整體預(yù)拼吊裝技術(shù)在大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)施工中的應(yīng)用

李保強(qiáng)

（東華工程科技股份有限公司，安徽合肥 230024）

1.概述

1.1 項目地理位置概況

項目位于天山北麓、準(zhǔn)噶爾盆地南緣，區(qū)內(nèi)受南北向主壓應(yīng)力作用，形成東西向展布的北天山緯向構(gòu)造體系。場地地形大體呈南高北低、東高西低，地面基本平坦，高差起伏不大。絕對高程423.07m～426.16m，最大高差3.13m。

1.2 工程概況

某項目包裝單元成品庫設(shè)計采用鋼結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)型式為門式剛架。剛架梁、柱及節(jié)點(diǎn)板采用Q355B系桿、檁條等的連接板及加勁板材質(zhì)同被連接件。高強(qiáng)螺栓均采用10.9級。摩擦型連接高強(qiáng)螺栓結(jié)合面不得涂漆，采用拋丸處理法。普通螺栓采用C級螺栓，其性能等級為4.6級[1]。

2.鋼結(jié)構(gòu)預(yù)拼吊裝技術(shù)應(yīng)用

2.1 總體施工工藝

每條軸線在安裝過程中，先安裝立柱，立柱完成兩軸安裝以后及時安裝鋼柱間剛性系桿，調(diào)整鋼柱的垂直度，最后安裝鋼梁和鋼梁間的連接構(gòu)件，使鋼結(jié)構(gòu)盡快形成穩(wěn)定的整體。后續(xù)每安裝一軸及時將鋼柱間剛性系桿安裝完成，調(diào)整好立柱的垂直度，然后安裝鋼梁和鋼梁間的連接構(gòu)件，保證鋼結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性。特別說明的是，進(jìn)行鋼梁連接構(gòu)件和屋面板安裝等高處作業(yè)時，施工跨的鋼梁之間必須掛設(shè)安全防護(hù)網(wǎng)，保證施工安全[2]。

2.2 鋼結(jié)構(gòu)安裝準(zhǔn)備

2.2.1 施工準(zhǔn)備

安裝前對用于安裝定位的基礎(chǔ)支座面標(biāo)高、基礎(chǔ)中軸線和地腳螺栓的標(biāo)高，測量螺栓的位置，做好檢查記錄，超過允許偏差時進(jìn)行技術(shù)處理。

鋼柱基礎(chǔ)的混凝土強(qiáng)度滿足設(shè)計要求，基礎(chǔ)分層回填。錨固螺栓的垂直度、外露長度和螺紋長度應(yīng)符合設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。螺紋齒沒有損壞，螺母可以正確擰緊。檢查起重機(jī)械和起重工具。鋼絲繩、滑輪、緊固件等符合使用要求，腳手架或工作平臺按照施工組織的設(shè)計要求設(shè)置。在吊裝鋼構(gòu)件前，必須清除鋼構(gòu)件表面的油污、沉積物、灰塵等雜質(zhì)?，F(xiàn)場準(zhǔn)備部分鋼板，用于調(diào)整鋼柱的高度。

2.2.2 起重吊裝準(zhǔn)備

（1）鋼絲繩選用。根據(jù)鋼絲繩標(biāo)準(zhǔn)YB/T5343-2015，選用直徑符合吊裝重量要求的合成纖維芯鋼絲繩。對起吊用鋼絲繩進(jìn)行檢查，鋼絲繩應(yīng)無斷股、斷絲、斷線問題，無死彎、結(jié)扣等質(zhì)量隱患的鋼絲繩方可用于現(xiàn)場起吊，否則不得使用。

（2）牽引繩使用。牽引繩材質(zhì)為麻繩或塑料繩，繩徑#8m～12mm，長度為5m～8m，牽引繩要專人保管，經(jīng)常檢查，確保安全有效，如磨損超過安全范圍的要及時更換。

