輕鋼結(jié)構(gòu)工程分段穿插式施工組織設(shè)計(jì)

闞玉軍

摘要：上海西門子醫(yī)療器械有限公司新建停車樓為多層輕鋼結(jié)構(gòu)。由于施工場(chǎng)地狹小、工期緊，安全、質(zhì)量要求高，因此選擇合理的施工方案及施工機(jī)械是項(xiàng)目的關(guān)鍵。通過(guò)在施工前對(duì)吊裝順序及施工機(jī)械進(jìn)行合理選定，施工中嚴(yán)格控制施工順序的搭接、登高及吊裝機(jī)械的計(jì)算確認(rèn)，保證了各個(gè)工程時(shí)間節(jié)點(diǎn)滿足業(yè)主要求，施工過(guò)程中安全、質(zhì)量控制均符合相關(guān)規(guī)定，可為今后類似工程提供參考。

關(guān)鍵詞：多層輕鋼結(jié)構(gòu);施工順序;吊裝方案;施工機(jī)械

1工程概況

上海西門子醫(yī)療器械有限公司新建停車樓項(xiàng)目占地面積2571.63平方米;建筑面積21723.46平方米;地上八/九層，總高度28.6米，地上建筑面積21723.46平方米。

結(jié)構(gòu)概況：輕型鋼框架結(jié)構(gòu)，二層及以上樓地面為鋼筋桁架混凝土樓承板，混凝土強(qiáng)度等級(jí)C15～C80（基礎(chǔ)和主體結(jié)構(gòu)為C30），鋼結(jié)構(gòu)強(qiáng)度等級(jí)：梁柱、檁條為Q345B，支撐為Q235B。

執(zhí)行主要國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，工程建設(shè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)：

《鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》GB50205-2001

《鋼結(jié)構(gòu)焊接規(guī)范》GB 50661-2011

2工程特點(diǎn)分析

2.1施工場(chǎng)地狹小

本項(xiàng)目緊鄰老廠區(qū)且與周邊市政道路距離極小。建筑物距老廠區(qū)北側(cè)道路僅3m，距南側(cè)市政道路僅10m，距東側(cè)道路僅6m。

老廠區(qū)道路人物流極為繁忙，施工中沒(méi)有條件長(zhǎng)時(shí)間占用。

因此本項(xiàng)目無(wú)法使用大型、多臺(tái)吊裝起重設(shè)備進(jìn)行吊裝作業(yè)。

根據(jù)項(xiàng)目場(chǎng)地特點(diǎn)，在建筑物南側(cè)及場(chǎng)區(qū)臨時(shí)道路之間固定設(shè)置C7020塔吊一臺(tái)，以滿足日常材料吊裝要求。

2.2工期緊、登高作業(yè)安全要求高

本項(xiàng)目主體結(jié)構(gòu)施工工期為4個(gè)月，需要在4個(gè)月內(nèi)完成9層鋼結(jié)構(gòu)框架的吊裝、安裝、焊接。完成2～9層鋼筋混凝土桁架樓承板的安裝和混凝土澆筑。

在此工期要求下，如采用常規(guī)施工方法：按樓層順序、從下往上一層一層施工，至少需要6個(gè)月，無(wú)法實(shí)現(xiàn)工期要求。

由于西門子是國(guó)際知名跨國(guó)企業(yè)，對(duì)施工安全要求極高?，F(xiàn)場(chǎng)不允許施工人員在鋼柱上攀爬，不允許在鋼梁上行走，不允許無(wú)穩(wěn)定施工平臺(tái)進(jìn)行焊接、高空作業(yè)。因此，采用常規(guī)鋼柱上焊接鋼爬梯或鋼筋籠做為人員登高通道、在鋼梁上安裝鋼籠做為人員操作平臺(tái)等施工措施無(wú)法滿足業(yè)主的安全要求。

3施工順序、吊裝方案、施工機(jī)械的確定及研究

3.1整體施工順序

1）根據(jù)施工過(guò)程劃分施工段。

本項(xiàng)目共9層，每3層分為一個(gè)施工段。1～3層為第一施工段，4～6層為第二施工段，7～9層為第三施工段。

2）根據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)劃分施工區(qū)。

每個(gè)施工段根據(jù)結(jié)構(gòu)伸縮縫分成2個(gè)區(qū)。E軸線～H軸線為施工一區(qū)，A軸線～1/D軸線為施工二區(qū)。

3.2分段、分區(qū)、穿插式施工方案

1）主體鋼結(jié)構(gòu)吊裝前需要做好以下準(zhǔn)備工作

（1）基礎(chǔ)承臺(tái)澆筑完成且達(dá)到設(shè)計(jì)要求強(qiáng)度，基礎(chǔ)短柱安裝完成。

（2）建筑物內(nèi)地坪墊層澆筑且養(yǎng)護(hù)完成，建筑物四周道路及場(chǎng)地硬化完成，具備車輛通行條件。

（3）塔吊安裝完成。

2）施工流程和技術(shù)步驟

（1）第一施工段流程：吊裝一區(qū)1～3層梁柱并焊接→鋪設(shè)3層樓面樓承板并澆筑混凝土→吊裝二區(qū)1～3層梁柱并焊接→鋪設(shè)二區(qū)3層樓面樓承板并澆筑混凝土。

