網(wǎng)狀異形地圖式鋼屋頂成套施工技術(shù)

程志求 （安慶市重點(diǎn)工程建設(shè)處，安徽 安慶 246003）

1 引言

隨著人們對(duì)生活質(zhì)量和環(huán)境要求的提高，采用富含文化歷史元素特色的設(shè)計(jì)已成為市場(chǎng)的一個(gè)方向。網(wǎng)狀異型地圖式鋼屋頂采用錯(cuò)綜復(fù)雜網(wǎng)狀鋼結(jié)構(gòu)與異型玻璃相結(jié)合的方式，呈現(xiàn)出地圖式“天井”的藝術(shù)效果，在滿足環(huán)保、消防、節(jié)能，抗震等各常規(guī)的基礎(chǔ)上力求別具一格，具有濃郁的地方特色。無(wú)論從科技含量還是藝術(shù)效果的特點(diǎn)來(lái)看，網(wǎng)狀異型地圖式鋼屋頂成套施工技術(shù)都值得研究，為“地圖式”屋頂一體化施工技術(shù)奠定技術(shù)基礎(chǔ)，提供寶貴施工經(jīng)驗(yàn)。

2 技術(shù)特點(diǎn)

2.1 高安全性

網(wǎng)狀異形地圖式鋼屋頂成套施工技術(shù)，將錯(cuò)綜復(fù)雜的鋼結(jié)構(gòu)在地面整體拼裝，利用提升架及電動(dòng)葫蘆將鋼結(jié)構(gòu)整體提升，電動(dòng)葫蘆采用自鎖裝置，使得在吊裝過(guò)程停電的狀態(tài)下不能下滑，保證吊裝的安全可靠性；同時(shí)，網(wǎng)狀異形地圖式鋼屋頂為不平衡體系，相比于其他幾種安裝方式，降低了不平衡體系的傾覆可能性，更加安全可靠。

2.2 靈活性

網(wǎng)狀異形地圖式鋼屋頂成套施工技術(shù)，在提升到頂端后，可以根據(jù)預(yù)埋件的位置，實(shí)時(shí)調(diào)整鋼結(jié)構(gòu)的水平和垂直位置，相比于頂升不能水平移動(dòng)的弊端，提升具有更加靈活的操作性，可機(jī)動(dòng)性強(qiáng)。

2.3 工期短，經(jīng)濟(jì)效益好

網(wǎng)狀異形地圖式鋼屋頂成套施工技術(shù)在安慶博物館項(xiàng)目運(yùn)用，整體200t鋼結(jié)構(gòu)安裝僅耗時(shí)15天，工期較短；相比于搭設(shè)滿堂架后拼裝，費(fèi)用低，經(jīng)濟(jì)效益節(jié)約明顯。

3 適用范圍

主要適用不平衡體系鋼結(jié)構(gòu)吊裝，吊裝高度超20m以上，跨度超過(guò)40m，多見(jiàn)于博物館、體育館等含復(fù)雜鋼結(jié)構(gòu)的公共建筑。

4 工藝原理

將需吊裝鋼結(jié)構(gòu)在地面進(jìn)行整體拼裝（僅將支座處及有吊裝障礙處鋼結(jié)構(gòu)斷開(kāi)，高空二次安裝），根據(jù)整體荷載，在吊裝區(qū)域布置一定組數(shù)的提升架，利用電動(dòng)葫蘆將拼裝完的鋼結(jié)構(gòu)提升至需求高度，再次利用電動(dòng)葫蘆實(shí)現(xiàn)鋼結(jié)構(gòu)的水平位移后就位。

5 施工工藝流程及操作要點(diǎn)

5.1 施工工藝流程

如下圖所示。

5.2 操作要點(diǎn)

5.2.1 施工準(zhǔn)備

材料提前進(jìn)場(chǎng)，做好材料在地面的拼裝工作，及時(shí)做好焊接檢測(cè)工作，提前準(zhǔn)備好吊裝所需機(jī)具及測(cè)量設(shè)備；閱讀設(shè)計(jì)規(guī)范、施工圖紙、計(jì)算相關(guān)計(jì)算書(shū)，做好人員技術(shù)交底，為整體吊裝節(jié)約時(shí)間；了解近期天氣情況，選擇晴好天氣進(jìn)行吊裝。

5.2.2 地面拼裝構(gòu)件

構(gòu)架在地面拼裝，為方便找平及焊接，在構(gòu)架下方設(shè)置簡(jiǎn)易支點(diǎn)。以安慶博物館項(xiàng)目為例，支點(diǎn)高度400mm左右，底部使用兩根200×200工字鋼上下焊接牢固，根據(jù)鋼梁寬度為400mm，所以工字鋼底部應(yīng)加長(zhǎng)至600mm確保鋼梁穩(wěn)定性（其他工程應(yīng)根據(jù)荷載計(jì)算工字鋼根數(shù)，寬度）工字鋼高度應(yīng)與梁牛腿保持一致，如有少許誤差，可使用方木進(jìn)行調(diào)整，安裝過(guò)程中應(yīng)進(jìn)行二次抄平。支點(diǎn)按主梁位置布置，精確找正，確保梁標(biāo)高與設(shè)計(jì)一致。