吊物起吊前，將牽引繩掛好在吊物的一端，吊物吊起后由指定指揮者牽繩掌握操縱吊物方向以適應(yīng)裝卸目標(biāo)，操作時，牽引繩要保持拉緊，確保能操縱吊物方向，操縱的司索工要與吊物保持安全距離。根據(jù)安全作業(yè)需要調(diào)整吊物方向。

吊繩到達(dá)目標(biāo)上空下降到一定高度而牽引繩無法安全操作時，應(yīng)放開牽引繩，改用拉鉤操作。

吊物放下后，先解開牽引繩后再由吊機(jī)拉出吊索。

2.3 鋼柱安裝

（1）吊裝前準(zhǔn)備。鋼柱吊裝前先將地腳螺栓表面清理干凈，然后用水準(zhǔn)儀把調(diào)節(jié)螺母調(diào)至設(shè)計標(biāo)高，吊裝鋼柱采用調(diào)節(jié)螺母調(diào)平至準(zhǔn)確設(shè)計標(biāo)高。把鋼柱按編號分別運(yùn)至安裝位置。鋼柱吊裝前再次檢查柱的各種基準(zhǔn)點(diǎn)、中心線、吊（捆扎）點(diǎn)以及表面是否有損壞和污垢，確認(rèn)無誤后開始捆扎和吊裝。

（2）試吊。鋼柱的吊裝由具有資質(zhì)的人員操作，準(zhǔn)備工作完成后必須先進(jìn)行試吊，先整體提升量100mm～200mm時停止提升，此時檢查索具的強(qiáng)度、起重機(jī)的穩(wěn)定性和鋼柱的垂直度。施工人員一定要分工明確，測量、吊裝、緊固螺母等器具要齊全，起重機(jī)、指揮、對位、綁扎和現(xiàn)場施工質(zhì)量安全人員要各盡其責(zé)。在施工過程中，閑雜人員不得靠近吊裝現(xiàn)場。

（3）吊裝就位。鋼柱的提升采用旋轉(zhuǎn)法和滑動法。在滑動提升時，在鋼柱的底部放置滑動板或滾動桿。采用旋轉(zhuǎn)法提升時，即將運(yùn)到現(xiàn)場鋼柱綁扎好后，起重設(shè)備邊起鉤邊回轉(zhuǎn)，使鋼柱繞柱腳邊旋轉(zhuǎn)邊提升。起吊可采用正吊和斜吊的方式，正吊法安裝方便，采用斜吊法可降低吊鉤的提升高度。鋼柱安裝前，測量鋼柱牛腿面高程，然后計算柱底座和基礎(chǔ)面高程，并適當(dāng)調(diào)整支撐面。鋼柱的提升點(diǎn)位于柱的重心。在安裝鋼柱時，應(yīng)將吊起的立柱緩慢降低到基礎(chǔ)上方，以避免與地腳螺栓的沉重沖擊和碰撞。到位后，操作人員在柱底板預(yù)留螺孔內(nèi)安裝好地腳螺栓，并對柱腳適當(dāng)調(diào)整，使柱中心線與基礎(chǔ)十字線對齊。校準(zhǔn)立柱時，先校正立柱的標(biāo)高，再校正立柱腳的軸線，最后校正立柱的垂直度。鋼柱的安裝和校正應(yīng)根據(jù)溫差和陽光等因素進(jìn)行。立柱垂直度調(diào)整完畢后，應(yīng)及時將立柱底部與基礎(chǔ)之間的連接部分進(jìn)行灌漿處理，以保證立柱的穩(wěn)定。

2.4 柱間剛性系桿安裝

對于柱間剛性系桿的安裝，為確保施工安全性，鋼柱安裝后即進(jìn)行系梁的施工，待系桿完成后再安裝鋼梁。在施工過程中，不得因系桿安裝有難度而隨意切割構(gòu)件?，F(xiàn)場先找出原因，采取應(yīng)對措施進(jìn)行處理。否則，必須由設(shè)計人員給出處理方案。

