多層鋼結(jié)構(gòu)安裝施工技術(shù)的應(yīng)用

趙 玉 明

(山西三建集團(tuán)有限公司，山西 長(zhǎng)治　046000)

1　工程簡(jiǎn)介

晉城市科技研發(fā)基地(科技企業(yè)孵化器)中試車間及中試車間地下室工程，位于晉城市經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)茶元村，金鼎路與規(guī)劃順安街交匯處的西南側(cè)。建筑面積14 042.39 m2，建筑長(zhǎng)138.1 m，建筑總寬71.2 m。地下室鋼筋混凝土框剪結(jié)構(gòu)，局部有型鋼柱，1層～3層為鋼結(jié)構(gòu),建筑高度22.0 m。型鋼框架柱、框架梁、次梁及幕墻外圍鋼板采用Q345-B。樓板為0.75 mm厚鍍鋅壓型鋼板，鋼梁接口、鋼梁與柱牛腿接口采用高強(qiáng)螺栓連接，鋼柱接口采用二氧化碳一級(jí)坡口保護(hù)焊。

本工程鋼結(jié)構(gòu)施工高度大，鋼柱吊裝就位后，先將鋼柱端部連接板初步固定，再進(jìn)行微調(diào)整，控制其垂直度偏差，然后焊接固定；鋼梁吊裝緩慢進(jìn)行，設(shè)置兩根安全繩進(jìn)行控制，避免與鋼柱、鋼梁碰撞；柱梁安裝完成后進(jìn)行壓型鋼板鋪設(shè)。

工程施工分四個(gè)施工區(qū)域，安裝順序從一區(qū)到四區(qū)依次進(jìn)行，每區(qū)從1層安裝到3層后再進(jìn)行下一區(qū)安裝。

鋼結(jié)構(gòu)施工以每4根柱為一單元進(jìn)行劃分，安裝順序：鋼柱→主梁→次梁依次分區(qū)進(jìn)行安裝，在安裝鋼柱后及時(shí)安裝主鋼梁，形成框架結(jié)構(gòu)。同一節(jié)柱中平面位置相同的鋼梁在安裝時(shí)遵循從下向上的原則。鋼結(jié)構(gòu)工程施工中包括構(gòu)件安裝、校正、焊接及壓型板安裝等主要工序，其中構(gòu)件安裝工序?yàn)橹攸c(diǎn)、難點(diǎn)，各個(gè)工序要保持合理的施工時(shí)間及作業(yè)面，形成連續(xù)流水作業(yè)。

2　施工關(guān)鍵點(diǎn)分析

從人、材、機(jī)、法、環(huán)五個(gè)因素進(jìn)行全面分析。

2.1　人的因素

1)現(xiàn)場(chǎng)管理人員認(rèn)真熟悉圖紙和相應(yīng)的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，明確本工程的質(zhì)量要求，研究確定施工工藝，準(zhǔn)確把握工程的特殊性，對(duì)所有有關(guān)施工安裝人員、司機(jī)、信號(hào)工并進(jìn)行技術(shù)安全交底及入場(chǎng)教育。

2)安裝人員在吊裝前，認(rèn)真按技術(shù)施工方案清點(diǎn)構(gòu)件數(shù)量，檢查核對(duì)構(gòu)件質(zhì)量。按方案確定的構(gòu)件進(jìn)行加工、運(yùn)輸、進(jìn)場(chǎng)、堆放，按進(jìn)度計(jì)劃有序進(jìn)行，以保工期目標(biāo)。

3)技術(shù)人員、施工人員以及各工種工人都要有對(duì)應(yīng)的資格證，且資格證均應(yīng)在有效期內(nèi)，關(guān)鍵崗位還要現(xiàn)場(chǎng)考核，保證操作人員全部合格。

4)質(zhì)量、安全員、班組長(zhǎng)每天對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工人員進(jìn)行班前質(zhì)量、安全教育，提高施工人員的質(zhì)量和安全意識(shí)。

2.2　材料因素

鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件在專業(yè)工廠數(shù)控機(jī)床下料，打孔，自動(dòng)電焊機(jī)焊接，制作精度高。且制作完成后，項(xiàng)目管理人員到廠家進(jìn)行驗(yàn)收，符合要求后打包裝車運(yùn)至施工現(xiàn)場(chǎng)。進(jìn)場(chǎng)前建設(shè)、監(jiān)理與施工單位三方共同驗(yàn)收，合格后按吊裝順序運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)分類堆放。應(yīng)當(dāng)引起重視的是構(gòu)件的裝卸、運(yùn)輸及堆放對(duì)構(gòu)件的損壞。

