1 工程概况

某220kV变电站工程，地下1层、地上2层，建筑高度16.1m，建筑面积6818㎡，地下1层为型钢混凝土结构，地上2层为钢结构。其中钢结构梁柱节点采用短梁式全栓接节点，钢柱钢托座与钢梁的腹板及上下翼缘之间通过高强螺栓及连接板连接，高强螺栓均采用10.9级扭剪型高强螺栓，抗滑移系数为0.40。该结构节点安全可靠，符合绿色低碳建造理念，能够满足结构的安全要求，可实现装配式钢结构产业化发展。大部分节点位置高强螺栓多达144套，连接板长度达1.5m，对安装精度要求高，施工难度大。因此，能够改变传统的全栓接梁柱节点施工技术，对装配式钢结构施工有着重要意义。

2 应用背景

建设单位要求钢结构施工，最大限度地减少现场动火作业，提高现场施工安全性，实现装配式钢结构建设。设计单位在初设阶段，建议采用全栓接的钢结构梁柱节点。因此，针对全栓接钢结构梁柱节点对接施工技术进行专项研究及分析，发现主要存在以下施工技术难题。

（1）钢梁对接安装精度要求高。因梁柱节点高强螺栓数量多，连接板较长、较重，钢梁与钢柱钢托座对接时，安装精度要求高，防止部分高强螺栓不能穿过螺栓孔，需要精准定位和调整钢梁位置精度的定位和调整。

（2）钢梁对接位置调整难度大。钢梁临时固定 后，通常钢梁不能一次性与钢柱钢托座对齐，需要对钢梁位置进行微调，才能保证高强螺栓顺利穿过螺栓孔。因钢梁重量较大，如人工直接通过撬棍或倒链调整，施工难度大且存在安全隐患。

3 创新方案

3.1 创新优化设计效果图

本研究在常见的全栓接梁柱节点对接施工方法中，创新性地设计了一种全栓接钢结构梁柱节点对接微调装置，通过全栓接梁柱节点对接微调装置的应用，形成了一种全栓接钢结构梁柱节点对接创新施工技术。

3.2 创新优化设计内容

结合全栓接钢结构梁柱节点对接微调装置的三维效果图，明确具体创新优化设计的相关技术方案如下。

（1）将微调装置搭设在接缝位置处的钢梁顶部，通过支撑卡板卡固在钢梁的上翼板上，在支撑卡板上方中部垂直固定一块L形夹板，L形夹板设置 1组调节螺栓，调节螺栓抵靠在钢托座上，通过拧动螺栓用于钢梁竖向位置的调整。在支撑卡板下方两侧各设置1个夹板，分别在夹板上设置1组调节螺栓，调节螺栓抵靠在钢梁腹板上，通过拧动螺栓用于调节钢梁横向位置，以此满足钢梁上下左右位置微调，以便于螺栓孔能够一次性对齐，方便高强螺栓的穿入，提高钢梁的安装精度，加快施工进度。

（2）为了方便支撑卡板的安拆，支撑卡板由结构 相同的2块挂板拼装而成，2块挂板通过高强连接螺栓连接到一块，通过拧松连接螺栓即可将两侧挂板掰起方便安装拆卸。

（3）上方夹板呈L形，在横板上设置调整螺栓，螺栓延伸至接缝处的钢托座上方，竖板与支撑卡板通过连接螺栓固定在一起。

（4）为了简化横向调节机构和竖向调节机构的操作难度，降低制作成本，横向和竖向调节机构均采用调节螺栓。横向调节螺栓垂直贯穿夹板并与夹板螺纹配合，将调节螺栓抵靠在钢梁的腹板上，竖向调节螺栓垂直贯穿L形夹板并与夹板螺纹配合，将调节螺栓抵靠在接缝处的钢托座上，通过调节螺栓即可对钢梁位置进行微调。

（5）为了提高横向和竖向调节螺栓的稳定性，在对应的夹板板面处均焊接1个固定螺母，横向和竖向调节螺栓分别穿设在对应位置的固定螺母内，既提高调节螺栓的稳定性，又能方便螺栓的拧动。

（6）为了提高支撑卡板的稳定性，防止横向调节机构工作时支撑卡板倾斜，夹板贴设在钢梁上翼板边缘位置。

（7）为了提高夹板与支撑卡板的连接强度，夹板与支撑卡板之间均采用焊接固定，焊缝为一级焊缝。

3.3 可靠性验算

微调装置钢材均采用22mm厚Q345钢板，调节螺栓采用10.9级M30高强螺栓，焊缝采用一级焊缝。钢梁重量在1.5~2.8t。经计算作用在微调装置上的最大荷载28kN，远小于钢板、螺栓及焊缝的强度，验算证明采用的微调装置安全可靠。

