大型鋼結構安裝技術研究

楊紅林

摘要：伴隨著當前我國社會發(fā)展需要和經(jīng)濟實力的進一步增強，大型鋼結構的應用越來越廣泛，本文總結了鋼結構的安裝方法，系統(tǒng)的闡述了鋼結構的連接方式和鋼結構工程安裝施工質量控制要點，為類似工程提供參考和借鑒。

關鍵詞：鋼結構；安裝； 控制

一、概述

大型鋼結構是一個生命力極為活躍的結構領域，依靠其不斷推陳出新的結構形式以滿足國民日益增長的物質、精神需要。隨著一批大型鋼結構公共建筑（如大劇院、體育館、展覽館、超級市場、車站、航站樓、廠房等）的創(chuàng)新新建以及新材料、新工藝、新技術的使用帶來了鋼結構施工技術的不斷革新，成為體現(xiàn)國家建筑科技綜合實力的一桿標尺。

大型鋼結構的安裝就是使用施工工藝使其到達設計位置，實現(xiàn)其使用功能。如何選擇大型鋼結構的安裝方法應綜合考慮結構的受力特性、構造特點（包括結構選型、鋼結構的剛度、外形特點、支持形式、支座構造等）、施工技術條件、設備資源配置等情況，爭取在滿足質量、安全、進度的前提下取得最優(yōu)化的經(jīng)濟效益。

二、鋼結構安裝方法

目前國內大型鋼結構安裝的方法主要有如下七種：高空散裝法、分條或分塊安裝法、高空滑移法、整體提升法、整體吊裝法、整體頂升法、折疊展開法。

1、高空散裝法

高空散拼法是指將在工廠加工完成的桿件運至現(xiàn)場、運用人力或吊裝設備將其吊至高空后在設計位置完成所有的組裝、拼裝工作。采用該法安裝，腳手架用量大，高空作業(yè)量較多，工期較長，且需要較大場內用地，技術上亦有一定難度。

江蘇鹽城站站房屋蓋結構采用的是大跨度網(wǎng)架結構，如圖1所示，網(wǎng)架施工采取搭設滿堂紅腳手架，網(wǎng)架安裝采用高空散裝法。網(wǎng)架安裝前應對網(wǎng)架支座軸線與標高進行驗線檢查，其軸線、標高位置必須符合設計要求。網(wǎng)架安裝時，應隨時測量檢查網(wǎng)架安裝質量、整體撓度和偏差，確保變形在規(guī)范允許的范圍之內。

圖1鹽城站站房

2、分條或分塊法安裝法

分條或分塊安裝法指的是將鋼結構劃分成若干條狀或塊狀的結構單元后依靠起重設備將各結構單元吊裝到高空設計位置后再拼裝焊接形成有機的整體的安裝方法。

南京國際展覽中心大型屋蓋弧形主拱架制作安裝采用的就是分條或分塊法安裝法，本項目對鋼結構屋蓋安裝結構穩(wěn)定措施提出了設置墊塊、跟蹤監(jiān)測等方法。如圖2為屋蓋弧形主拱架的拼架吊裝圖。

3、高空滑移法

高空滑移法就是在設置的拼裝平臺上進行拼裝后，待第一個拼裝單元或第一段拼裝完畢，即將其下落至滑移軌道上，用牽引設備通過滑輪組將拼裝號的結構單元向前滑移一定距離，

圖2 拼架吊裝圖

然后再在拼裝平臺上拼裝第二個拼裝單元或第二段，接好后連同第一個拼裝單元或第一段一同向前滑移，如此逐段拼裝不斷向前滑移，直至整個鋼結構拼裝完畢并滑移至就位位置。

圖3 武漢國博會議中心

4、整體吊裝法

整體吊裝法是指將鋼結構在地面進行總拼后，采用單根或多根拔桿，一臺或多臺起重機將構件整體吊裝至設計標高的施工方法。采用這種方法施工，不需要較大的拼裝支架，高空作業(yè)量少，但框架梁等某些結構施工需待鋼結構整體安裝完成后才能進行，平行施工受到一定的限制。

