大型屋面鋼結(jié)構(gòu)吊裝施工技術(shù)

孫 斌

（甘肅第一建設(shè)集團有限責(zé)任公司，甘肅 蘭州 730070）

針對建筑工程，在吊裝施工中，機械化操作屬于常見施工形式，存在一定施工難度及危險性，受到建筑領(lǐng)域的高度關(guān)注。屋面處于建筑頂層，吊裝施工環(huán)節(jié)較為關(guān)鍵，尤其是大型屋面的鋼結(jié)構(gòu)施工，必須通過科學(xué)施工方法，有效提升工程整體質(zhì)量。筆者根據(jù)靈臺體育中心項目屋面采用雙向張弦梁結(jié)構(gòu)體系的建筑工程施工經(jīng)驗，主要分析大型屋面鋼結(jié)構(gòu)吊裝施工技術(shù)。

1 大型屋面鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的特點

針對大型屋面鋼結(jié)構(gòu)的質(zhì)量控制，對建筑整體質(zhì)量有著直接影響。隨著建筑技術(shù)日益更新，建筑鋼結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量，是建筑領(lǐng)域的重點研究課題。為此，需充分掌握大型屋面鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的特點。

首先，結(jié)構(gòu)測量難。針對大型鋼結(jié)構(gòu)，應(yīng)根據(jù)其結(jié)構(gòu)特性，進行綜合規(guī)劃與測量。在屋面鋼結(jié)構(gòu)的施工中，鋼件的兩個方向都是水平的。由于大型鋼結(jié)構(gòu)張弦梁屋面鋼結(jié)構(gòu)體系的特殊性，各條鋼梁的傾角也各不相同。因此，在工程測量中，既要從平面上測量建筑物的長、寬等，又要設(shè)置空間的空間坐標(biāo)，以便更準確地進行測量。而且，還需要準確計算出鋼梁之間的傾斜和扭曲的空間位置，這樣才能保證鋼梁在不同力的作用下不會發(fā)生變形。

其次，質(zhì)量控制點較多。大型鋼材的質(zhì)量難以保證，在安裝時，不僅要控制鋼件的安裝質(zhì)量，還要注意安裝順序，對相鄰鋼件的安裝有沒有影響；如何對高程進行補償?shù)葐栴}進行嚴密的規(guī)劃。因此，在質(zhì)量管理中，需控制單一鋼結(jié)構(gòu)質(zhì)量，還需控制好焊接質(zhì)量以及安裝順序。

第三，外部環(huán)境影響較大。在建筑工程中，建筑材料受環(huán)境因素的影響。建筑結(jié)構(gòu)在日照、溫度、高風(fēng)速的作用下，會對結(jié)構(gòu)的材質(zhì)造成一定的磨損和老化。在這樣的環(huán)境負荷下，異型結(jié)構(gòu)也會受到很大的影響。由于鋼制建筑對環(huán)境有很高的要求。由于環(huán)境日益惡化，現(xiàn)在的建筑材料壽命越來越短。因此，在工程建設(shè)中，必須對軸線和標(biāo)高的控制進行補償與糾錯，特別是對于大型鋼結(jié)構(gòu)張弦梁屋面結(jié)構(gòu)體系來說，這一點的管理與控制尤為重要。只有把整體結(jié)構(gòu)安裝的誤差控制在合理的范圍內(nèi)，才能達到既能達到藝術(shù)效果又能滿足實際需要的要求。

2 大型屋面鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計要點

首先，嚴格審查屋面鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計。在大型鋼結(jié)構(gòu)張弦梁屋面結(jié)構(gòu)體系的設(shè)計中，需要大量的圖紙，其中的高度、位置、厚度等數(shù)據(jù)的大小，直接關(guān)系到整個建筑的設(shè)計質(zhì)量，因此要確保其設(shè)計的效果，就必須對其進行詳細的審核。關(guān)于工程圖紙中所包含的計算問題，還需由有關(guān)評審小組進一步理清。若有與實際工程不相符的地方，應(yīng)由工作人員及時糾正，以確保資料的準確性，并為今后的屋頂設(shè)計工作打下堅實的基礎(chǔ)。

