多層鋼結構安裝施工技術的應用

趙 玉 明

(山西三建集團有限公司，山西 長治　046000)

1　工程簡介

晉城市科技研發基地(科技企業孵化器)中試車間及中試車間地下室工程，位于晉城市經濟開發區茶元村，金鼎路與規劃順安街交匯處的西南側。建筑面積14 042.39 m2，建筑長138.1 m，建筑總寬71.2 m。地下室鋼筋混凝土框剪結構，局部有型鋼柱，1層～3層為鋼結構,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螺栓連接，鋼柱接口采用二氧化碳一級坡口保護焊。

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

工程施工分四個施工區域，安裝順序從一區到四區依次進行，每區從1層安裝到3層后再進行下一區安裝。

鋼結構施工以每4根柱為一單元進行劃分，安裝順序：鋼柱→主梁→次梁依次分區進行安裝，在安裝鋼柱后及時安裝主鋼梁，形成框架結構。同一節柱中平面位置相同的鋼梁在安裝時遵循從下向上的原則。鋼結構工程施工中包括構件安裝、校正、焊接及壓型板安裝等主要工序，其中構件安裝工序為重點、難點，各個工序要保持合理的施工時間及作業面，形成連續流水作業。

2　施工關鍵點分析

從人、材、機、法、環五個因素進行全面分析。

2.1　人的因素

1)現場管理人員認真熟悉圖紙和相應的規范標準，明確本工程的質量要求，研究確定施工工藝，準確把握工程的特殊性，對所有有關施工安裝人員、司機、信號工并進行技術安全交底及入場教育。

2)安裝人員在吊裝前，認真按技術施工方案清點構件數量，檢查核對構件質量。按方案確定的構件進行加工、運輸、進場、堆放，按進度計劃有序進行，以保工期目標。

3)技術人員、施工人員以及各工種工人都要有對應的資格證，且資格證均應在有效期內，關鍵崗位還要現場考核，保證操作人員全部合格。

4)質量、安全員、班組長每天對現場施工人員進行班前質量、安全教育，提高施工人員的質量和安全意識。

2.2　材料因素

鋼結構構件在專業工廠數控機床下料，打孔，自動電焊機焊接，制作精度高。且制作完成后，項目管理人員到廠家進行驗收，符合要求后打包裝車運至施工現場。進場前建設、監理與施工單位三方共同驗收，合格后按吊裝順序運至現場分類堆放。應當引起重視的是構件的裝卸、運輸及堆放對構件的損壞。

1)構件的裝卸、運輸。

a.在裝卸、運輸過程中采用方木及安全繩進行捆綁保護大型構件。小型構件如斜撐、角撐、壓型小鋼板、加強鋼板等數量多、易變形的要整裝打包裝箱，并標明區間號、標高號，避免混亂。

b.運輸構件按吊裝先后順序發運，編號配套供應，保證施工順利。

c.構件按大小順序對稱裝車，并把構件固定在車上，防止失穩，卸車時也對稱卸車。

d.為防止構件變形，主要構件和次要構件一起運輸時，重型構件放下邊，輕的次要構件放上邊。

e.不穩定構件采用支架固定，保證平衡。構件在運輸過程中必須放置墊木，并注意固定鋼絲繩不能與構件直接接觸，應放墊木、墊套，防止構件變形和割斷鋼絲繩。

2)現場堆放。

a.本工程的構件不在現場堆放，盡可能直接吊裝。

b.如果非得在現場堆放，也要選擇承載力滿足要求的梁上進行堆放。并在吊車的回轉半徑內，且不得雙層堆放，構件下設置墊木。

2.3　機械因素

機械因素指吊裝機械，選用合適的、安全的、適合現場環境的吊裝機械。

1)吊裝機械的選擇：吊裝機械有汽車吊、塔吊、卷揚機配合桅桿土法吊裝等方法，多層鋼結構吊裝采用汽車吊吊裝，但應根據現場場地條件、最大起重量(最大構件重量)、風荷載、經濟性等因素，并通過計算選擇出最合理噸位的汽車吊。

2)構件吊裝前檢查所有機械，保證各種機械運轉正常，不出現故障，確保吊裝順利有序進行，以免機械出故障對生產、安全、技術、工期等產生影響。

2.4　方法因素

方法因素指好的、適合現場環境的多層鋼結構安裝施工方案。

對吊裝構件的起吊點位置進行計算確定，并用記號筆進行標記，起吊時構件兩端設置安全繩，用以輔助控制構件移動方向，起吊過程中避免與已安裝構件發生碰撞。

2.5　環境因素

環境因素指的是現場條件對鋼結構構件安裝產生的影響：

1)風荷載。

a.根據氣象條件選擇適合的天氣時段進行施工，如工地春季上午風小，下午3點以后風大，盡量在下午3點前進行吊裝作業。其他時段可以進行其他工序的工作；

b.吊裝時，臂在滿足要求的情況下不要多伸長，臂越長受風荷載影響越大；

c.選擇吊車時，考慮30%的風荷載富余量。

2)現場樓板承載力。

a.減少力。在鋼結構二次深化設計中，在滿足要求的情況下減小構件的尺寸，從而達到減少力的效果；

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

3)吊車的行進線路。

優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

工藝流程：準備工作→放線及驗線→安裝預埋螺栓→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→高強螺栓初擰、終擰→壓型鋼板栓釘連接。

