设备名称规格型号备注

125t汽车吊QY-25

2二氧化碳焊机CPXS-500

3直流焊机ZX7-400

4角向砂轮机JB1193-71

5火焰喷枪SQP-1

6全站仪TC2000

7经纬仪J2级

8水准仪DS1级

9钢卷尺

10墨斗

11水平尺

12角尺

13扁钢-10mm

7 质量控制

原材料质量控制

原材料采购和进场质量控制必须严格按ISO9001质量体系程序和设计要求，依据受控的质量手册、程序文件、作业指导书进行原材料采购和质量控制，确保各种原辅材料满足工程设计要求及加工制作的进度要求。

(1)支座附件是否齐垒。如产品合格证，装箱单等。

(2)检查外观：支座是否清洁，防腐保护层是否脱落，有无破损，钢件是否锈蚀。

(3)核定铭牌，确认牌上内容与设计要求是否一致。支座的位移指针及标尺是否完好，预置的位移值要与设计值相符。

现场安装精度质量控制

(1)所有的测量器具和测量仪器，按照ISO9002标准体系的要求，经过国家技术监督局授权的计量检定单位进行检定、校准，并在有效使用期限以内使用，在施工中所使用的仪器必须保证精度的要求。

(2)测量作业人员持证上岗，测量技术人员具备中级职称以上的资质证书，所有的测量人员具备场馆的施工测量经验。

(3)各控制点应分布均匀，并定期进行复测，以确保控制点的精度。

(4)施工中放样有必要的检核，执行测量任务单三级审核制度，严格履行资料、数据的复核、校对程序，保证测量数据的准确性。

(5)规范工序间的测量中间交接，测量标志、资料的交接，施工单位在收到上道工序的测量成果后，应在项目部测量管理人员的见证下检查成果，检查符合精度要求后方可签收。

焊接质量控制

（1）焊工必须持有效证件上岗，施焊前进行相应培训。

（2）焊接前必须编制合理的焊接工艺和焊接顺序；严格按焊接工艺进行焊接。

（3）焊接时实施多人对称反向焊接，最大限度减少焊接变形。

（4）严格按设计要求进行焊缝尺寸控制，不任意加大或减小焊缝的高度和宽度。

（5）焊接前将焊接区边缘30～50mm内的铁锈、毛刺、污垢等清除干净，以减少产生焊接气孔等缺陷的因素。

（6）焊后应清理焊缝表面的溶渣及两侧飞溅物，检查焊缝外观质量，检查合格后，再进行下道工序。

（7）外观质量检查标准应符合《钢结构工程施工质量验收规范》（GB50205-2001）及《建筑钢