2.5 鋼梁拼裝

鋼梁安裝前進(jìn)行拼裝，一般采用臥式和立式拼裝兩種拼裝方式進(jìn)行多節(jié)鋼梁的拼裝，根據(jù)現(xiàn)場具體情況選擇。采用臥式拼裝方式時，應(yīng)將鋼梁用軌道木找平調(diào)直，使拼裝縫對齊，穿好臨時螺栓，并檢查成型構(gòu)件的尺寸。合格后再擰入高強(qiáng)螺栓。組裝后測量鋼梁的實(shí)際長度是否符合設(shè)計要求。立式豎向拼裝時，鋼梁起脊處應(yīng)墊踏板或支架。支撐點(diǎn)高度以屋架起坡度高度為準(zhǔn)。組裝時，構(gòu)件臨時固定在支架上，每個構(gòu)件的中心位于同一鉛垂面上。對齊接點(diǎn)，插入臨時螺栓，成型后檢查構(gòu)件尺寸，合格后擰入高強(qiáng)螺栓。

2.6 鋼梁安裝

（1）安裝順序及要求。先由山墻附近有柱間支撐的鋼架開始進(jìn)行鋼梁的安裝，從建筑物的一端向另一端依次進(jìn)行，安裝過程中采取擴(kuò)大拼裝和綜合安裝的方式，并減小累積誤差產(chǎn)生的影響。吊點(diǎn)嚴(yán)格綁扎后再進(jìn)行鋼架起吊，采用四點(diǎn)法進(jìn)行吊裝。吊裝時確保鋼梁不產(chǎn)生變形，鋼梁在提升過程中保持水平，便于高空定位安裝。

（2）吊裝。吊裝前備好高強(qiáng)度螺栓。梁與梁和柱與梁的連接采用高強(qiáng)度螺栓。梁柱連接處的摩擦面應(yīng)平整、干燥，不得有油泥等附著物。安裝前，應(yīng)對接觸摩擦面進(jìn)行處理，以滿足安裝規(guī)范的要求。鋼梁吊裝時，應(yīng)先進(jìn)行試吊，當(dāng)起吊高度達(dá)到100mm～200mm時，停止起吊，檢查索具的牢固性和起重機(jī)的穩(wěn)定性。確認(rèn)無誤后，可指示起重機(jī)緩慢提升。當(dāng)梁連接板靠近柱連接板時，根據(jù)操作人員的安裝需要，指示起重機(jī)停止上升和移動。操作員首先在一端使用撬棍將柱板連接到梁板。螺栓孔插入后，穩(wěn)定后易于與高強(qiáng)度螺栓連接。螺栓一端用螺栓固定后，不應(yīng)擰緊，待另一端與柱梁板吻合且插入高強(qiáng)度螺栓后，即可將兩端螺栓擰緊平整。

2.7 鋼聯(lián)系構(gòu)件的安裝

主體構(gòu)件安裝完成后再進(jìn)行聯(lián)系構(gòu)件的安裝固定，且主體構(gòu)件不得在聯(lián)系構(gòu)件安裝完成前承受設(shè)計荷載。在進(jìn)行屋蓋綜合吊裝時同步進(jìn)行屋架系統(tǒng)聯(lián)系構(gòu)件的安裝，聯(lián)系構(gòu)件須在屋面安裝前固定完畢。鋼聯(lián)系桿構(gòu)件節(jié)點(diǎn)處需要焊接切割作業(yè)的，待作業(yè)完成后再進(jìn)行屋面系統(tǒng)安裝。聯(lián)系構(gòu)件安裝完畢后必須進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)已變形或連接困難的構(gòu)件現(xiàn)場糾正，無問題后再固定聯(lián)系構(gòu)件。