5.2.3 網(wǎng)架提升架布設(shè)

提升架布設(shè)組數(shù)應(yīng)根據(jù)總荷載計(jì)算，例如安慶博物館項(xiàng)目每組提升架限載40t，吊裝總荷載200t，考慮安全系數(shù)0.5，則需要提升架總數(shù)為200/40/0.5=10組。當(dāng)提升架布設(shè)于樓板時(shí)，應(yīng)考慮樓板的承載力，經(jīng)驗(yàn)算必要時(shí)，需對(duì)樓板采取加固措施。

5.2.4 構(gòu)架提升同步措施

由于鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)采用整體提升，因此測(cè)量要與提升密切配合確保整體同步提升，在提升過(guò)程中，由于提升架位置固定，以提升架的位置鋼結(jié)構(gòu)水平投影的控制點(diǎn)，提升架處吊線墜與地面水平控制點(diǎn)相重合，說(shuō)明提升的水平位置保持正確，在提升架上固定標(biāo)尺作為提升高程控制的依據(jù)，如提升過(guò)程中某一拔桿處產(chǎn)生了偏差，應(yīng)及時(shí)予以糾正。在結(jié)構(gòu)提升到預(yù)定位置后，用免棱鏡全站儀對(duì)其進(jìn)行三維坐標(biāo)校正測(cè)量。校正測(cè)量是對(duì)除提升架位置以外的鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)的空間位置進(jìn)行復(fù)核，節(jié)點(diǎn)的型芯的定位，采用免棱鏡全站儀測(cè)量技術(shù)，在節(jié)點(diǎn)面上任意選取4個(gè)以上的點(diǎn)，測(cè)量其三維坐標(biāo)，再擬算出型芯坐標(biāo)，再與計(jì)算機(jī)根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)數(shù)學(xué)模型計(jì)算得出的此次提升位置節(jié)點(diǎn)空間位置相比較，即可得出安裝定位是否正確。

根據(jù)求解的數(shù)學(xué)模型公式，編程計(jì)算出型芯坐標(biāo)，然后和設(shè)計(jì)值進(jìn)行比較，便可了解空節(jié)點(diǎn)的實(shí)際安裝偏差。

5.2.5 頂部平移措施

5.2.5.1 平移方式

整體鋼結(jié)構(gòu)提升至頂端200mm后，通過(guò)平移調(diào)整鋼結(jié)構(gòu)位置來(lái)進(jìn)行就位，平移步奏如下。

①鋼結(jié)構(gòu)提升到指定標(biāo)高點(diǎn)，提前已將網(wǎng)架支座放置于柱頂?shù)⑽春附印?/p>

②鋼結(jié)構(gòu)提升到指定標(biāo)高點(diǎn)后將倒鏈與鋼梁連接以提供水平拉力。

③拉緊倒鏈?zhǔn)逛摻Y(jié)構(gòu)向支座方向移動(dòng)，保持鋼結(jié)構(gòu)平移過(guò)程中水平。

④鋼結(jié)構(gòu)平移至支座正上方。

⑤通過(guò)電動(dòng)葫蘆同時(shí)緩慢放松鋼絲繩，鋼結(jié)構(gòu)水平移動(dòng)完成，焊接支座。

⑥補(bǔ)充安裝空中散裝部分構(gòu)件。

⑦支座焊接完畢，拆除提升架，安裝結(jié)束。

5.2.5.2 平移安全保障措施

整體水平移動(dòng)鋼結(jié)構(gòu)會(huì)產(chǎn)生較大的水平力，為避免提升架產(chǎn)生傾覆的可能，分兩個(gè)階段在提升架上布設(shè)纜風(fēng)繩。鋼結(jié)構(gòu)地面拼裝，暫不設(shè)置纜風(fēng)繩；鋼結(jié)構(gòu)提升高度超過(guò)拔桿高度的一半時(shí)，停止提升，在提升架中部位置加設(shè)纜風(fēng)繩，纜風(fēng)繩一端綁扎固定柱腳位置，另一端設(shè)置在跨中位置，采用地錨固定。鋼結(jié)構(gòu)提升到設(shè)計(jì)高度后，在提升架頂部再拉設(shè)一道纜風(fēng)繩，連接方法同下部鋼絲繩。然后進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)安裝的其它工作。

