鋼結(jié)構(gòu)安裝難點及對策分析

趙達，陳猛，施堅堅，李卿博，楊欣

（中建二局第一建筑工程有限公司，北京 100023）

1 引言

鋼結(jié)構(gòu)具有強度高、剛性好、自重輕、變形能力強、抗震性能好等特點，適用于建造大跨度以及超高、超重型建筑，而且與其他結(jié)構(gòu)混合運用能夠獲得更好的效果。鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件大多是在工廠生產(chǎn)的，所以，主要工作集中在施工現(xiàn)場。安裝時，需要使用大型的機械設(shè)備，按照計劃順序依次進行，由于受干擾的因素比較多，存在一些典型的施工難題，需要提高重視程度，根據(jù)項目特點和要求，提前做好應(yīng)對之策。

2 工程簡介

三亞農(nóng)科院項目涉及鋼結(jié)構(gòu)的部位主要為南區(qū)上部結(jié)構(gòu)、北區(qū)地下報告廳屋面、B樓鋼連廊以及其他部位鋼結(jié)構(gòu)。報告廳位于地下室，其屋面一端標(biāo)高在±0.00，一端標(biāo)高從2.7 m斜至6.95 m標(biāo)高，兩端橫向柱間距為32.4 m，均采用3.3 m高斜向桁架，桁架上弦為型鋼梁，腹桿、斜桿及下弦桿均采用鋼結(jié)構(gòu)。由于A樓邊框架位于報告廳上空，其兩根邊柱只能落至上弦桿，A樓一側(cè)為轉(zhuǎn)換桁架，在對應(yīng)柱的位置相應(yīng)設(shè)置豎腹桿。與B樓相連一側(cè)桁架右邊還存在一部分斜向報告廳屋面，導(dǎo)致B樓2層3根框架柱為錯層柱。報告廳縱向柱間距約21 m，采用實腹工字鋼梁，梁高1.55 m。B樓3～5層中間為5.3 m寬連橋，6層以上連為一體，連橋跨度約25 m，采用實腹工字鋼梁，3～5層梁高1 m，6層以上梁高1.2～1.5 m。南區(qū)地上采用純鋼框架。中間展示廳跨度21.4 m，鋼梁高度900～950 mm。北區(qū)抗震等級為框架四級、剪力墻三級，轉(zhuǎn)換梁柱、錯層柱為三級，轉(zhuǎn)換桁架及其下框支柱、受托柱中混凝土為二級、鋼構(gòu)為三級，南區(qū)鋼結(jié)構(gòu)抗震等級為四級、地下室混凝土框架為四級。

3 鋼結(jié)構(gòu)安裝難點及對策分析

3.1 交叉作業(yè)問題

施工現(xiàn)場條件比較復(fù)雜，北區(qū)鋼構(gòu)分別布置于地下報告廳和B樓3～5層等位置，在安裝過程中，不可避免地會存在其他班組交叉作業(yè)的情況，有時甚至有多個作業(yè)班組同區(qū)域施工作業(yè)，很容易出現(xiàn)質(zhì)量和安全隱患，對于工期控制也十分不利。

針對這個問題，采取了如下解決措施：施工前，完善工程項目計劃體系，編制施工組織設(shè)計和施工方案，經(jīng)審批確認后實施，根據(jù)施工進度計劃，組織好作業(yè)流水，做好資源進場安排，合理利用場地，不得出現(xiàn)相互干擾和混亂的情況，利用BIM技術(shù)建立模型，在3D模型的基礎(chǔ)上加入施工進度形成4D模型，用以模擬實際施工情況，及時與土建、消防水等其他專業(yè)班組進行溝通，對存在沖突的作業(yè)內(nèi)容進行調(diào)整，根據(jù)本工程實際工期情況，可先進行鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)施工，然后再統(tǒng)一吊裝鋼梁，這樣可以解決施工交叉作業(yè)矛盾的問題[1]。

3.2 測量定位問題

本工程施工難度大，鋼結(jié)構(gòu)和混凝土結(jié)構(gòu)組成一個整體的復(fù)合結(jié)構(gòu)，鋼結(jié)構(gòu)與混凝土結(jié)構(gòu)間又以支座相連，需要安裝工人具有一定的工藝水平，給安裝作業(yè)增加了難度，必須保證測量定位的準(zhǔn)確性，否則需要重復(fù)調(diào)整，浪費施工資源和時間。

