中国建筑第五工程局有限公司 梁壮、尚建飞、曾佳、罗丹
摘 要：钢结构的旋转楼梯的工程一直是钢结构工程的制作难点,针对大型复杂钢结构的梯子的制作工程专用的旋转工艺,通过钢结构楼梯的材料特殊性,确保了旋转梁和旋转梯的制作和控制尺寸,同时旋转梯对焊接的控制质量,满足设计和施工规范要求,并保证质量和安全,一直以来收到良好的经济社会效果。
关键词：钢结构；旋转楼梯；复杂施工技术
随着钢结构在我国装修工程上的广泛使用,从而为钢结构建筑的建造树立了高标准,特别是高档办公楼、国家展览中心、休闲娱乐中心等常见螺旋桨旋转楼梯,其中钢结构楼梯线性结构,更好、更能容易的氛围,为广大用户所青睐。通常在建筑内部发现的旋转楼梯主要是混凝土结构，现场支模、现浇即可，但其外观不如钢结构梯轻巧美观。
一、复杂钢结构简述
时代不断发展，普通建筑造型已经不能满足人民对建筑审美要求，各种复杂建筑造型应运而生；这些复杂建筑造型需要用钢结构来实现，复杂钢结构在施工过程中，具有作业面大，存在很多专业交叉作业的特点。
二、结合案例阐述复杂钢结构旋转梯的施工技术
某大型复杂钢结构旋转梯位于该市报社大楼与传媒办公大楼之间，在8.9m标高处与通往电台大楼的钢结构吊桥相接，最大旋转半径7.35m，高9.1m，旋转角度570°，主梁由2条截面400×200的箱型梁盘旋而成。该大型复杂钢结构旋转梯因梯梁是空间立体结构，为螺线型，车间很难控制梯梁的空间立体形位公差，因此钢结构旋转楼梯的制作施工一直成为施工的难点。
（一）旋转梁制作及尺寸控制
考虑旋梯的造型美观，设计人员利用4条轴线柱伸出7条钢结构牛腿用以支承整个旋梯，且钢牛腿与旋梯梁巧妙地结合成一个整体。因此，旋转箱型梁制作时的尺寸偏差控制与牛腿在施工时的位置尺寸偏差控制是影响整个旋梯制作与施工质量的关键，同时也影响旋梯的整体观感效果。
（二）旋转梯分段制作
该旋梯旋转半径大、高度高，如果采取在工厂整体制作，运输到现场进行整体吊装，可以在一定程度上保证整个钢梯的尺寸控制要求，但会给运输与吊装带来相当大的难度，因此采取整体旋梯分段制作，分段运输到现场施工的方案。根据旋梯以一定半径旋转的特点，以14圆周为单元对整个旋梯进行分割，共分为8段，如图1所示。以同一坡度旋转的部分（图1中第2～6段）做成标准段（图中第7、8段为水平段），这样减少了制作放样的工作量，也便于构件的运输与施工。
（三）旋转斜段胎架制作
⑴先在地上铺上平台钢板，根据设计图纸，以旋梯的旋转半径为半径在钢板上画出外侧梁与内侧梁在水平方向的14投影定位圆，在定位圆上每15°位置标出水平尺寸控制点。
⑵同样在15°位置布置胎架槽钢立柱（与尺寸控制点错开），必须焊接牢固并确保垂直（用水平尺测量），防止制作过程中变形引起控制尺寸的变化。⑶用水平仪在立柱上测出基准水平面，根据设计尺寸计算出每15°的高差为305mm，胎架1~7托梁面标高分别为±0.00，0.305，0.61，0.915，1.22，1.525，1.83（m）（如图2）。在立柱上标出高差线，再在每组立柱的高差线位置焊接水平托梁，用以控制水平方向的尺寸，保证箱梁的上下翼缘板在一个圆滑的旋转斜面上，并满足设计高差要求。
（四）旋转梯放样下料
⑴确定立体螺旋弧的半径用重锤把水平投影圆引至胎架水平托梁上，在托梁上的螺旋内圆内圆弧上量出弧长L=3000mm及相应拱高h=229mm。根据R内2=（R内-h）2+L2，计算得出立体螺旋弧的半径R内=5027mm，同样可算得外圈外弧半径R外=7369mm。
⑵根据螺旋弧的半径，用样板纸放出内外旋转梁的上下翼缘板的样板，并摆上胎架核。如弧度不满足要求则必须局部修整和重新放样。
⑶放样后，用数控仿形切割机进行材料切割，以减少下料误差与钢板的变形。
⑷腹板为规则长方形，故只需根据箱梁高度下料即可。
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（五）旋转梯组装
⑴先把经过整形的下翼缘板点焊定位在胎架上，用重锤校核弧度位置，使其与水平投影吻合。
⑵根据旋梯的斜度（内圈13.09°、外圈9.08°），用卷板机把腹板卷成一定角度与弧度的螺旋状。
⑶把腹板沿着下翼缘板组焊在胎架上，组焊时一定要确保腹板处于垂直，必要时在箱梁内部增加辅助支撑，最后盖上上翼缘板，这样就形成了一条螺旋状的箱型梁。
（六）旋转梯焊接质量控制
