鋼結(jié)構(gòu)拼裝及吊裝施工質(zhì)量控制探討

陳星

（中建七局總承包公司河南分公司，河南登封 452400）

鋼材具有高強(qiáng)度、自重輕、剛度良好等優(yōu)勢特點(diǎn)，在建造大跨度和超高、超重建筑中廣泛應(yīng)用。我國在鐵結(jié)構(gòu)方面雖然取得了一定成就，但鐵制建筑水平相對較低，直到19 世紀(jì)末期才開始采用鋼結(jié)構(gòu)。鋼結(jié)構(gòu)在屋面系統(tǒng)、墻體結(jié)構(gòu)中應(yīng)用廣泛，包括防水層、屋架、墻頂梁、墻體支撐等等。在鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用的過程中，要保障結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和施工質(zhì)量，就必須要做好拼裝和吊裝施工。而拼裝和吊裝的過程中，往往會受到各類問題的影響，為了避免這些質(zhì)量問題，需要采取有效的質(zhì)量控制措施。

1 鋼結(jié)構(gòu)吊裝施工質(zhì)量控制要點(diǎn)

1.1 組織設(shè)計(jì)

在鋼結(jié)構(gòu)吊裝施工的過程中，要保障工程質(zhì)量，必須要做好施工準(zhǔn)備，尤其要加強(qiáng)組織設(shè)計(jì)。具體的設(shè)計(jì)內(nèi)容包括：鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件數(shù)量、連接數(shù)量、起重機(jī)選擇、流水程序確定、吊裝方法確定、進(jìn)度計(jì)劃制定等多個方面。其中，起重機(jī)械選擇尤為重要，不僅要對型號進(jìn)行嚴(yán)格的篩選，還要確保數(shù)量符合生產(chǎn)要求。單層工業(yè)廠房面積比較大，通常采用自行式起重機(jī)械。重型鋼結(jié)構(gòu)廠房則采用CC2000-30t 履帶式起重機(jī)、Ⅱ-Ⅱ1495-100t 履帶式起重機(jī)等型號[1]。在明確了具體的吊裝程序之后，要確定各個起重機(jī)械的具體工作內(nèi)容，確保機(jī)械之間形成良好的配合關(guān)系。也要對內(nèi)容深度進(jìn)行控制，確保關(guān)鍵構(gòu)件反映到單件、豎向構(gòu)件反映柱列、屋面部分反映到節(jié)間。如果是重型結(jié)構(gòu)廠房，通常柱子的重量比較大，所以會采用分節(jié)吊裝帶方式。在確定吊裝順序的過程中，應(yīng)該從構(gòu)件安裝、生產(chǎn)設(shè)備安裝等多個方面進(jìn)行考慮分析。

在鋼柱基礎(chǔ)準(zhǔn)備的過程中，頂面應(yīng)該設(shè)計(jì)為平面，通過地腳螺栓連接鋼柱和基礎(chǔ)。施工的過程中，應(yīng)該對基礎(chǔ)標(biāo)高進(jìn)行控制，同時(shí)保障地腳螺栓位置精準(zhǔn)。為了確?；A(chǔ)頂面標(biāo)高與設(shè)計(jì)要求相符，可以根據(jù)柱腳形式選擇施工方式，具體包括一次澆筑法和二次澆筑法兩種方法。

1.2 起重機(jī)選擇

在結(jié)構(gòu)安裝的過程中，需要使用起重機(jī)。要根據(jù)廠房跨度、構(gòu)件重量等進(jìn)行起重機(jī)類型的選擇。通常，中小型廠房結(jié)構(gòu)普遍應(yīng)用哪個自行式起重機(jī)。如果結(jié)構(gòu)高度、跨度比較大，則采用塔式起重機(jī)，用于屋蓋結(jié)構(gòu)安裝。如果沒有自行式起重機(jī)，可以用桅桿式起重機(jī)替代。在大跨度重型工業(yè)廠房施工的過程中，要根據(jù)廠房承重結(jié)構(gòu)、設(shè)備安裝等需求選擇起重機(jī)，普遍采用大型自行式起重機(jī)、大型牽纜式桅桿起重機(jī)等等。在重型構(gòu)件起重的過程中，如果一臺起重機(jī)無法完成，則可以采用兩臺起重機(jī)共同完成抬吊施工[2]。要確定具體的起重機(jī)數(shù)量，要根據(jù)工程量、工期等要求進(jìn)行分析。同時(shí)也要分析構(gòu)件裝卸、排放等工作的強(qiáng)度。在起重機(jī)應(yīng)用的過程中，要確定具體的吊裝參數(shù)，包括重量、高度、半徑等等。起重量必須比最重構(gòu)件和起重滑車組的整體重量要大；高度需要滿足吊裝要求；起重半徑滿足重量和高度條件時(shí)，確保構(gòu)件距離符合要求。起重臂不跨越其他構(gòu)件的情況下，起重臂長度的計(jì)算公式為：