（2）第二施工段流程及穿插施工技術(shù)步驟：吊裝一區(qū)4～6層梁柱并焊接，同時(shí)鋪設(shè)一區(qū)二層樓承板并澆筑混凝土 →鋪設(shè)一區(qū)6層樓承板并澆筑混凝土，同時(shí)進(jìn)行1層結(jié)構(gòu)地坪施工→吊裝二區(qū)4～6層梁柱并焊接，同時(shí)鋪設(shè)二區(qū)二層樓承板并澆筑混凝土→鋪設(shè)二區(qū)6層樓承板并澆筑混凝土，同時(shí)進(jìn)行1層結(jié)構(gòu)地坪施工。

（3）第三施工段流程及穿插施工技術(shù)步驟：吊裝一區(qū)7～9層梁柱并焊接，同時(shí)鋪設(shè)一區(qū)5層樓承板并澆筑混凝土→鋪設(shè)一區(qū)9層樓承板并澆筑混凝土，同時(shí)鋪設(shè)一區(qū)4層樓承板并澆筑混凝土→吊裝二區(qū)7～9層梁柱并焊接，同時(shí)鋪設(shè)二區(qū)5層樓承板并澆筑混凝土→鋪設(shè)二區(qū)9層樓承板并澆筑混凝土，同時(shí)鋪設(shè)二區(qū)4層樓承板并澆筑混凝土→繼續(xù)剩余未完成樓承板鋪設(shè)及混凝土澆筑。

2）各施工段吊裝計(jì)算及起重、登高設(shè)備選擇：

（1）第一節(jié)鋼柱（第一施工段）及配套鋼梁主要采用2臺(tái)25t汽車吊進(jìn)行吊裝，現(xiàn)場(chǎng)塔吊輔助配合;

鋼柱最大分段長(zhǎng)度為9.6米，最大分段重量為3.4t，最大吊裝半徑11.0米;

現(xiàn)場(chǎng)采用2臺(tái)25t汽車吊（QY25K5-I大臂20.5m），吊裝半徑11米，額定起重量為5.2t*0.8安全系數(shù)=4.2t，滿足吊裝要求。

（2）第二節(jié)鋼柱（第二施工段）及配套鋼梁以C7020塔吊吊裝為主，50t及25t吊車輔助倒運(yùn)材料和周邊結(jié)構(gòu)吊裝。

構(gòu)件吊裝半徑最大為55m，構(gòu)件重2.8t。

構(gòu)件最大重量為3.4t，相應(yīng)吊裝半徑為47m。

計(jì)算結(jié)果見(jiàn)下表，采用C7020滿足吊裝要求。

構(gòu)件重量分布及位置，見(jiàn)下面分布圖。

（3）第三節(jié)鋼柱（第三施工段）及配套鋼梁以C7020塔吊吊裝為主，50t及25t吊車輔助倒運(yùn)材料和周邊結(jié)構(gòu)吊裝。

構(gòu)件最大吊裝半徑55米處重量為2.5t。

最重構(gòu)件為4.3t，吊裝半徑為43m。

經(jīng)計(jì)算所有位置構(gòu)件用C7020塔吊進(jìn)行吊裝均滿足吊裝要求，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)下表。

構(gòu)件重量分布分析圖如下：

（4）登高設(shè)備的使用及組織安排。

本項(xiàng)目采用如下起重及登高設(shè)備：

結(jié)構(gòu)吊裝時(shí)人員登高作業(yè)，在建筑物內(nèi)部以剪叉式高空升降車為主，在建筑外圍采用曲臂式登高升降車。

本項(xiàng)目樓層高度3.2米，采用型號(hào)為JCPT1008的剪叉式升降車，此型號(hào)升降車工作高度為10米，工作荷載380kg，機(jī)身重量2.1t。因此三層以內(nèi)2人同時(shí)登高作業(yè)，在不同工作高度均能滿足施工要求。室內(nèi)梁、柱吊裝、焊接、擰螺栓、油漆及防火涂料施工均需要用到剪叉式升降車，根據(jù)起重設(shè)備及施工人員數(shù)量計(jì)算本項(xiàng)目需要10臺(tái)升降車。

建筑外圍登高采用曲臂式升降車，型號(hào)：JLG-150HAX。此升降車最大工作高度45.72m，水平高度24.38m，載重454公斤。曲臂車主要負(fù)責(zé)外圍構(gòu)件安裝時(shí)人員登高，限于場(chǎng)地條件在施工最高峰需要使用二臺(tái)。