⑴焊接前焊接人员必须熟悉图纸，进行焊接工艺技术交底。施焊前应检查焊工合格证有效期限，证明焊工所能承担的焊接工作。
⑵焊接材料应按施工图纸的要求选用，其性能和质量必须符合国家和行业标准的规定，并应具有质量证明书。焊条按设计要求选用，施焊前经过烘焙。严禁使用药皮脱落、焊芯生锈的焊条；焊条烘焙后放入保温桶内，随用随取。
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⑶选择合适的焊接工艺、焊条工艺、焊条直径、焊接电流、焊接速度和焊接电弧长度。
⑷清理焊口：焊前检查坡口、组装间隙是否符合要求，定位焊是否牢固，焊缝周围不得有油污、锈物。
⑸根据焊件厚度确定焊接角度，焊条与焊接前进方向的夹角为60°~75°；焊条与焊件的夹角则当两焊件厚度相等时为45°，若厚度不等则焊条与较厚焊件一侧夹角应大于焊条与较薄焊件一侧夹角。
⑹整条焊缝焊完后清除熔渣，经焊缝检验合格后方可移位继续焊接。为避免出现焊缝长宽、宽度、厚度不足，中心线偏离，弯折等偏差，应严格控制焊接部位的相对位置尺寸，合格后方准焊接并精心操作。2011年9月第9期广东土木与建筑SEP2011No．
⑺内、外圈旋转梁全部组装好后，用临时支撑把内外圈梁连接成一整体，以减少焊接时的形位变形。加临时支撑时要随时用重锤复核箱梁的弧形线是否与标准水平投影圆重合及左右腹板是否垂直，如有变化则及时调整。
⑻正式焊接时要采取分段焊接的原则，以免因局部焊接温度过高而引起箱梁扭曲变形。
（七）旋转梯构件制作尺寸控制要点
⑴胎架必须稳固，能承受所有钢构件的重量而不变形、歪斜，胎架立柱要保证垂直。
⑵架上的高差线必须采取水平仪或水平管进行测量，确保基准线准确。
⑶用重锤检查箱梁弧形线的偏差时，不得开风扇，现场风大时不能进行该项检查。
⑷组装或焊接时要随时注意检查箱梁的位置及形状尺寸偏差，超出规范要求时应及时采取调整措施。
⑸牛腿必须与相应旋转梁同时制作，牛腿左右必须确保水平。
（八）旋转梯施工及尺寸控制
1、放线
⑴按照图3的方法放线，用细钢丝放出轴线a、b，并用花篮螺丝收紧定位在相应轴线柱子上，调整轴线a、b使之互成垂直平分线。
⑵以轴线交点在地面的投影点为圆心，在地面画出螺旋梁内圈水平投影圆。
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⑶用水平仪配合钢卷尺在轴线柱上找出各牛腿面的标高线，牛腿1~7面标高分别为-0.25，1.427，3.257，5.087，6.917，8.747，8.9（m），再用经纬仪或重锤把轴线引至相应牛腿面标高线处。
2、旋转梯施工
⑴先测量牛腿与轴线柱接合面到螺旋梁内圈水平投影圆的最短距离（因考虑土建轴线柱的施工误差，在加工时各牛腿总长度留有100mm加工余量），按照所测得尺寸确定相应牛腿下料长度尺寸。用经纬仪、钢卷尺测量工具测量各牛腿长度，牛腿1~7分别为3050，3062，3065，3030，3075，3060，3160mm。
⑵牛腿定位安装时，牛腿一端加支撑，另一端在轴线柱侧面焊接托板定位，使牛腿面与其所放标高线重合，调整牛腿位置，一方面使牛腿垂直中线与轴线重合，另一方面牛腿螺旋梁内圈端与螺旋梁内圈水平投影圆重合。
⑶牛腿安装焊接完成后进行组合螺旋梁的吊装，螺旋梁吊装定位后在外圈梁下加支撑托住，以免因重力作用使外圈梁下坠而使踏步面产生水平偏差。
3、旋转梯构件施工尺寸控制要点
⑴放轴线时，因轴线柱的施工误差，不能以柱的宽度中线为基准，必须进行适当调整，尽可能满足牛腿与预埋件的安装位置要求，并使两条轴线互相达到垂直平分的要求。
⑵大风时不能使用重锤进行引线、复核尺寸，而应使用经纬仪。
⑶牛腿支撑和托板必须等安装焊接完成后方可拆除。
结语
复杂钢结构旋转梯的施工技术研究，有助于提前发现旋转梯施工过程的各种问题，并研究相应的解决方案，为顺利、及时完成施工做好充分的准备。对工程的施工技术研究，体现了以保证钢结构质量为前提，采取科学的方法，先进的管理，优化的配置，完善的措施，实现既定目标。
参考文献
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[2]曾广中.复杂钢结构旋转梯制作施工技术[J].广东土木与建筑,2011,18(9):33-35.
[3]刘艳华,文华明,吴立忠,等.重型钢箱梁式旋转楼梯的制作与安装[J].建筑施工,2017,39(4):495-497.