3.4 全栓接梁柱节点对接创新施工技术特点

该装置简单、安拆方便，在梁柱节点对接施工时通过拧动对应的调节螺杆可实现钢梁与钢托座螺栓孔的对齐，以便于高强螺栓的安装，改变了操作工人采用撬棍或倒链对钢梁位置进行调整，甚至采用起重机械进行调整的安装方法，节约了机械和劳动力的投入，加快了施工进度，解决了高强螺栓安装精度的问题，在全栓接梁柱节点对接施工过程中起到重要作用。

4 创新优化方案实施

4.1 施工工艺流程

BIM三维深化设计→微调装置加工→钢梁临时固定→安装微调装置→调整钢梁位置→安装腹板及下翼缘连接板→安装腹板及下翼缘处高强螺栓→腹板及下翼缘处高强螺栓初拧→拆除微调装置→安装上翼缘连接板→安装上翼缘处高强螺栓→上翼缘处高强螺栓初拧→先翼缘后腹板顺序所有高强螺栓终拧。在全栓接钢结构梁柱节点对接实施过程中，控制要点如下。

4.1.1 BIM三维深化设计

为了保证钢结构全栓节点的精确度，基于BIM三维可视化技术特性对钢结构全栓节点装置的支撑卡板、夹板、连接螺栓、固定螺母、竖向调节螺栓、横向调节螺栓、钢梁、钢托座构件对进行统一深化优化设计。在满足原钢结构设计标准的前提下，优化钢结构装置中各个构件的空间位置关系，以便于施工。基于BIM三维模型的优化调整，实现全栓接钢结构梁柱节点的装置的最优排布设计。

4.1.2 微调装置加工质量要求

微调装置是由多块钢板焊接及高强螺栓连接组合而成的，钢板、高强螺栓的材质符合国标要求，严格按照深化图的要求加工、焊接和防腐处理，焊条材质满足性能要求，焊缝质量满足一级焊接工艺标准。

4.1.3 钢梁临时固定要求

钢梁在安装就位时，应先使用安装螺栓临时固定。安装螺栓数量应满足规范要求，如临时固定过程中采用冲钉临时固定，冲钉数量也应满足规范要求。施工过程中需注意的严禁采用高强螺栓兼做临时安装螺栓使用。

4.1.4 钢梁位置调整措施

钢梁就位时，采用精密水平仪对钢梁与钢托座高低差进行测量，通过微调装置对钢梁进行微调，确保钢梁与钢托座的中心线及标高一致。

4.1.5 连接板安装要求

因连接板较大、较重，为了确保施工安全性，采用曲臂车进行安装，同时连接板及时采用螺栓固定，防止不慎坠落伤人。

4.1.6 高强螺栓安装要求

施工过程中高强螺栓应自由穿入螺栓孔，严禁强行打入，以防造成高强螺栓的损坏，影响结构的安全性能。高强螺栓安装时，螺母、垫圈及穿入方向应符合规范及图纸要求。

4.1.7 高强螺栓初拧和终拧

高强螺栓的初拧轴力应满足规范和设计要求，螺栓拧紧顺序为先翼缘后腹板。研究采用扭剪型高强螺栓，将梅花卡头拧掉即可完成终拧。

4.2 实施效果

在全栓接钢结构实施过程中，分别从原材、定位、构件安装等全过程对全栓接钢结构梁柱节点对接施工进行技术和质量控制。并在第一根钢梁安装时，利用微调装置调整钢梁进行高强螺栓的安装，发现高强螺栓的穿孔通过率达100%，加快了施工进度，节约了成本，提高了施工安全性，对全栓接梁柱节点对接施工起到重要作用，现场实体效果如图1所示。

图1 现场实体效果

5 创新技术应用优势

（1）微调装置施工简便，安拆方便。支撑卡板由2块带有卡槽的挂板拼装而成，通过高强连接螺栓固定连接，通过拧松连接螺栓即可将两侧挂板掰起，方便安拆。横向调节机构和竖向调节机构均将高强螺栓作为调节螺杆，成本低、操作简单。

（2）解决了安装精度问题。利用微调装置对钢梁位置进行调整再进行高强螺栓的安装，高强螺栓的穿孔通过率达100%，避免了高强螺栓不能穿入、需对螺栓孔进行修正的问题，解决了安装精度问题，提升了安装质量，确保了结构安全性。

（3）加快施工进度，节约成本。施工过程中通过微调装置对钢梁位置进行微调，能够使螺栓孔一次性对齐，改变了操作工人采用撬棍或倒链对钢梁进行调整，甚至采用起重机械对其进行调整的传统施工方法，加快了施工进度，节约了成本，提高了施工安全性。

（4）适用范围广，推广性强。应用的一种全栓接钢结构梁柱节点对接创新施工技术，采用微调装置对钢梁进行微调，施工方便、操作简单，施工安全性高，具有较好的可靠性、经济性，能够满足广泛适用的条件和推广性。

6 结束语

通过大量的技术研讨和重点攻关自主研发了一种创新施工技术，通过实际应用效果验证，该技术在全栓接钢结构建筑项目中具有显著的推广应用价值，目前，已形成了一项《一种装配式钢梁对接位置微调装置》的实用新型专利。