登高設(shè)備使用的前提條件是地面具備足夠的承載力且滿足相應(yīng)的平整度。因此1～3層結(jié)構(gòu)吊裝時(shí)建筑物室內(nèi)要求完成混凝土墊層澆筑且養(yǎng)護(hù)完成。同時(shí)在地溝、凹槽等部位鋪設(shè)厚鋼板以滿足升降車行走要求。

3層以上室內(nèi)登高均需鋼筋桁架樓承板澆筑完成并達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度。本項(xiàng)目樓層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)承載力為5.8KN每平米，升降車平均重量2.1噸，滿足升降車行駛必須承載力。

3）分段分區(qū)，穿插式施工質(zhì)量及安全控制技術(shù)要點(diǎn)

（1）測(cè)量網(wǎng)點(diǎn)的建立：

首先根據(jù)業(yè)主提供的城市等級(jí)水準(zhǔn)點(diǎn)和坐標(biāo)點(diǎn)建立全場(chǎng)區(qū)控制網(wǎng);

再根據(jù)全場(chǎng)區(qū)控制點(diǎn)網(wǎng)建立建筑物平面和高程控制網(wǎng)。

在每層結(jié)構(gòu)施工時(shí)將建筑物平面和高程控制網(wǎng)投測(cè)到建筑結(jié)構(gòu)上，進(jìn)行復(fù)核、矯正。

（2）地腳螺栓預(yù)埋

鋼構(gòu)基礎(chǔ)地腳螺栓的預(yù)埋精確度是工程質(zhì)量控制的關(guān)鍵點(diǎn)，有以下幾個(gè)方面需要特別關(guān)注和控制：

1）根據(jù)不同類型的柱腳制作地腳螺栓專用鋼模，鋼模根據(jù)定位軸線有效固定后放置地腳螺栓。

2）地腳螺栓需獨(dú)立固定，不能支撐在基礎(chǔ)模板和承臺(tái)鋼筋上，以免混凝土澆筑時(shí)模板、鋼筋偏移造成螺栓移位。

3）地腳螺栓預(yù)埋完成后須測(cè)量復(fù)核，有偏差及時(shí)進(jìn)行調(diào)整?；炷翝仓^(guò)程中安排專人進(jìn)行觀測(cè)，及時(shí)糾正因施工操作造成的偏移。

做好上述控制工作可以有效的避免地腳螺栓預(yù)埋偏位，從而也避免了因螺栓偏位導(dǎo)致將來(lái)鋼柱底板螺栓孔擴(kuò)孔。

（3）鋼柱和鋼梁的焊接質(zhì)量控制點(diǎn)

焊接質(zhì)量很大程度上取決于焊工的焊接水平和技能素質(zhì)，因此所有焊工進(jìn)場(chǎng)施工前必須進(jìn)行選拔考試，只有考試合格的人員才能領(lǐng)證進(jìn)場(chǎng)施工。

就整個(gè)框架而言，柱、梁等剛性接頭的焊接，根據(jù)施工順序，盡量從整個(gè)結(jié)構(gòu)的中間構(gòu)件上施焊，形成一個(gè)穩(wěn)固的框架后向周圍擴(kuò)展焊接。

就柱而言，應(yīng)先完成全部柱的接頭焊接：焊接時(shí)嚴(yán)格遵循兩人對(duì)向同速。

鋼梁焊接順序：先完成高強(qiáng)螺栓連接，再進(jìn)行翼板坡口等焊接。安裝順序：先栓后焊。

雨季及大風(fēng)天氣焊接措施：在焊前制作臨時(shí)焊接防雨棚、防風(fēng)罩，焊接時(shí)臨時(shí)固定在焊接點(diǎn)上方，形成臨時(shí)圍護(hù)，防止在焊接過(guò)程中雨水及大風(fēng)影響焊接質(zhì)量。

正式結(jié)構(gòu)焊接時(shí)，以控制應(yīng)力、應(yīng)變?yōu)闇?zhǔn)則，詳細(xì)制定焊接順序，不得將合攏焊口布置在結(jié)構(gòu)應(yīng)力集中的部位。

（4）鋼筋桁架樓承板安裝質(zhì)量控制要點(diǎn)

根據(jù)設(shè)計(jì)圖進(jìn)行深化，制作準(zhǔn)確的樓承板排版圖，并充分考慮各個(gè)細(xì)節(jié)節(jié)點(diǎn)做法，盡量避免現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行板材的切割，鋪設(shè)前主結(jié)構(gòu)必須驗(yàn)收合格。按設(shè)計(jì)及排版圖的要求在梁頂面上彈出基準(zhǔn)線，然后按基準(zhǔn)線鋪設(shè)鋼筋桁架模板。同一樓層平面內(nèi)的鋼筋桁架模板鋪設(shè)時(shí)，本著先里后外（先鋪通主要的輻射道路）的原則進(jìn)行;

