大跨度钢结构工程的高空散装施工技术研究 (1).pdf

CM&M 2023.041610 引言大型钢结构施工技术在我国已经渐渐发展成熟，大跨度高空钢结构工程的结构型式不断创新，施工难度不断增加，施工技术不断更新。为了提升大跨度高空钢结构工程的施工效率和施工质量，必须研究、掌握和灵活运用其施工技术。1 大跨度高空钢结构工程常用施工技术大跨度高空钢结构工程的施工技术多种多样，本文仅介绍 3 种常用施工技术，如下所述。1.1 高空散装施工技术高空散装施工技术是大跨度高空钢结构工程经常使用的施工技术。高空散装施工技术的具体施工流程如下：首先，施工人员根据施工图纸要求，在施工现场搭建用于辅助安装的临时支撑架；其次，吊装人员将钢结构散件稳定在高空中准备安装的位置；然后，施工人员在临时支撑架上对该钢结构散件进行拼装；最后，将所有钢结构散件拼装完成后，即完成了整体钢结构高空散装施工任务。高空散装施工技术在施工时，需要施工人员进行大量的高空作业。钢结构越大，使用钢结构散件的数量越多，施工人员进行高空拼装的工作量随之增加。若施工人员拼装多根钢结构散件时，每根或多或少存在的误差，就会造成累积误差。因此在施工过程中，应根据施工实际情况对钢结构散件的拼装误差进行调整，确保拼装出的钢结构完全符合标高和轴线尺寸等技术要求，确保钢结构的整体质量要求。1.2 分段吊装施工技术分段吊装施工技术指的是施工人员在组装大跨度高空钢结构之前，先将钢结构散件拼装为条状或块状等不同规格的节段即构件单元，然后将这些节段吊运到高空进行装配、形成整体钢结构的施工技术。分段吊装施工技术与高空散装施工技术的应用流程相似，其区别如下：一是在吊装时要求起重机的吊运能力更强；二是施工人员在高空作业的工作量大幅度下降；三是施工人员施工的安全性得到了大幅度提高。1.3 整体顶升施工技术整体顶升施工技术指的是施工人员在施工现场对应安装高空的地面位置，先将全部钢结构散件组装成整体钢结构，再将整体钢结构顶升到施工图纸设定的安装位置。整体顶升施工技术的施工流程如下：首先，施工人员在施工现场的地面，将所有钢结构散件组装成整体钢结构；其次，施工人员使用顶升设备（如液压千斤顶），将整体钢结构顶升到施工图纸设定的安装位置，并进行固定。与前 2 种施工技术相比，整体顶升施工技术的大多数装配工作都在地面上完成，适合以点支撑结构柱为安装中心的钢结构安装施工。其特点是施工人员进行高空作业的工作量大幅度减少、高空作业的安全隐患基本消除。值得注意的是，若支撑钢结构的点支撑结构柱并非新建结构柱，而是主体建筑物本身的结构柱，施工人员在进行整体钢结构安装前，必须对该结构柱的稳定性进大跨度钢结构工程的高空散装施工技术研究李鸿震摘要：在介绍大跨度高空钢结构常用的 3 种施工技术的基础上，以某办公楼二期工程的 A 项目为例，详细阐述了大跨度高空网架钢结构工程采用高空散装技术在施工准备、施工注意事项、网架杆件安装、压型钢板安装、连接件焊接、临时支撑架拆除和卸载等方面开展施工的全过程以及取得预期效果的情况。关键词：大跨度；钢结构；高空散装；施工技术（中建七局第四建筑有限公司，陕西西安710000）162工程机械与维修CONSUMERS&CONSTRUCTION用户施工功能厅的所有钢结构都是分别安装的，施工时应针对各个不同部位制定相应的测量方案。在满足施工需求的前提下，尽可能减少材料、工时损耗。2.3.3 确保施工安全多功能厅钢结构主要采用高空散装施工技术，这是整个工程施工的关键步骤。施工人员高空作业风险多，安全控制难度大，必须采取强有力的保障措施，确保施工人员高空作业的安全，使高空散装施工任务顺利进行，同时保证工程质量和进度。由于 A 项目的施工区域属于南方，还需注意降雨等自然条件变化对施工造成的影响。