2.8 屋面檁條系統(tǒng)安裝

鋼結(jié)構(gòu)主體在柱間支撐、水平支撐和剛性支撐（系件）安裝完畢，并進(jìn)行調(diào)校后再進(jìn)行屋面檁條的安裝。安裝時先進(jìn)行檁托的焊接，根據(jù)圖紙所示尺寸在鋼梁上畫好直線，施焊時注意不同軸線的同一位置檁條標(biāo)高在同一直線上，同時確保檁條與鋼梁（柱）保持垂直。焊接完成后，將藥渣清理干凈，并對焊縫外觀質(zhì)量進(jìn)行目測檢查，合格后再涂兩遍防銹底漆和面漆[3]。

檁條安裝完畢及時進(jìn)行拉條的安裝，拉條位于檁條間，對檁條的穩(wěn)定具有重要作用。拉條安裝時每端在檁條兩面的螺母均要擰緊，使其處于受力繃直狀態(tài)。

2.9 屋面壓型鋼板安裝

（1）檢查清理。屋面采用成品巖棉金屬夾芯板，材料進(jìn)場后即進(jìn)行驗(yàn)收，驗(yàn)收合格方可使用，驗(yàn)收時對其外觀質(zhì)量檢查，表面不得出現(xiàn)油污、劃傷和裂紋等缺陷，同時需要檢查產(chǎn)品出廠合格證和檢測報告，對于達(dá)不到設(shè)計要求的現(xiàn)場禁止使用。

（2）安裝準(zhǔn)備。屋面板安裝前對鋼結(jié)構(gòu)整體進(jìn)行檢查，確保其焊接、節(jié)點(diǎn)、螺栓、油漆等工程是否完善，鋼檁條平整度等。按設(shè)計使用緊線器拉鋼絲線測放出屋面軸線控制線的數(shù)量和位置。彈線完畢，在有構(gòu)件的位置處進(jìn)行拉線檢查，對于高低差大于8mm 以上的點(diǎn)進(jìn)行處理。

（3）夾芯板安裝。1）吊裝。夾芯板吊裝采用25t汽車吊進(jìn)行，最大起吊數(shù)量不超過2塊，吊裝過程中注意保護(hù)板材表面鍍層。2）安裝。夾芯板安裝時分2個班組同時進(jìn)行，夾芯板吊裝時注意板肋條一面向上，母肋調(diào)整至安裝屋面的一側(cè)，安裝時注意將板束放置于檁條支座附件，不應(yīng)放置于跨中。

進(jìn)行第一塊板安裝應(yīng)注意夾芯板的定位方向，板長方向與檁條保持垂直。當(dāng)?shù)谝粔K鋼板就位并固定后，沿著屋脊拉一根細(xì)鋼絲繩。該鋼絲繩是起固定作用，可加快后續(xù)夾芯板安裝同時用于校核。然后在安裝過程中，應(yīng)隨時檢查固定屋面板。當(dāng)安裝達(dá)到每個跨度的一半時，還必須測量固定屋頂頂部和底部與未裝配屋頂邊緣之間的距離。通過這種方式來確定已安裝夾芯板是否與軸平行。如果需要調(diào)整，應(yīng)在后續(xù)板安裝時進(jìn)行微調(diào)，直到所有夾芯板與軸線平行。

（4）屋面板與檁條連接。將相鄰一塊板的邊緣與前一塊板的邊緣對應(yīng)壓緊，在每個檁條相應(yīng)的板材搭接處安裝支架，支架與檁條固定之后再對支架連接部位進(jìn)行調(diào)整。

（5）屋面板的搭接。屋面板采用自攻螺釘連接進(jìn)行長度方向的搭接，采用密封膠條及密封膠對連接處進(jìn)行處理防止?jié)B漏，接縫確保嚴(yán)密、順直。

（6）采光板安裝。采光板與屋面面板間連接，采用螺栓、密封膠條。另外在采光板兩側(cè)各加一固定板，用于固定采光板與相鄰屋面板，用自攻螺釘固定，采光板與上下2張板的壓緊順序依照屋面坡度方向。在采光板上部設(shè)置不銹鋼分水嶺。