針對這個問題，采取了如下措施：從安裝前到拼裝就位，都要做好測量工作，測量精度的高低直接影響著安裝質(zhì)量和效率。首先，做好測量前的準(zhǔn)備工作，研究圖紙，核對數(shù)據(jù)，掌握施工現(xiàn)場情況，檢查和準(zhǔn)備相關(guān)測量儀器，保證器材能夠符合測量要求，對測量資料進行反復(fù)驗證。其次，加強測量過程控制，建立主體控制網(wǎng)和高程控制網(wǎng)，預(yù)埋件安裝定位后，利用測控網(wǎng)對預(yù)埋件位置進行測控，然后實施基礎(chǔ)測量放線工作，尤其做好鋼構(gòu)與混凝土結(jié)構(gòu)連接節(jié)點間的測量，對于誤差較大的部位，及時在吊裝前進行等強度的修改，盡可能使安裝一步到位，減少后續(xù)施工麻煩[2]。

3.3 吊裝機械問題

本工程鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件型號多、單件構(gòu)件重量大，吊裝、轉(zhuǎn)運都比較困難，如果吊裝機械選擇不合理，容易影響施工進程、造成資源浪費，還會產(chǎn)生一系列污染問題，不符合綠色施工。

針對這個問題，采取了如下措施：常用的起重機械有自行桿式起重機、塔式起重機、桅桿式起重機，其中，自行桿式起重機又分為履帶式起重機、汽車起重機、輪胎起重機；塔式起重機又分為軌道式塔式起重機、爬升式塔式起重機、附著式塔式起重機；桅桿式起重機主要用于場地狹窄、吊裝集中、構(gòu)件較重、缺乏其他合適大型起重機械時?；诒竟こ啼摻Y(jié)構(gòu)的特點，結(jié)合技術(shù)經(jīng)濟條件，采用了汽車吊配合塔吊協(xié)同吊裝的方式，汽車吊具有較強的穩(wěn)定性，而且具有良好的機動靈活性，能夠迅速轉(zhuǎn)移場地，塔吊具有作業(yè)范圍大、工作效率高等優(yōu)點，二者結(jié)合運用，能夠橫好的解決上述問題[3]。

3.4 吊裝順序問題

本工程鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件類型和數(shù)量都比較多，如果吊裝方法和順序安排不合理，必然會導(dǎo)致施工混亂，產(chǎn)生錯誤、遺漏等問題，需要重新進行調(diào)整，對工程質(zhì)量、工期、安全等方面都十分不利。

針對這個問題，采取了如下措施：常用的鋼結(jié)構(gòu)吊裝方法有分件吊裝法和綜合吊裝法，這兩種方法都有一定的優(yōu)缺點，分件吊裝法指的是每次吊裝同一類型構(gòu)件的方法，可以有效減少起重機變幅和索具更換的次數(shù)，有利于提高吊裝效率，充分發(fā)揮起重機的工作能力，而且不易產(chǎn)生錯漏問題，但是，該方法不能為后續(xù)工作及早提供工作面，起重機的開行路線較長，消耗的能源較多，反之，綜合吊裝法需要吊裝完一個節(jié)間后再繼續(xù)進行下一節(jié)間工作，這樣就可以讓后續(xù)工作及早開始，有利于開展交叉平行流水作業(yè)，而且開行路線短，但是，該方法需要頻繁更換索具，這樣會影響工作效率，受構(gòu)件供應(yīng)及結(jié)構(gòu)復(fù)雜的影響，更容易產(chǎn)生錯誤，校正起來更加困難。圖1為分件吊裝法構(gòu)件吊裝示意圖，圖2為綜合吊裝法構(gòu)件吊裝示意圖（圖中數(shù)字為構(gòu)件安裝序號）。經(jīng)過綜合比對，本工程吊裝采用了分件吊裝法，這樣能更好地控制質(zhì)量和工期，減少意外情況的發(fā)生[4]。

圖1 分件吊裝法構(gòu)件吊裝示意圖

圖2 綜合吊裝法構(gòu)件吊裝示意圖

3.5 吊裝安全問題

本工程吊裝作業(yè)難度大，安全隱患比較多，由于施工現(xiàn)場條件復(fù)雜，很容易產(chǎn)生安全事故，而且高空作業(yè)、交叉作業(yè)也給施工帶來很大的安全隱患，可能會由于指揮判斷錯誤導(dǎo)致不可控因素的出現(xiàn)。