2.3.4 保护已建成的主建筑物由于该办公楼一期工程已经竣工并投入使用、二期工程的主楼结构已经封顶，且多功能厅的位置在该办公楼一期工程和二期工程之间，因此在进行多功能厅钢结构施工时，要避免对这些主建筑物造成伤害。在钢结构施工过程中，需要在主建筑物中设置相关测量设备、临时存放部分结构件，起重机也会在其周边进行吊装作业。以上情况如果处理不好，都会对主建筑物产生不利影响。若只注重钢结构施工，忽略了对主建筑物的保护，最终将难以保证整体建筑工程的质量。2.4 网架杆件安装2.4.1 测量定位在钢结构网架杆件安装前，测量人员须做好测量工作，确定好杆件的连接位置，避免出现杆件位移。2.4.2 安装顺序钢结构施工进入网架杆件安装环节时，应按照从内到外的顺序进行安装，即首先从钢结构整体的内侧开始安装，之后逐渐向外延伸。2.4.3 安装方法在安装内侧杆件时，其杆件的跨度相对较小，可直接将整根杆件吊运到位，应用高空散装施工技术进行安装。在安装外侧杆件时，其杆件的跨度相对较大，应先将杆件进行分段拼装，应用分段吊装施工技术进行安装。在第 1 根杆件安装完成后，方可进行第 2 根杆件的安装，然后将 2 根杆件以横杆进行连接，再用耳板将 2根杆件的位置进行固定。在进行主杆件拼装时，应将先拼装主杆件的端部与后拼装主杆件的耳板对接平顺，使得钢结构最终呈现极高的紧密性，以保证安装质量。在全部杆件安装完成后，由测量人员测量横杆的位置线，核准后将其焊接固定。此后从内向外接着进行固定，以保证杆件的整体安装质量。2.5 压型钢板安装多功能厅钢结构的杆件全部安装完成后需进行检查，对出现的误差等进行校正，之后再次进行检查，直行检测，确保其能够支撑全部钢结构。2 工程施工案例2.1 工程概况本文以南京市江宁开发区的某办公楼二期工程的 A项目作为施工案例。该办公楼一期工程已经竣工并投入使用，该办公楼二期工程的主楼结构已经封顶。A 项目的主要施工内容是：一期工程与二期工程之间的连接部分、即多功能厅屋顶的钢结构工程。该多功能厅屋顶钢结构工程属于大跨度高空网架钢结构（以下简称钢结构），采用高空散装施工技术进行现场施工作业。2.2 施工准备2.2.1 轴线交接和复测该屋顶钢结构施工前，首先需要做好准备工作，主要是对多功能厅的轴线进行交接和复测。这项工作要求设计单位、建设单位、施工单位、监管单位等相关单位参与，使用水准仪对轴线位置进行多次测量、详细记录测量数据、确定轴线位置并进行现场标记。施工单位在施工期间，必须确保轴线标记得到严格保护。测量人员使用水准仪对多功能厅的轴线进行复测时，应将水准点全部设置在建筑物上，避免施工过程对水准点产生影响。对多功能厅轴线的交接和复测完成后，测量人员应继续对轴线、标高及垂直度再次进行测量，确保这 3 项标记不会出现变动或误差。2.2.2 其他准备工作布置加工场地，准备并安装加工、焊接等设备。配备相关施工技术人员，按照钢结构散件加工图纸，将钢结构杆件、铰接件、连接件等全部完成预制。为了保证该屋顶钢结构在施工期间的稳定性、同时保障施工人员高空中作业的安全，在施工之前，须搭设钢结构的临时支撑架。准备好吊装设备，配齐符合安全技术要求的吊装、加工、焊接操作人员，进行安全技术培训和安全技术交底。2.3 施工注意事项2.3.1 控制施工期间的时空安排钢结构组装施工的地点固定在多功能厅所占地面。该地面能够开展钢结构组装的施工区域较小，钢结构组装流程中各个环节是相对独立，需要测量人员提前对施工区域进行测量。基于以上情况，必须控制和细化施工期间的时空安排，使得时空安排更加合理。2.3.2 控制指标误差钢结构安装过程中，其轴线、标高及垂直度等 3 项标记，对多功能厅建成后的质量有着极大影响。提前进行细致、可靠的测量，能够避免 3 项标记发生误差。多CM&M 2023.04163至所有误差都被纠正后，方可在钢结构上安装屋顶压型钢板。施工人员在安装压型钢板时，需从上至下进行安装，即从上层开始，之后一层一层进行逐层安装。