具體如圖1 所示。

（a）、（b）、（c）分別是垂直吊法吊柱、斜吊法吊柱和屋架吊裝。式中：l-起重臂長度（M）；H-起重高度（M）；h0-起重臂頂至吊鉤底面的距離（M）；h-起重臂底鉸至停機(jī)面距離（M）；α-起重臂仰角，一般在70°～77°之間。

1.3 鋼柱吊裝

鋼柱吊裝是十分重要的吊裝環(huán)節(jié)，首先進(jìn)行鋼柱吊升。工業(yè)廠房普遍占地面積比較大，所以會采用自行式起重機(jī)或塔式起重機(jī)進(jìn)行鋼柱吊裝。吊裝方法類似鋼筋混凝土柱子的吊裝，包括旋轉(zhuǎn)吊裝法和滑行吊裝法兩種。在起吊的過程中，兩臺起重機(jī)同時(shí)吊起鋼柱，在與地面有一定高度之后暫停，運(yùn)輸鋼柱到平板車中，然后兩臺機(jī)械同時(shí)提升、回轉(zhuǎn)、剎車。主機(jī)單獨(dú)進(jìn)行吊裝施工，在回直之后，將輔機(jī)下吊點(diǎn)的綁扎鋼絲繩拆除。在鋼柱矯正和固定方面，可以利用經(jīng)緯儀對垂直度偏差進(jìn)行檢驗(yàn)，如果偏差過大，則采用螺旋千斤頂進(jìn)行矯正。在矯正的過程中，應(yīng)該對底部是否出現(xiàn)脫空情況進(jìn)行實(shí)時(shí)觀察。在矯正鋼柱位置方面，可以采用螺旋千斤頂和鏈條套環(huán)托座，從水平方向頂校鋼柱，這種矯正方法比較精準(zhǔn)，精度可以控制在1mm 以內(nèi)。

圖1 不跨越其他構(gòu)件吊裝時(shí)起重長度計(jì)算

1.4 鋼結(jié)構(gòu)連接

鋼結(jié)構(gòu)的連接方式有很多，包括焊接、鉚接和螺栓連接。其中，螺栓連接還可以進(jìn)一步分為普通螺栓和高強(qiáng)螺栓。后者可以分為六角頭高強(qiáng)螺栓、扭剪型高強(qiáng)螺栓兩種。其中，扭剪型施工方式簡單，具有較強(qiáng)的受力能力，便于拆換，能夠承受動力荷載，具有安全可靠等諸多有點(diǎn)。所以，在實(shí)際使用的過程中，可以優(yōu)先選用這種螺栓。在施工的過程中，應(yīng)該做好摩擦面的處理，采用噴砂、噴丸、酸洗等處理方式，采取有效的保護(hù)措施，避免污損問題。在連接板安裝的過程中，要避免撓曲變形的問題，如果出現(xiàn)此類問題，要先進(jìn)行矯正，然后才能使用。

2 鋼結(jié)構(gòu)拼裝和吊裝施工質(zhì)量的控制措施

2.1 拼裝質(zhì)量把控

在鋼結(jié)構(gòu)拼裝的過程中，要采取有效的質(zhì)量預(yù)防措施，主要針對各類質(zhì)量通病進(jìn)行預(yù)防管理。具體包括構(gòu)件運(yùn)輸對方變形、起拱不標(biāo)準(zhǔn)、跨度不標(biāo)準(zhǔn)、焊接變形、剛度差等通病的預(yù)防。

在運(yùn)輸對方變形方面，可以利用機(jī)械進(jìn)行矯正，解決構(gòu)件變形的問題。采用千斤頂進(jìn)行矯正，同時(shí)輔助運(yùn)用氧乙炔進(jìn)行火焰烘烤，以此達(dá)到矯正的效果；針對緩彎變形的問題，也可以采用火焰加熱矯正方式。普遍采用線狀矯正的方式，在正變形量較大的情況下應(yīng)用，或者在構(gòu)件剛性較大的情況下應(yīng)用；如果構(gòu)件厚度比較大、剛性比較強(qiáng)，則可以采用三角形加熱的方式來解決變形問題。