吊裝時根據構件重心確定吊點。由于鋼柱垂直安裝，重心對吊裝影響不大，吊裝采用卡環吊裝。平臺梁、結構橫梁、壓型鋼板均勻對稱，重心在構件中心水平安裝，鋼絲繩綁扎在中心兩側對稱位置上。

3.1　鋼柱安裝

1)柱身彈線。

上層鋼柱吊裝前，由專業監理和項目技術人員共同對應設計圖紙進行鋼柱相關參數進行核對檢查，符合要求后，標識其安裝中心線及標高線。

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、上人梯、溜繩及防墜器等按方案要求固定在鋼柱上。按設計好的起吊點起吊、就位(見圖1)。

3)鋼柱吊裝。

a.吊裝前對所有用具進行檢查，如吊索、卡環等，在鋼柱臨時連接耳板上掛好纜風繩并固定好，在鋼柱兩側焊接吊耳。

b.鋼柱柱腳板上表面的就位標高必須按規范嚴格控制好。若存在偏差用地腳螺帽墊片進行調整，調整就位后，用高強無收縮灌漿料灌漿，注意一定要灌實。

c.鋼柱起吊時(見圖2)，邊起鉤，邊轉臂，鋼柱要垂直吊離地面。鋼柱起吊到就位位置200 mm時，要使鋼柱平穩，通過細微調整使其對準螺栓孔，然后再慢慢落下。用角尺檢查鋼柱的定位軸線與基礎定位軸線重合度，安裝并調整地腳螺栓。

d.鋼柱固定后，作業人員通過鋼柱上的爬梯將柱頭掛鉤摘下。在吊裝過程中，吊車緩慢上升和降落，保證作業人員人身安全。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螺栓及蓋板裝入工具袋內，掛在梁兩端，與鋼梁同時起吊。安全繩待鋼梁與柱可靠連接后拆除。

3)鋼柱的分節位置為樓面表高向上1 m，豎向的構件吊裝順序由下向上逐節進行。

吊裝順序：先安鋼柱→測量校正→鋼梁就位→螺栓初擰→鋼梁安裝→測量校正→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、平臺吊裝→樓蓋鋼筋混凝土樓板施工。

3.3　構件校對

1)為確保鋼柱垂直度偏差在規范允許內，采用在鋼柱的縱橫兩個軸線上同時測量，用千斤頂進行校對調整。

2)鋼柱垂直度控制。

首層鋼柱在安裝前應控制好柱底標高，有偏差的用墊板調整。第二節鋼柱安裝時要復測第一節的柱頂標高，符合規范要求后用連接板及螺栓固定好鋼柱再指揮吊車落鉤。復測柱頂標高前在柱體兩側掛上磁力線錘來測量鋼柱的垂直度，用千斤頂校正垂直度然后再測標高，反復幾次無誤后達規范要求。

3)鋼柱軸線控制。

以每一節柱為單元，將原始控制點引到安裝樓面上，彈出鋼柱的軸線測量點作為鋼柱的校正基準，在每節鋼柱安裝前都要校核上一節柱的軸線偏差值，在下一節安裝時及時調整。調整以軸線控制線基準線為準。

4)校正時外側柱柱頂以向外側傾斜2 mm～3 mm。焊接過程中進行抽樣軸線變化觀察，并相應調整焊接順序。焊接時在柱兩側掛磁力線錘，測定焊接過程中的軸線變化，并作相應焊接順序調整。

3.4　高強螺栓施工

1)框架四周邊螺栓向結構內穿入安裝，內部螺栓貫入方向按設計要求進行貫入。同一個節點的穿入方向應一致。

2)高強螺栓在同一層進行施工時，按先施工主梁，后施工次梁的順序。同一節點應從中心向四周施工。貫高強螺栓前。應用四枚沖釘將栓孔與連接板孔對正，待沖釘能夠自由通過后再貫入高強螺栓。禁止用電動鉸刀擴孔。

3.5　鋼結構焊接

1)本工程建筑面積大，鋼結構現場連接節點多、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，現場焊接采用CO2氣體保護焊(GMAW)，立焊采用焊材為E501T-1藥芯CO2氣體保護焊。施工時采用小角度坡口進行焊接，坡口呈V形。為保證焊接質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)工人施焊前要對以下內容進行檢查：螺栓是否終擰，坡口、間隙、鈍邊是否符合設計要求等，如有嚴重錯誤，按方案重新進行補焊。

3)箱型柱接頭焊接。

a.箱型柱接頭焊接應由兩名配合默契的熟練焊工從相對應的位置同時勻速進行焊接，一個柱接頭必須連續焊完。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。兩相對邊的焊縫首次焊接的3層，焊完一個3層，清理焊縫表面后，轉90°焊另兩個相對邊的焊縫。如此循環直至焊滿整個柱接頭的焊縫為止(見圖3)。

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

4　結語

通過本工程多層鋼結構安裝施工技術的實踐應用，現總結如下：

1)鋼結構工程自重輕，可靠性好，抗震動性好，造價低；

2)鋼結構工程現場裝配化水平高，施工快，工期短，使用勞動力少，也大大降低了勞動強度；

3)鋼結構施工現場污染少，以后易解，回收率高，能重復利用，實現了資源可循環利用；

4)通過本工程的施工，我們總結形成了一套鋼結構安裝施工工藝，納入本企業施工工藝標準目錄，為今后大面推廣施工提供了借鑒。