為了保證施工過(guò)程中的安全，需要規(guī)劃每天的鋪設(shè)范圍及路線，在預(yù)定鋪設(shè)路線周圍拉結(jié)安全繩（生命線），在梁底拉設(shè)安全網(wǎng)。安全繩一般采用Ф12的鋼絲繩，用Ф48×3.5的鋼管做為立桿，采用夾具固定于梁翼緣板上。

（5）安全管理和現(xiàn)場(chǎng)控制

鋼結(jié)構(gòu)吊裝期間的現(xiàn)場(chǎng)工作具有高風(fēng)險(xiǎn)，每天正式施工前均需開(kāi)工具箱會(huì)議，詳細(xì)說(shuō)明當(dāng)天的工作內(nèi)容、施工順序、安全注意事項(xiàng)。

所有吊裝工作均需安排專職的指揮員，如塔吊指揮、吊車指揮等。

4技術(shù)分析

4.1分段、分區(qū)、穿插式施工可節(jié)省工期

如采用傳統(tǒng)施工方式，按軸線及樓層順序一層一層吊裝主鋼構(gòu)、鋪設(shè)樓承板、澆筑樓面混凝土，每層完成時(shí)間至少需要3周，完成9層主體結(jié)構(gòu)需要6個(gè)月以上。

采用分段、分區(qū)、穿插式施工，施工人員可以流水作業(yè)。各個(gè)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的樓承板澆筑完成后，上下可以同時(shí)施工。

每個(gè)施工段所需時(shí)間基本為30天，三個(gè)施工段所需工期為90天，第三施工段完成后再穿插返回其余未完成樓層，因此所需總時(shí)間不超過(guò)4個(gè)月?？纱蟠蠊?jié)省工期2個(gè)月以上。

4.2分段分區(qū)穿插式施工及采用新型登高機(jī)械可降低施工成本

1）縮短工期后可大大節(jié)省各類機(jī)械設(shè)備租賃、管理人員、施工人員工資等各項(xiàng)成本費(fèi)用。

2）分段分區(qū)穿插式施工各專業(yè)工種均可以流水作業(yè)，不會(huì)造成現(xiàn)場(chǎng)窩工、等工作面等現(xiàn)象。穿插式施工各專業(yè)工種所需數(shù)量比普通施工方式可減少一半。

3）使用升降機(jī)進(jìn)行登高作業(yè)，可省去制作鋼筋籠、鋼梯、吊籃等費(fèi)用。同時(shí)大大提高工作效率，降低安全成本。

4.3分段分區(qū)穿插式施工及使用機(jī)械登高可降低安全風(fēng)險(xiǎn)

1）當(dāng)每個(gè)施工段頂部樓承板完成澆筑后，上下可以同時(shí)施工，因有樓板隔開(kāi)，避免了交叉作業(yè)，從而很大程度上降低了施工安全風(fēng)險(xiǎn)。

2）使用各類新型登高設(shè)備取代傳統(tǒng)腳手架、鋼爬梯等現(xiàn)場(chǎng)臨時(shí)登高設(shè)施，可避免施工人員現(xiàn)場(chǎng)隨意攀爬鋼柱鋼梁，也可以避免施工人員在不穩(wěn)定的作業(yè)平臺(tái)上（如梁上設(shè)置鋼筋籠）進(jìn)行各類施工工作。登高設(shè)備有很好的安全保障，普通施工人員只要進(jìn)行相應(yīng)的操作培訓(xùn)，施工過(guò)程中有專人指揮管理，就可以使用。方便、便捷，同時(shí)有很高的工作效率，避免了各類施工人員因身體原因在登高過(guò)程中產(chǎn)生的墜落風(fēng)險(xiǎn)。

5結(jié)語(yǔ)

多層輕鋼結(jié)構(gòu)工程如采用分段、穿插式施工可節(jié)省工期、降低施工成本、降低施工安全風(fēng)險(xiǎn)。

就本項(xiàng)目而言，共節(jié)省工期兩個(gè)月，降低施工成本約120萬(wàn)。整個(gè)項(xiàng)目施工過(guò)程中未產(chǎn)生任何安全事故，施工質(zhì)量順利通過(guò)各類檢查驗(yàn)收，圓滿完成業(yè)主交給的施工任務(wù)。

穿插式流水施工作為鋼結(jié)構(gòu)工程的新型施工方式，某些施工細(xì)節(jié)方面還需要在今后的工程實(shí)踐中不斷的總結(jié)，不斷的完善。

此項(xiàng)目的施工經(jīng)驗(yàn)可以為今后類似工程提供一個(gè)借鑒。

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