在起拱不標(biāo)準(zhǔn)的問題上，應(yīng)該根據(jù)制作允許偏差進(jìn)行校驗(yàn)，如果拼接點(diǎn)處存在角度問題，則需要進(jìn)行及時(shí)有效的處理[3]。在小拼的過程中，對累計(jì)偏差進(jìn)行嚴(yán)格的控制，保障措施的有效性，對焊接收縮量進(jìn)行把控，避免其造成較大的累計(jì)偏差。

在跨度不標(biāo)準(zhǔn)問題上，受到制作原因的影響，起拱和跨度值可能會出現(xiàn)矛盾，應(yīng)該以起拱數(shù)值為標(biāo)準(zhǔn)。為了確保公起拱和跨度值的準(zhǔn)確性，需要對構(gòu)件精度進(jìn)行嚴(yán)格的檢查。小拼構(gòu)件偏差在中拼的過程中就要徹底消除。在制作、吊裝、拼裝的過程中，應(yīng)該采用統(tǒng)一的鋼尺。

在焊接變形方面，應(yīng)該在焊接前預(yù)留一個與焊接變形方向相反的偏差在工件上。采用合理的焊接順序?qū)ψ冃螁栴}進(jìn)行控制，每種工件采用的焊接順序不同。利用夾具或胎具對構(gòu)件進(jìn)行固定，然后焊接處理?？梢岳脵C(jī)械矯正的方式處理翹曲問題。

在剛度差方面，如果在地面拼裝，則要做好墊平處理，避免出現(xiàn)下?lián)系那闆r。如果剛性不足，則應(yīng)該采取有效的加固措施。在拼裝的過程中，需要拉通線，通過電焊的方式進(jìn)行有效的固定。對構(gòu)件尺寸進(jìn)行檢查，安裝前檢查節(jié)間間距是否符合要求，如果發(fā)現(xiàn)問題，應(yīng)該先在地面上進(jìn)行處理，然后再吊裝施工。

2.2 吊裝質(zhì)量把控

在吊裝的過程中，也有可能出現(xiàn)各類質(zhì)量問題，針對這些質(zhì)量問題，需要采取有效的質(zhì)量把控措施。常見的質(zhì)量問題包括鋼柱底角空隙、鋼柱位移等等。在空隙問題上，可以一次將基礎(chǔ)支撐面澆注到設(shè)計(jì)標(biāo)高，不需要水泥砂漿找平層。這種方法比較簡單，適合在輕鋼柱施工的過程中使用。柱腳基礎(chǔ)混凝土澆注到比設(shè)計(jì)標(biāo)高低40～60mm 的位置，然后采用細(xì)石混凝土找平到標(biāo)高的位置。在這個過程中，要采取有效的措施，確保細(xì)石層和基礎(chǔ)混凝土之間緊密結(jié)合。應(yīng)該根據(jù)設(shè)計(jì)標(biāo)高對柱腳支座鋼板進(jìn)行安置，在鋼板下澆注水泥砂漿；在位移問題上，針對細(xì)高的鋼柱，出現(xiàn)較大的一點(diǎn)吊裝變形問題的情況下，可以采用二點(diǎn)、三點(diǎn)等吊裝方式，以此來控制變形問題。在吊裝結(jié)束后，可以增加臨時(shí)支撐，確保穩(wěn)定性。獨(dú)立柱的支撐方式可以采用綁掃地桿。針對一整排柱子或者柱群，可如果沒有柱間支撐不是永久的，且柱子高度較大，應(yīng)該根據(jù)高度做好臨時(shí)支撐處理，在邊柱端部設(shè)置1～2 組剪刀撐，以此保持穩(wěn)定，避免出現(xiàn)位移的問題。

3 結(jié)語

綜上所述，鋼結(jié)構(gòu)是比較常用的一種結(jié)構(gòu)，其具有較大的應(yīng)用優(yōu)勢。在實(shí)際應(yīng)用的過程中，應(yīng)該采取有效的質(zhì)量控制措施，確保鋼結(jié)構(gòu)拼裝、吊裝的施工質(zhì)量。一方面要掌握技術(shù)要點(diǎn)，另一方面要對質(zhì)量通病進(jìn)行預(yù)防和控制。