其次，加強鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)建質(zhì)量檢查。在大型鋼結(jié)構(gòu)屋頂?shù)脑O(shè)計中，也會有許多的構(gòu)件，這些構(gòu)件的功能也各不相同，但如果有一個構(gòu)件的質(zhì)量問題，將會對整個屋頂?shù)脑O(shè)計質(zhì)量產(chǎn)生很大的影響。因此，在實施之前，有關(guān)的工作小組必須對各工序中使用的部件進行嚴格的質(zhì)量檢驗。比如構(gòu)件的型號、材料、尺寸等，都要經(jīng)過嚴格的檢驗，并及時更換出問題的構(gòu)件，以確保整個構(gòu)件的質(zhì)量。此外，屋頂設(shè)計師還必須按照規(guī)范的施工工藝和施工程序，并嚴格對照屋面設(shè)計圖紙上的要求，將構(gòu)件進行組合，確保鋼結(jié)構(gòu)屋頂?shù)脑O(shè)計效果。

第三，加強屋面安裝管理。對鋼結(jié)構(gòu)屋頂進行全面的管理，既可以提高其安裝的正確性和穩(wěn)定性，又可以間接地保障工人的生命安全，是建筑工程中必不可少的一環(huán)。大型鋼結(jié)構(gòu)張弦梁屋面結(jié)構(gòu)體系的設(shè)計，包括構(gòu)件的裝配、設(shè)計方案的優(yōu)化和工人的工作分工等。若工程小組不能很好地對其進行管理和控制，導(dǎo)致施工現(xiàn)場出現(xiàn)了一些混亂，將會對其設(shè)計的效果產(chǎn)生很大的影響，從而妨礙到整個屋面的設(shè)計過程和技術(shù)的運用。因此，施工隊伍要加強對建筑工地的管理，才能確保屋頂?shù)脑O(shè)計水平。

第四，加強鋼結(jié)構(gòu)屋面抗震審查。為加強我國超限建筑的抗震管理，加強其安全性與穩(wěn)定性，確保其抗震性能，建設(shè)部對其進行了抗震檢查，并就相關(guān)的管理制度提出了相應(yīng)的規(guī)范。由于現(xiàn)有的抗震計算方法尚不完備，規(guī)范中所提及的各種計算方法均有一定的假定，而在三個因素中，僅有一個峰值的加速度，其余兩個因素僅僅是一個簡單的估計。所以對于超限的建筑，在實際的規(guī)范中僅有某一限度的應(yīng)用超過了該限度。超限評估是指在現(xiàn)行設(shè)計水準下，按實際規(guī)范進行的超限施工，其實質(zhì)是設(shè)計管理，施工質(zhì)量由設(shè)計質(zhì)量控制。因此，必須對設(shè)計質(zhì)量進行嚴格的控制，將超限審查提高到一個絕對的高度，才能決定建筑的超限荷載。

3 工程實例

新建靈臺縣體育中心工程，結(jié)構(gòu)類型屬于框架結(jié)構(gòu)，屋蓋采用雙向張弦梁結(jié)構(gòu)體系；張弦梁結(jié)構(gòu)平面尺寸為68.8 m×47.7 m，共設(shè)置8榀張弦梁，長度均為48 m，單榀張弦梁整體吊裝重量26.7 t，整個屋蓋鋼結(jié)構(gòu)重量大約為345 t。

首先，場地準備。

（1）分析場地狀況。該項目的主體部分是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，屋面由屋蓋張弦梁主梁8榀、聯(lián)系梁2榀、邊梁2榀、其他聯(lián)系梁3榀、撐桿、交叉拉桿、主索和穩(wěn)定索組成構(gòu)成。屋面鋼梁的吊裝必須由車輛吊來完成。

（2）場地籌備。由于體育場內(nèi)部空間結(jié)構(gòu)復(fù)雜，吊裝工作場地狹窄，在施工之前，利用計算機進行了計算機仿真和分析。根據(jù)有關(guān)試驗，確定了主體張弦梁每榀分三段運至場地，結(jié)構(gòu)現(xiàn)場拼裝，張弦梁構(gòu)件堆放在體育中心內(nèi)部安裝位置附近，這樣可以免去二次搬運的麻煩，也為張弦梁的整體吊裝提供便利。前6榀張弦梁和邊梁即12~6軸線的鋼構(gòu)件拼裝及堆放場地緊靠于C軸線，最后2榀張弦梁和邊梁即5和3軸線的臨時拼裝區(qū)域位于5軸和3軸之間，其拼裝方向與原來6榀張弦梁的拼裝方向垂直。

