網(wǎng)狀異形地圖式鋼屋頂成套施工技術

程志求 （安慶市重點工程建設處，安徽 安慶 246003）

1 引言

隨著人們對生活質量和環(huán)境要求的提高，采用富含文化歷史元素特色的設計已成為市場的一個方向。網(wǎng)狀異型地圖式鋼屋頂采用錯綜復雜網(wǎng)狀鋼結構與異型玻璃相結合的方式，呈現(xiàn)出地圖式“天井”的藝術效果，在滿足環(huán)保、消防、節(jié)能，抗震等各常規(guī)的基礎上力求別具一格，具有濃郁的地方特色。無論從科技含量還是藝術效果的特點來看，網(wǎng)狀異型地圖式鋼屋頂成套施工技術都值得研究，為“地圖式”屋頂一體化施工技術奠定技術基礎，提供寶貴施工經驗。

2 技術特點

2.1 高安全性

網(wǎng)狀異形地圖式鋼屋頂成套施工技術，將錯綜復雜的鋼結構在地面整體拼裝，利用提升架及電動葫蘆將鋼結構整體提升，電動葫蘆采用自鎖裝置，使得在吊裝過程停電的狀態(tài)下不能下滑，保證吊裝的安全可靠性；同時，網(wǎng)狀異形地圖式鋼屋頂為不平衡體系，相比于其他幾種安裝方式，降低了不平衡體系的傾覆可能性，更加安全可靠。

2.2 靈活性

網(wǎng)狀異形地圖式鋼屋頂成套施工技術，在提升到頂端后，可以根據(jù)預埋件的位置，實時調整鋼結構的水平和垂直位置，相比于頂升不能水平移動的弊端，提升具有更加靈活的操作性，可機動性強。

2.3 工期短，經濟效益好

網(wǎng)狀異形地圖式鋼屋頂成套施工技術在安慶博物館項目運用，整體200t鋼結構安裝僅耗時15天，工期較短；相比于搭設滿堂架后拼裝，費用低，經濟效益節(jié)約明顯。

3 適用范圍

主要適用不平衡體系鋼結構吊裝，吊裝高度超20m以上，跨度超過40m，多見于博物館、體育館等含復雜鋼結構的公共建筑。

4 工藝原理

將需吊裝鋼結構在地面進行整體拼裝（僅將支座處及有吊裝障礙處鋼結構斷開，高空二次安裝），根據(jù)整體荷載，在吊裝區(qū)域布置一定組數(shù)的提升架，利用電動葫蘆將拼裝完的鋼結構提升至需求高度，再次利用電動葫蘆實現(xiàn)鋼結構的水平位移后就位。

5 施工工藝流程及操作要點

5.1 施工工藝流程

如下圖所示。

5.2 操作要點

5.2.1 施工準備

材料提前進場，做好材料在地面的拼裝工作，及時做好焊接檢測工作，提前準備好吊裝所需機具及測量設備；閱讀設計規(guī)范、施工圖紙、計算相關計算書，做好人員技術交底，為整體吊裝節(jié)約時間；了解近期天氣情況，選擇晴好天氣進行吊裝。

5.2.2 地面拼裝構件

構架在地面拼裝，為方便找平及焊接，在構架下方設置簡易支點。以安慶博物館項目為例，支點高度400mm左右，底部使用兩根200×200工字鋼上下焊接牢固，根據(jù)鋼梁寬度為400mm，所以工字鋼底部應加長至600mm確保鋼梁穩(wěn)定性（其他工程應根據(jù)荷載計算工字鋼根數(shù)，寬度）工字鋼高度應與梁牛腿保持一致，如有少許誤差，可使用方木進行調整，安裝過程中應進行二次抄平。支點按主梁位置布置，精確找正，確保梁標高與設計一致。

5.2.3 網(wǎng)架提升架布設

提升架布設組數(shù)應根據(jù)總荷載計算，例如安慶博物館項目每組提升架限載40t，吊裝總荷載200t，考慮安全系數(shù)0.5，則需要提升架總數(shù)為200/40/0.5=10組。當提升架布設于樓板時，應考慮樓板的承載力，經驗算必要時，需對樓板采取加固措施。