1)構(gòu)件的裝卸、運(yùn)輸。

a.在裝卸、運(yùn)輸過(guò)程中采用方木及安全繩進(jìn)行捆綁保護(hù)大型構(gòu)件。小型構(gòu)件如斜撐、角撐、壓型小鋼板、加強(qiáng)鋼板等數(shù)量多、易變形的要整裝打包裝箱，并標(biāo)明區(qū)間號(hào)、標(biāo)高號(hào)，避免混亂。

b.運(yùn)輸構(gòu)件按吊裝先后順序發(fā)運(yùn)，編號(hào)配套供應(yīng)，保證施工順利。

c.構(gòu)件按大小順序?qū)ΨQ裝車，并把構(gòu)件固定在車上，防止失穩(wěn)，卸車時(shí)也對(duì)稱卸車。

d.為防止構(gòu)件變形，主要構(gòu)件和次要構(gòu)件一起運(yùn)輸時(shí)，重型構(gòu)件放下邊，輕的次要構(gòu)件放上邊。

e.不穩(wěn)定構(gòu)件采用支架固定，保證平衡。構(gòu)件在運(yùn)輸過(guò)程中必須放置墊木，并注意固定鋼絲繩不能與構(gòu)件直接接觸，應(yīng)放墊木、墊套，防止構(gòu)件變形和割斷鋼絲繩。

2)現(xiàn)場(chǎng)堆放。

a.本工程的構(gòu)件不在現(xiàn)場(chǎng)堆放，盡可能直接吊裝。

b.如果非得在現(xiàn)場(chǎng)堆放，也要選擇承載力滿足要求的梁上進(jìn)行堆放。并在吊車的回轉(zhuǎn)半徑內(nèi)，且不得雙層堆放，構(gòu)件下設(shè)置墊木。

2.3　機(jī)械因素

機(jī)械因素指吊裝機(jī)械，選用合適的、安全的、適合現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的吊裝機(jī)械。

1)吊裝機(jī)械的選擇：吊裝機(jī)械有汽車吊、塔吊、卷?yè)P(yáng)機(jī)配合桅桿土法吊裝等方法，多層鋼結(jié)構(gòu)吊裝采用汽車吊吊裝，但應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)地條件、最大起重量(最大構(gòu)件重量)、風(fēng)荷載、經(jīng)濟(jì)性等因素，并通過(guò)計(jì)算選擇出最合理噸位的汽車吊。

2)構(gòu)件吊裝前檢查所有機(jī)械，保證各種機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)正常，不出現(xiàn)故障，確保吊裝順利有序進(jìn)行，以免機(jī)械出故障對(duì)生產(chǎn)、安全、技術(shù)、工期等產(chǎn)生影響。

2.4　方法因素

方法因素指好的、適合現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的多層鋼結(jié)構(gòu)安裝施工方案。

對(duì)吊裝構(gòu)件的起吊點(diǎn)位置進(jìn)行計(jì)算確定，并用記號(hào)筆進(jìn)行標(biāo)記，起吊時(shí)構(gòu)件兩端設(shè)置安全繩，用以輔助控制構(gòu)件移動(dòng)方向，起吊過(guò)程中避免與已安裝構(gòu)件發(fā)生碰撞。

2.5　環(huán)境因素

環(huán)境因素指的是現(xiàn)場(chǎng)條件對(duì)鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件安裝產(chǎn)生的影響：

1)風(fēng)荷載。

a.根據(jù)氣象條件選擇適合的天氣時(shí)段進(jìn)行施工，如工地春季上午風(fēng)小，下午3點(diǎn)以后風(fēng)大，盡量在下午3點(diǎn)前進(jìn)行吊裝作業(yè)。其他時(shí)段可以進(jìn)行其他工序的工作；

b.吊裝時(shí)，臂在滿足要求的情況下不要多伸長(zhǎng)，臂越長(zhǎng)受風(fēng)荷載影響越大；

c.選擇吊車時(shí)，考慮30%的風(fēng)荷載富余量。

2)現(xiàn)場(chǎng)樓板承載力。

a.減少力。在鋼結(jié)構(gòu)二次深化設(shè)計(jì)中，在滿足要求的情況下減小構(gòu)件的尺寸，從而達(dá)到減少力的效果；

b.增大受力面積。在樓板上鋪設(shè)鋼板及工字鋼梁把荷載直接傳遞至能滿足要求的梁。

3)吊車的行進(jìn)線路。

優(yōu)先選擇承載力滿足要求的路線作為吊車通行道路，如不滿足可以在已選路線的樓板下用鋼管進(jìn)行加固。

4)樓板后澆帶等不利位置。

在吊車的行駛線路上，采取架橋的方法(通過(guò)鋼梁等傳力方法把荷載直接傳遞至主梁上)滿足要求。

3　施工工藝及特點(diǎn)