这种安装顺序能够防止高空坠物带来的危害，减少施工的安全隐患。大跨度高空钢结构要求在压型钢板之间安装用于支撑的固定架，以避免钢结构在长期使用后出现压型钢板下沉等问题。2.6 连接件焊接2.6.1 焊前预热在安装钢结构时，需要焊接的连接件须全部采用现场焊接方法。该钢结构连接件的种类包括 T 型、十字型、角接型等。若连接件钢板厚度 25mm，需要对焊接接头部位进行预热。焊接完成后，需静置等待焊缝冷却，然后清除接头处残留的焊渣或毛刺。在对连接件焊接部位预热时，预热的位置应设置在其两侧焊接部位，焊缝长度应大于 100mm，预热温度要严格监测并不断进行测量和调整，施工人员可以在焊缝处设置独立的测温点，并采用火焰加热方法对焊接处进行预热。2.6.2 焊接工艺在进行现场焊接时，施工人员应注意避免在焊缝以外的结构件上进行打火或引弧。各种连接件主要焊缝的两侧都需要设置引弧板和引出板。引弧板与引出板应选用与连接件材质相同、且坡口与焊缝匹配的产品，严禁采用引弧板、引出板与连接件不同的材质。在所有钢结构杆件全部安装完成后，施工人员应及时将焊缝旁设置的引弧板取出，然后安装耳板并进行打磨，确保焊接处平整、牢固。2.6.3 焊后处理在钢结构的现场焊接作业全部完成后，施工人员需要对所有焊接部位的表面进行消氢处理。消氢处理的加热温度应维持在 250左右，保温时间的设定与连接件的厚度相关，若连接件厚度为 25mm 以下时，则保温时间为 0.5h；若厚度大于 25mm，则按照厚度每增加 25mm，保温时间延长 0.5h 的方式增加保温时间。要确保钢结构整体保温时间大于 2h，待保温时间达到规定时间后，施工人员应静置等待钢结构冷却至常温。2.7 临时支撑架拆除和卸载2.7.1 操作方法在钢结构完成组装施工后，需将其临时支撑架逐步拆除和卸载。临时支撑架拆除和卸载时，应从中心支撑点开始，逐渐向外延伸。临时支撑架拆除和卸载的过程，是完成组装的钢结构受力状态缓慢变化的过程，最终使得安装出的钢结构转变为设计状态。临时支撑架（包括多个支撑点）是维持钢结构轴向力平衡的关键。在拆除时，施工人员需要注意拆除的时间不能完全重合。测量人员应在临时支撑架的各个支撑点设置轴向力检测装置，根据轴向力变化情况进行逐一拆除，以此保证拆除施工的安全、可靠。在拆除和卸载过程中，测量人员要对拆除进度的各个环节进行全程监测和精细控制。2.7.2 注意事项 设置支撑点的主要目的，在于平衡临时支撑架的节点荷载。将每个支撑点的承载压力控制在安全范围内，避免因支撑点承载压力过大而发生沉降，或对临时支撑架整体结构的内力平衡产生不良影响。在临时支撑架拆除和卸载过程中，应避免对钢结构的构件及节点造成破坏，防止对钢结构的安全性与稳定性造成不良影响。临时支撑架拆除后，要检查钢结构是否存在质量问题。施工人员要拆除并更换已经损坏的杆件，拆除时应采取分区、分段、缓慢渐进的方法。3 结束语该办公楼二期工程的多功能厅屋顶大跨度高空网架钢结构，采用高空散装施工技术、按照上述具体施工方法进行现场施工作业，取得了质量、安全、进度、效益方面的预期效果，圆满完成了施工任务，获得了丰富的施工经验。为了更好完成施工任务，施工人员要进一步掌握大跨度高空钢结构工程的各种施工技术，促进施工技术不断创新和发展。参考文献1 黄庆农.坡屋面预制板与钢结构连接施工关键技术 J.江苏建 材,2022(5):84-86.2 王东晴,彭小辉,栗升卫,等.体育馆钢结构屋盖吊装施工技 术要素探索 J.中国设备工程,2022(20):247-249.3 张文智.大跨度梁拱组合钢结构桥梁施工技术 J.黑龙江交通 科技,2022,45(10):112-114.4 赵兴荣.钢结构建筑施工技术要点研究J.中国建筑金属结构,2022(9):61-63.5 池凯.绿色建筑设计中钢结构的应用 J.陶瓷,2022(9):144-145+151.