5、整體提升

整體提升法就是在地面拼裝胎架上將鋼構件拼成整體后借由安裝在結構上的提升設備將鋼構件整體一次性提升到設計位置。如廣州新白云國際機場飛機維修機庫安裝工程采用整體提升施工方法實現(xiàn)了該工程 250m×88m 鋼屋架的順利安裝。

整體提升過程歸納為結構脫離胎架、結構勻速提升、結構落位三個階段，并認為首尾兩個階段對結構安全性的影響至關重要。

6、整體頂升法

整體頂升法是指將鋼結構在設計位置的地面上拼成整體后，通過千斤頂?shù)淖饔脤⑵漤斏猎O計標高。采用此方法時可利用原有結構柱作為頂升支架，也可以專門設置頂升支架，所用設備一般為液壓式千斤頂，體積較小；當頂升大跨度的大型鋼結構是，可用專門的大型千斤頂。如圖4所示為武漢體育中心頂升過程示意圖。

圖4 頂升過程示意圖

7、折疊展開法

折疊展開法是指在鋼結構拼裝過程中先除去部分桿件后在地面進行拼裝，使結構成為一個可折疊的機構，降低安裝高度的同時在提升過程中可以將鋼結構逐步展開，待提升至設計標高處后將先前除去的部分桿件安裝到位，使整個結構恢復受力性能。折疊式鋼結構的特征均在施工成形過程中得以體現(xiàn)。蘇州工業(yè)園區(qū)華能發(fā)電廠大跨度干煤棚網(wǎng)殼便是采用折疊展開法施工。

三、鋼結構連接方式

鋼結構的構件是由型鋼、鋼板等通過連接構成的，各構件再通過安裝連接架構成整個結構。因此，連接在鋼結構中處于重要的樞紐地位。在進行連接的設計時，必須遵循安全可靠、傳力明確、構造簡單、制造方便和節(jié)約鋼材的原則。

根據(jù)不同的情況，鋼結構可釆用不同的連接方法：（1）焊接——是鋼結構中用得最廣泛的連接方法。（2）鉚接——在20世紀中葉以前是用得最廣泛的連接方法，由于施工不方便現(xiàn)已被焊接和其它連接方法所代替。（3）普通螺栓連接——具有施工方便的優(yōu)點，但在傳遞剪力時會有較大滑移，不利于結構受力，因此常用于不傳剪力的安裝連接中。（4）高強度摩擦型和高強度承壓型螺栓連接——具有較好的工作性能，但對被連構件在連接處的接觸面的加工有較高要求，是目前用得較為廣泛的連接方式，也用來替代過去常用的鉚釘連接。（5）熔嘴電渣焊——常用于高層建筑鋼結構箱形柱內橫隔板的焊接。（6）電阻點焊——可用于厚度較薄板件的連接。（7）自攻螺釘和射釘——用于較薄鋼板之間的連接。（9）焊釘——用于鋼-混凝土組合構件中型鋼和混凝土間的連接。

其中，焊接連接、鉚釘連接、螺栓連接和輕型鋼結構用的緊固件連接等在一般鋼結構工程中廣泛應用，如圖5所示。電阻點焊、自攻螺釘和射釘?shù)冗B接方法主要用于輕型鋼結構和冷彎薄壁型鋼結構中