（3）鋼梁焊接。張弦梁主梁截面形式主要為焊接箱型截面，規(guī)格為RHS700 mm×300 mm×25 mm，材質(zhì)主要分為Q355B其中張拉弦桿耳板于主梁兩端插入其箱型截面，并且采用T型對接焊接。由于鋼梁的生產(chǎn)場地比較大，施工場地也不需要過多的預(yù)制，所以所有的鋼梁都是采用了場外的方式進行預(yù)制，因為主梁的長度比較大，搬運起來也比較麻煩，所以將其分為三部分，然后運送到了工地上，然后在地面上進行組裝。主梁分段后，每個區(qū)段長度為16 m，重量約8.9 t。在此基礎(chǔ)上，利用一個50 t的大型起重機，在現(xiàn)場對主梁進行了分段組裝。鋼梁為全熔透等強度焊接，焊接時需開坡口、加襯板、設(shè)置引弧板，一次焊接成形，并按照二級焊縫檢驗，通過驗收后方可吊裝。

其次，主鋼梁吊裝。

（1）吊裝過程模擬。①選擇吊裝設(shè)備。單根主鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的自重G=26.7 t，按130 t履帶式起重機的性能表取值，工作半徑14 m，臂長34 m時工況其起重工作量為35.6 t。②吊裝模擬。在吊裝之前，將拼接好的主鋼梁Ⅰ，主鋼梁Ⅱ，主鋼梁Ⅲ分別置于相應(yīng)的位置，并進行了吊裝過程的仿真。

舉例來說，第一主梁 I段的三段起重操作：

“吊裝過程1”是在準備階段，將主梁豎向吊裝到20 cm處，進行吊裝實驗；“吊裝過程2”是利用起重機臂的升降、旋轉(zhuǎn)等動作，將主鋼梁從結(jié)構(gòu)柱和二樓的觀眾席上抬到各自的位置；“吊裝過程3”通過吊桿將鋼梁抬起，直至梁底超過鋼梁支撐柱的頂部標(biāo)高，然后通過旋轉(zhuǎn)、平移動作將其移到就位。

（2）主鋼梁精確就位。在吊裝時，采用捆綁于梁端的麻繩，以作拉力和穩(wěn)定措施。在吊裝的時候，屋面會有4個工人（兩邊兩個），在主梁抬起的時候，用繩索將主梁抬起，然后用手拉著吊車，在半空中完成主梁的轉(zhuǎn)動。

（3）主鋼梁起吊、安裝。吊裝中心設(shè)在主梁的中間位置，3個吊耳進行吊裝。起重時，首先將主梁吊離地面20 cm，然后停住，進行10 min的試吊，以檢查各小點有無異常。試驗完畢后，將主梁吊裝到安裝高度。按照仿真方案將主梁移至設(shè)計位置，并進行焊接和固定。

第三，次鋼梁吊裝。①吊裝前準備。次鋼梁與主鋼梁通過對應(yīng)的螺栓進行合適地連接，根據(jù)螺栓的基礎(chǔ)要求進行，在土建和主梁的吊裝中，如果有一些偏差，那么根據(jù)項目部的基本要求，必須先將主梁吊裝完畢，然后才能進行，而且要根據(jù)具體的測量及其相應(yīng)尺寸規(guī)格進行加工。②制定吊裝模擬方案。對于鋼梁，一般都要控制在1~3 t之間，并且要選擇合適的車輛進行吊裝，在吊裝的初期，要預(yù)先對其進行仿真。之所以要進行仿真，就是為了讓吊車在起重的時候盡可能多的進行輔助鋼梁的吊裝，這樣就可以減少吊車在重復(fù)的情況下造成的浪費，在將起重機的工作水平進行提高，然后盡可能降低高空作業(yè)幾率，最大化降低安全事故發(fā)生率。③綜合措施。有關(guān)部門在實施初期階段已制訂了具體的施工方案，并對風(fēng)險較大的項目進行了一段時期的相關(guān)研究。相關(guān)團隊認真地研究了吊裝方案的總體內(nèi)容，根據(jù)現(xiàn)場的觀察，結(jié)合自己的經(jīng)驗，根據(jù)各自的特點，根據(jù)不同的情況，設(shè)計出相應(yīng)的吊裝船段，將理論與實踐緊密結(jié)合，使得整個吊裝過程更加順利。

4 結(jié)束語

總而言之，在大型屋面鋼結(jié)構(gòu)工程中，吊裝施工技術(shù)的運用十分關(guān)鍵。針對施工單位而言，必須科學(xué)制定吊裝方案，通過科學(xué)方法，開展規(guī)范施工，必須做好施工環(huán)節(jié)的嚴格監(jiān)督，方可有效提升工程質(zhì)量，確保屋面施工的效率，促進建筑業(yè)的快速、穩(wěn)定發(fā)展。