針對這個問題，采取了如下措施：安裝塔吊吊鉤可視化系統(tǒng)，塔司可以實時多角度查看吊裝位置等情況，增加信號工，加強與塔吊操作者的默契配合度。塔吊吊鉤可視化系統(tǒng)是基于塔吊運行過程中可能遇到的隔山吊、盲吊等情況，可以輔助塔吊操作者作業(yè)時的視覺清晰，通過在小車上或大前臂安裝攝像頭，然后將捕捉到的畫面實時傳送到司機室屏幕上，也可以通過無線網(wǎng)絡(luò)或移動網(wǎng)絡(luò)在客戶端遠程觀看，實現(xiàn)了塔吊作業(yè)的遠程監(jiān)管。塔吊吊鉤可視化系統(tǒng)與塔機安全管理系統(tǒng)配合使用，能夠讓高清攝像機自動跟鉤變焦，保證畫面清晰，司機室和項目部都可以實時觀看吊鉤運行畫面，經(jīng)過視頻實時分析，能夠?qū)崿F(xiàn)異常圖像存儲和報警提醒，這樣便解決了施工現(xiàn)場塔機司機存在視覺死角的問題，可以根據(jù)高清圖像快速準(zhǔn)確的進行判斷和操作，有效降低事故發(fā)生的概率[5]。

3.6 焊接質(zhì)量問題

鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的連接離不開焊接施工，但焊接效果受現(xiàn)場條件、技術(shù)水平、質(zhì)量管理等方面的影響很大，經(jīng)常會出現(xiàn)焊接缺陷，常見的有焊瘤、咬邊、焊腳不足、焊縫形狀不整齊、焊高過高或過低、焊縫起伏、氣孔、熔合不好、弧坑氣孔等，嚴重影響了鋼結(jié)構(gòu)整體的堅固性和穩(wěn)定性。

針對這個問題，采取了以下措施：對于焊瘤，如果發(fā)生在平板和立板兩側(cè)，主要是由于電弧電壓低、與焊接電流不匹配的原因?qū)е碌模梢赃m當(dāng)提高電壓和焊接速度，如果發(fā)生在平板處，需要將焊槍角度向立板一側(cè)抬起，抬高焊槍的行進角度；對于咬邊，主要發(fā)生在焊高過高時，所以，要減小焊接電流和焊接速度，并且加長焊絲干伸長；對于焊腳不足，當(dāng)兩側(cè)全部尺寸不足時，需要加大電弧電壓和焊接電流，并增加焊絲的干伸長度，當(dāng)只有一側(cè)尺寸不足時，需要向焊腳尺寸不足的反方向調(diào)整焊槍角度；對于氣孔，需要調(diào)整保護氣體流量，如果風(fēng)速較大，還要采取適當(dāng)?shù)姆里L(fēng)措施，將導(dǎo)電嘴內(nèi)沉積的飛濺物清除干凈，焊槍行進角度應(yīng)該保持在60°～90°，在使用二氧化碳氣體時，注意控制噴油嘴高度和混合氣體，使用富含脫氧物質(zhì)的焊絲；對于熔合不良問題，需要糾正可能存在的誤差，保證焊接焊絲打彎大小以及導(dǎo)電嘴的質(zhì)量，適度調(diào)整焊槍角度，保護氣體的選用要合理。除了這些技術(shù)措施，還應(yīng)加強組織管理，完善焊接質(zhì)量控制程序，首先，做好準(zhǔn)備工作，既包括各種設(shè)備器具、焊接材料的準(zhǔn)備，也包括焊工培訓(xùn)考核、技術(shù)能力的準(zhǔn)備；其次，做好技術(shù)交底，保證所有操作人員都能掌握焊接要點，然后按規(guī)范要求進行焊接；最后進行質(zhì)量評定，整理相關(guān)資料。焊接環(huán)境的控制也至關(guān)重要，如果鋼材表面濕度較大或風(fēng)速較大，則不能開展露天焊接作業(yè)，如果必須進行，需要采取相應(yīng)的去潮、防風(fēng)措施，當(dāng)環(huán)境溫度在零下時，需要采取適當(dāng)?shù)念A(yù)熱措施[6]。

4 結(jié)語

綜上所述，在鋼結(jié)構(gòu)安裝過程中，存在著許多重難點問題，如果處理不當(dāng)，容易留下質(zhì)量和安全隱患，所以，必須采取行之有效的應(yīng)對措施，保證建筑結(jié)構(gòu)整體施工質(zhì)量。鋼結(jié)構(gòu)施工主要包括制作加工、構(gòu)件連接、預(yù)先拼裝、防腐防火、運輸起吊、安裝連接等環(huán)節(jié)，技術(shù)應(yīng)用復(fù)雜，組織管理困難，需要從各個方面出發(fā)，提前做好計劃和協(xié)調(diào)，盡可能減少缺陷，保證安裝過程順利進行。