工藝流程：準(zhǔn)備工作→放線及驗(yàn)線→安裝預(yù)埋螺栓→安裝底層柱→灌漿料灌漿(底層柱底)→底層梁→上層柱、梁→焊接→超聲波探傷→高強(qiáng)螺栓初擰、終擰→壓型鋼板栓釘連接。

吊裝時(shí)根據(jù)構(gòu)件重心確定吊點(diǎn)。由于鋼柱垂直安裝，重心對(duì)吊裝影響不大，吊裝采用卡環(huán)吊裝。平臺(tái)梁、結(jié)構(gòu)橫梁、壓型鋼板均勻?qū)ΨQ，重心在構(gòu)件中心水平安裝，鋼絲繩綁扎在中心兩側(cè)對(duì)稱位置上。

3.1　鋼柱安裝

1)柱身彈線。

上層鋼柱吊裝前，由專業(yè)監(jiān)理和項(xiàng)目技術(shù)人員共同對(duì)應(yīng)設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行鋼柱相關(guān)參數(shù)進(jìn)行核對(duì)檢查，符合要求后，標(biāo)識(shí)其安裝中心線及標(biāo)高線。

2)鋼柱吊裝前期工作。

吊裝鋼柱前，先安裝好起吊索具、然后把操作平臺(tái)、上人梯、溜繩及防墜器等按方案要求固定在鋼柱上。按設(shè)計(jì)好的起吊點(diǎn)起吊、就位(見(jiàn)圖1)。

3)鋼柱吊裝。

a.吊裝前對(duì)所有用具進(jìn)行檢查，如吊索、卡環(huán)等，在鋼柱臨時(shí)連接耳板上掛好纜風(fēng)繩并固定好，在鋼柱兩側(cè)焊接吊耳。

b.鋼柱柱腳板上表面的就位標(biāo)高必須按規(guī)范嚴(yán)格控制好。若存在偏差用地腳螺帽墊片進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整就位后，用高強(qiáng)無(wú)收縮灌漿料灌漿，注意一定要灌實(shí)。

c.鋼柱起吊時(shí)(見(jiàn)圖2)，邊起鉤，邊轉(zhuǎn)臂，鋼柱要垂直吊離地面。鋼柱起吊到就位位置200 mm時(shí)，要使鋼柱平穩(wěn)，通過(guò)細(xì)微調(diào)整使其對(duì)準(zhǔn)螺栓孔，然后再慢慢落下。用角尺檢查鋼柱的定位軸線與基礎(chǔ)定位軸線重合度，安裝并調(diào)整地腳螺栓。

d.鋼柱固定后，作業(yè)人員通過(guò)鋼柱上的爬梯將柱頭掛鉤摘下。在吊裝過(guò)程中，吊車緩慢上升和降落，保證作業(yè)人員人身安全。首層柱誤差要盡可能的小，才能保證上面柱的精度。

3.2　鋼梁吊裝

1)吊裝前檢查鋼梁起吊的起拱方向，方向朝上。

2)檢查鋼梁的安全繩安全后再起吊，梁與柱連接所用高強(qiáng)螺栓及蓋板裝入工具袋內(nèi)，掛在梁兩端，與鋼梁同時(shí)起吊。安全繩待鋼梁與柱可靠連接后拆除。

3)鋼柱的分節(jié)位置為樓面表高向上1 m，豎向的構(gòu)件吊裝順序由下向上逐節(jié)進(jìn)行。

吊裝順序：先安鋼柱→測(cè)量校正→鋼梁就位→螺栓初擰→鋼梁安裝→測(cè)量校正→螺栓終擰→次梁安裝→螺栓擰緊→散鋪上層壓型鋼板與栓釘焊接→上層邊沿、洞口封板→邊沿、洞口封板→鋼梯、平臺(tái)吊裝→樓蓋鋼筋混凝土樓板施工。

3.3　構(gòu)件校對(duì)

1)為確保鋼柱垂直度偏差在規(guī)范允許內(nèi)，采用在鋼柱的縱橫兩個(gè)軸線上同時(shí)測(cè)量，用千斤頂進(jìn)行校對(duì)調(diào)整。

2)鋼柱垂直度控制。

首層鋼柱在安裝前應(yīng)控制好柱底標(biāo)高，有偏差的用墊板調(diào)整。第二節(jié)鋼柱安裝時(shí)要復(fù)測(cè)第一節(jié)的柱頂標(biāo)高，符合規(guī)范要求后用連接板及螺栓固定好鋼柱再指揮吊車落鉤。復(fù)測(cè)柱頂標(biāo)高前在柱體兩側(cè)掛上磁力線錘來(lái)測(cè)量鋼柱的垂直度，用千斤頂校正垂直度然后再測(cè)標(biāo)高，反復(fù)幾次無(wú)誤后達(dá)規(guī)范要求。