圖5 常用鋼結構連接方式

四、鋼結構安裝施工質量控制要點

鋼結構安裝順序通常為：①基礎放線→②連接→③吊裝→④校正→⑤最后固定。該過程中的質量控制要點如下：

1、型鋼柱吊裝時，采用兩點吊裝法。吊裝就位固定后，設臨時支撐，以防受風力或其他外力作用而傾斜。

2、鋼結構在進場時應有產(chǎn)品質量證明書，其焊接連接、緊固件連接、鋼構件制作等分項工程驗收應合格。

3、驗算構件吊裝的穩(wěn)定性，合理選擇吊裝機械，確定經(jīng)濟、可行的吊裝方案。

4、鋼結構應符合設計要求及規(guī)范規(guī)定。運輸、堆放、吊裝等造成的鋼結構變形及涂層脫落，必須進行矯正和修補。

5、多層或高層框架構件的安裝，在每一層吊裝完成后，應根據(jù)中間驗收記錄、測量資料進行校正，必要時通知制造廠調整構件長度。

6、設計要求頂緊的節(jié)點，相接觸的兩個平面必須保證有70%緊貼，用0.3mm塞尺檢查。邊緣最大間隙不得大于0.8mm。

7、墊鐵的位置應保證柱子底部的剛度，墊鐵的布置不應使柱子或底座承受附加荷載。

8、每節(jié)柱的定位軸線應從地面控制線直接引上，不得從下層柱的軸線引上；結構的樓層標高按相對標高或設計標高進行控制。

9、在形成空間剛度單元后，應及時對柱底板和基礎頂面的空隙進行細石混凝土、灌漿料等二改澆灌。

10、鋼結構在運輸、堆放和安裝時，應確保結構的穩(wěn)定，并確保結構不會產(chǎn)生永久變形。

11、高強螺栓連接的鋼構件之間，不得隨意擴孔，并嚴禁氣割擴孔。

12、構件安裝精度及允許誤差詳見《高鋼規(guī)》、《鋼規(guī)》及《驗規(guī)》。

13、預埋螺栓：澆筑過程中須確?；A螺栓保持原位。在施工的各個階段，必須采取措施，保護螺栓、螺紋和螺帽，避免損壞、腐蝕及沾污。埋于基礎之螺栓護筒應保持清潔，沒有雜物。

14、灌漿：柱腳底板的灌漿，必須在結構經(jīng)對中、水平及垂直度測檢合格，有足夠支撐，且與永久性連接構件準確地牢固連接之后，才可進行。基礎底板下的空間須除去雜物和清洗完畢，才可進行灌漿。商品灌漿須按廠商指引進行準備、混合和灌漿。必要時應進行試驗。

15、型鋼柱安裝時控制柱腳的平整度和密實性，擰緊柱腳螺栓，掌握好型鋼柱的垂直度。

五、結論

鋼結構安裝技術內容豐富，要求嚴格，需要各專業(yè)知識的密切配合和交叉滲透，并根據(jù)工程實際不斷創(chuàng)新和改革，本文從大型鋼結構安裝的常用施工方法入手，介紹了高空散裝法、分條或分塊安裝法、高空滑移法、整體提升法、整體吊裝法、整體頂升法、折疊展開法七種安裝方法，通過優(yōu)劣比較，可以針對特定工程選擇合適的工藝。根據(jù)鋼結構的安裝順序總結了鋼結構安裝施工質量控制要點，為我國鋼結構建筑的繁榮發(fā)展而努力。

參考文獻

[1] 王二中，候國偉. 大跨度高空散裝鋼結構屋蓋網(wǎng)架施工技術[J].現(xiàn)代城市軌道交通，2011年01期。

[2] 于國家.南京國際展覽中心大型鋼結構施工技術[J].江蘇建筑，2001，1：8-13.

[3] 鮑廣鑒.現(xiàn)代大跨度空間鋼結構施工技術[J].鋼結構：2005，1（20）.

[4] 郭彥林.大跨度復雜鋼結構施工過程中的若干技術問題及探討[J].工業(yè)建筑，2004，12（34）.

[5] 吳聚龍.大型屋蓋整體頂升施工技術[J].施工技術，2008，37（3）：40-42.

[6] 陳豫山.某大型鋼結構工程施工關鍵技術選擇與應用[D].華南理工大學，2013.