6 質(zhì)量控制措施

材料下料，必須嚴(yán)格依照施工圖上所示之尺寸，盡量采用該整體長(zhǎng)度尺寸之鋼料施工，并且預(yù)留切焊余量，切割面應(yīng)無(wú)裂紋、夾渣、分層和大于1mm的缺棱；

鋼構(gòu)架拼裝遵循“先主后次、先大后小”的原則；

鋼構(gòu)件組裝應(yīng)嚴(yán)格控制節(jié)點(diǎn)部件組裝誤差，應(yīng)嚴(yán)格依照施工圖尺寸控制其組裝高度、垂直度、中心位置等各項(xiàng)偏差；

為避免制作過(guò)程中變形應(yīng)加設(shè)必要的夾具、胎具、撐桿等，以保證制作質(zhì)量；

安裝就位前，應(yīng)做好各個(gè)節(jié)點(diǎn)的測(cè)量工作，保證安裝偏差在允許誤差內(nèi)。

7 安全措施

加強(qiáng)對(duì)施工作業(yè)人員的技術(shù)、安全培訓(xùn)和技術(shù)、安全交底，增強(qiáng)其安全防范意識(shí)和自我保護(hù)意識(shí)，確保施工人員的安全；

作業(yè)人員必須服從安全員的指揮，未經(jīng)允許，不得從事非本工種作業(yè)，進(jìn)人施工現(xiàn)場(chǎng)必須按規(guī)定配戴安全防護(hù)用品；

吊裝區(qū)域周邊拉警戒線，嚴(yán)禁其他人員在吊裝區(qū)域走動(dòng)；

高空作業(yè)應(yīng)配備經(jīng)項(xiàng)目安全人員驗(yàn)收通過(guò)的臨時(shí)吊籃，必須佩帶安全帶；

大風(fēng)天氣應(yīng)停止鋼結(jié)構(gòu)的吊裝作業(yè)。

8 效益分析

8.1 經(jīng)濟(jì)效益

本工法在確保質(zhì)量的同時(shí)，節(jié)約了工期，經(jīng)濟(jì)效益顯著。現(xiàn)以安慶博物館工程施工為例進(jìn)行效益分析。

8.1.1 節(jié)約人工

180元/工日×20天×10人/天=3.6萬(wàn)元

8.1.2 節(jié)約材料及設(shè)備租賃費(fèi)

①腳手架等周轉(zhuǎn)材料租賃費(fèi)：2000m2×23m×19元/m3=87.4萬(wàn)元。

②汽車吊費(fèi)用：（100t、75t、50t汽車吊）（1.5 萬(wàn) /臺(tái)班+1萬(wàn)/臺(tái)班+0.5萬(wàn)/臺(tái)班）×12天=36萬(wàn)元。

合計(jì)節(jié)約成本127萬(wàn)元。

8.2 社會(huì)效益

網(wǎng)狀異形地圖式鋼屋頂成套施工技術(shù)，在高層建筑不平衡體系鋼結(jié)構(gòu)施工的應(yīng)用，對(duì)提高建筑行業(yè)的科技含量和施工技術(shù)水平，為社會(huì)安全高效的發(fā)展提供了有力保障，有力地推動(dòng)建筑企業(yè)和全社會(huì)科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步。

8.3 節(jié)能和環(huán)保效益

節(jié)約了大量周轉(zhuǎn)材料和大型起重機(jī)械的使用，在施工過(guò)程中注重“綠色施工”理念，取得了較好的環(huán)保效益。

8.4 科技效益

該項(xiàng)施工技術(shù)工藝具有創(chuàng)造性、先進(jìn)性、適用性，技術(shù)成熟，安全性符合要求，可在醫(yī)院、體育館、博物館等類似有要求的場(chǎng)所推廣使用，對(duì)今后類似工程的設(shè)計(jì)、施工也有一定的指導(dǎo)意義。

9 結(jié)語(yǔ)

網(wǎng)狀異形地圖式鋼屋頂成套施工技術(shù)具有工期短、減少材料機(jī)械使用量等優(yōu)點(diǎn)，采用該技術(shù)不僅可提高施工質(zhì)量，還可保證安全性能，相比其他鋼結(jié)構(gòu)安裝方式，大大減少了材料及人工投入量，經(jīng)濟(jì)效益顯著。相對(duì)其他幾種吊裝方式：吊車直接吊裝、頂升、支滿堂架后拼裝等，提升方式的安全性更高，工期較短，成本較低；依托安慶博物館項(xiàng)目，運(yùn)用網(wǎng)狀異型地圖式鋼屋頂提升技術(shù)，該項(xiàng)技術(shù)成果具有創(chuàng)造性、先進(jìn)性、適用性，經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益和節(jié)能環(huán)保效益顯著，經(jīng)鑒定達(dá)到國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平。