3)鋼柱軸線控制。

以每一節(jié)柱為單元，將原始控制點(diǎn)引到安裝樓面上，彈出鋼柱的軸線測(cè)量點(diǎn)作為鋼柱的校正基準(zhǔn)，在每節(jié)鋼柱安裝前都要校核上一節(jié)柱的軸線偏差值，在下一節(jié)安裝時(shí)及時(shí)調(diào)整。調(diào)整以軸線控制線基準(zhǔn)線為準(zhǔn)。

4)校正時(shí)外側(cè)柱柱頂以向外側(cè)傾斜2 mm～3 mm。焊接過(guò)程中進(jìn)行抽樣軸線變化觀察，并相應(yīng)調(diào)整焊接順序。焊接時(shí)在柱兩側(cè)掛磁力線錘，測(cè)定焊接過(guò)程中的軸線變化，并作相應(yīng)焊接順序調(diào)整。

3.4　高強(qiáng)螺栓施工

1)框架四周邊螺栓向結(jié)構(gòu)內(nèi)穿入安裝，內(nèi)部螺栓貫入方向按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行貫入。同一個(gè)節(jié)點(diǎn)的穿入方向應(yīng)一致。

2)高強(qiáng)螺栓在同一層進(jìn)行施工時(shí)，按先施工主梁，后施工次梁的順序。同一節(jié)點(diǎn)應(yīng)從中心向四周施工。貫高強(qiáng)螺栓前。應(yīng)用四枚沖釘將栓孔與連接板孔對(duì)正，待沖釘能夠自由通過(guò)后再貫入高強(qiáng)螺栓。禁止用電動(dòng)鉸刀擴(kuò)孔。

3.5　鋼結(jié)構(gòu)焊接

1)本工程建筑面積大，鋼結(jié)構(gòu)現(xiàn)場(chǎng)連接節(jié)點(diǎn)多、焊接量大，箱型柱—柱采用全熔透，梁—柱翼緣抗彎連接。綜合考慮焊接效率和操作難度，現(xiàn)場(chǎng)焊接采用CO2氣體保護(hù)焊(GMAW)，立焊采用焊材為E501T-1藥芯CO2氣體保護(hù)焊。施工時(shí)采用小角度坡口進(jìn)行焊接，坡口呈V形。為保證焊接質(zhì)量減少鋼材的收縮量要盡量采用窄間隙單面坡口焊接工藝。

2)工人施焊前要對(duì)以下內(nèi)容進(jìn)行檢查：螺栓是否終擰，坡口、間隙、鈍邊是否符合設(shè)計(jì)要求等，如有嚴(yán)重錯(cuò)誤，按方案重新進(jìn)行補(bǔ)焊。

3)箱型柱接頭焊接。

a.箱型柱接頭焊接應(yīng)由兩名配合默契的熟練焊工從相對(duì)應(yīng)的位置同時(shí)勻速進(jìn)行焊接，一個(gè)柱接頭必須連續(xù)焊完。全部焊接完成后割掉上下柱連接耳板，保留5 mm。第一遍從柱邊5 cm處起焊，第二遍從離第一遍5 cm處起焊，第三遍從離第二遍5 cm處起焊，依此類推。兩相對(duì)邊的焊縫首次焊接的3層，焊完一個(gè)3層，清理焊縫表面后，轉(zhuǎn)90°焊另兩個(gè)相對(duì)邊的焊縫。如此循環(huán)直至焊滿整個(gè)柱接頭的焊縫為止(見(jiàn)圖3)。

b.拐角處放慢焊條移動(dòng)速度，焊成方角。蓋面層也放慢焊接速度，并將電流調(diào)小，以達(dá)到焊縫美觀的效果。焊接完成后，焊縫兩側(cè)10 cm用磨光機(jī)打磨干凈，以備探傷。

4　結(jié)語(yǔ)

通過(guò)本工程多層鋼結(jié)構(gòu)安裝施工技術(shù)的實(shí)踐應(yīng)用，現(xiàn)總結(jié)如下：

1)鋼結(jié)構(gòu)工程自重輕，可靠性好，抗震動(dòng)性好，造價(jià)低；

2)鋼結(jié)構(gòu)工程現(xiàn)場(chǎng)裝配化水平高，施工快，工期短，使用勞動(dòng)力少，也大大降低了勞動(dòng)強(qiáng)度；

3)鋼結(jié)構(gòu)施工現(xiàn)場(chǎng)污染少，以后易解，回收率高，能重復(fù)利用，實(shí)現(xiàn)了資源可循環(huán)利用；

4)通過(guò)本工程的施工，我們總結(jié)形成了一套鋼結(jié)構(gòu)安裝施工工藝，納入本企業(yè)施工工藝標(biāo)準(zhǔn)目錄，為今后大面推廣施工提供了借鑒。