（7）成品保護(hù)。金屬夾芯板垂直、水平運(yùn)輸時需安放牢固，禁止拖滑夾芯板。在屋面面板上面必須及時清理雜物，避免工具、配件墜地，造成板面漆膜損壞。夾芯板的堆放場地應(yīng)平坦、堅實(shí)，不得有積水。夾芯板堆放高度不得超過2m，分層堆放時，從底層起每隔300mm～500mm加放墊木，以免水淋濕積水后表層形成污點(diǎn)。

2.10 操作平臺設(shè)置

鋼結(jié)構(gòu)安裝時現(xiàn)場設(shè)置工人操作平臺，操作平臺采用可移動式，可移動平臺采用拼接連接方式，底部安裝移動滑輪，操作平臺拼接縫之間采用14號鐵絲固定牢固。由于鋼結(jié)構(gòu)安裝高度較好，為便于操作平臺移動，地面先要進(jìn)行混凝土硬化處理，同時操作平臺四周設(shè)置拋撐，保證操作平臺的穩(wěn)定性。

2.11 生命繩設(shè)置

生命繩采用一根φ12mm以上的鋼絲繩，鋼絲繩每端用3～4個卡扣固定在鋼柱上，工人吊裝作業(yè)時必須把安全繩掛在生命繩上，作業(yè)時安全繩須高掛低用，現(xiàn)場作業(yè)時高出作業(yè)面即可，當(dāng)受作業(yè)環(huán)境限制時應(yīng)確保安全繩固定牢固。

3.施工質(zhì)量控制

（1）防腐。鋼結(jié)構(gòu)連接處焊縫須無焊渣、油污，除銹合格后方可涂刷涂料。構(gòu)件的補(bǔ)刷漆按涂裝工藝要求分層補(bǔ)刷。涂層干漆膜厚度應(yīng)符合設(shè)計要求或施工規(guī)范的規(guī)定。

（2）檢查驗(yàn)收。鋼架安裝后先檢查現(xiàn)場連接部位的質(zhì)量。鋼架安裝質(zhì)量主要檢查鋼柱基準(zhǔn)點(diǎn)標(biāo)高，柱腳底座中心線對定位軸線偏移，柱垂直度；檁條的間距、彎曲矢高。鋼架安裝的允許偏差必須保證在規(guī)定范圍內(nèi)以保證符合設(shè)計受力狀態(tài)及整體穩(wěn)定性要求。鋼架支座的標(biāo)高軸線位移跨中撓度，經(jīng)測量做出記錄。

（3）垂直度偏差控制。鋼柱吊裝就位到支撐架上后，確定柱身方向正確，在測量人員的測量監(jiān)視下，利用 斜鐵、纜風(fēng)繩、倒鏈等對柱頂標(biāo)高偏差、柱身垂直度偏差、軸線偏差以及進(jìn)行校正。使用全站儀觀測在鋼柱頂部相應(yīng)控制點(diǎn)的坐標(biāo)值并進(jìn)行校正。

鋼柱垂直度校正是在柱身相互垂直的2個方向用經(jīng)緯儀照準(zhǔn)鋼柱柱頂側(cè)面中心點(diǎn)，然后比較該中心點(diǎn)的投影點(diǎn)與柱底處該點(diǎn)所對應(yīng)柱側(cè)面中心點(diǎn)的差值，即為鋼柱此方向垂直度的偏差值。其值應(yīng)≤H/1000且絕對偏差≤±10mm。結(jié)合類似工程經(jīng)驗(yàn)，擬定內(nèi)部控制目標(biāo)：≤8mm。當(dāng)視線不通時，可將儀器架設(shè)在偏離其所在的軸線位置，但偏離的角度不應(yīng)大于15°。

4.結(jié)語

近幾年，鋼結(jié)構(gòu)在國內(nèi)飛速發(fā)展，本文以實(shí)體項目為例，介紹了大跨度空鋼結(jié)構(gòu)安裝施工工藝，并總結(jié)施工過程中質(zhì)量和安全控制要點(diǎn)，該工藝對類似工程施工具有可借鑒性。