5.2.4 構架提升同步措施

由于鋼結構網(wǎng)采用整體提升，因此測量要與提升密切配合確保整體同步提升，在提升過程中，由于提升架位置固定，以提升架的位置鋼結構水平投影的控制點，提升架處吊線墜與地面水平控制點相重合，說明提升的水平位置保持正確，在提升架上固定標尺作為提升高程控制的依據(jù)，如提升過程中某一拔桿處產生了偏差，應及時予以糾正。在結構提升到預定位置后，用免棱鏡全站儀對其進行三維坐標校正測量。校正測量是對除提升架位置以外的鋼結構節(jié)點的空間位置進行復核，節(jié)點的型芯的定位，采用免棱鏡全站儀測量技術，在節(jié)點面上任意選取4個以上的點，測量其三維坐標，再擬算出型芯坐標，再與計算機根據(jù)鋼結構數(shù)學模型計算得出的此次提升位置節(jié)點空間位置相比較，即可得出安裝定位是否正確。

根據(jù)求解的數(shù)學模型公式，編程計算出型芯坐標，然后和設計值進行比較，便可了解空節(jié)點的實際安裝偏差。

5.2.5 頂部平移措施

5.2.5.1 平移方式

整體鋼結構提升至頂端200mm后，通過平移調整鋼結構位置來進行就位，平移步奏如下。

①鋼結構提升到指定標高點，提前已將網(wǎng)架支座放置于柱頂?shù)⑽春附印?/p>

②鋼結構提升到指定標高點后將倒鏈與鋼梁連接以提供水平拉力。

③拉緊倒鏈使鋼結構向支座方向移動，保持鋼結構平移過程中水平。

④鋼結構平移至支座正上方。

⑤通過電動葫蘆同時緩慢放松鋼絲繩，鋼結構水平移動完成，焊接支座。

⑥補充安裝空中散裝部分構件。

⑦支座焊接完畢，拆除提升架，安裝結束。

5.2.5.2 平移安全保障措施

整體水平移動鋼結構會產生較大的水平力，為避免提升架產生傾覆的可能，分兩個階段在提升架上布設纜風繩。鋼結構地面拼裝，暫不設置纜風繩；鋼結構提升高度超過拔桿高度的一半時，停止提升，在提升架中部位置加設纜風繩，纜風繩一端綁扎固定柱腳位置，另一端設置在跨中位置，采用地錨固定。鋼結構提升到設計高度后，在提升架頂部再拉設一道纜風繩，連接方法同下部鋼絲繩。然后進行鋼結構安裝的其它工作。

6 質量控制措施

材料下料，必須嚴格依照施工圖上所示之尺寸，盡量采用該整體長度尺寸之鋼料施工，并且預留切焊余量，切割面應無裂紋、夾渣、分層和大于1mm的缺棱；

鋼構架拼裝遵循“先主后次、先大后小”的原則；

鋼構件組裝應嚴格控制節(jié)點部件組裝誤差，應嚴格依照施工圖尺寸控制其組裝高度、垂直度、中心位置等各項偏差；

為避免制作過程中變形應加設必要的夾具、胎具、撐桿等，以保證制作質量；

安裝就位前，應做好各個節(jié)點的測量工作，保證安裝偏差在允許誤差內。

7 安全措施

加強對施工作業(yè)人員的技術、安全培訓和技術、安全交底，增強其安全防范意識和自我保護意識，確保施工人員的安全；

作業(yè)人員必須服從安全員的指揮，未經允許，不得從事非本工種作業(yè)，進人施工現(xiàn)場必須按規(guī)定配戴安全防護用品；

吊裝區(qū)域周邊拉警戒線，嚴禁其他人員在吊裝區(qū)域走動；

高空作業(yè)應配備經項目安全人員驗收通過的臨時吊籃，必須佩帶安全帶；

大風天氣應停止鋼結構的吊裝作業(yè)。

8 效益分析

8.1 經濟效益

本工法在確保質量的同時，節(jié)約了工期，經濟效益顯著。現(xiàn)以安慶博物館工程施工為例進行效益分析。

8.1.1 節(jié)約人工

180元/工日×20天×10人/天=3.6萬元

8.1.2 節(jié)約材料及設備租賃費

①腳手架等周轉材料租賃費：2000m2×23m×19元/m3=87.4萬元。

②汽車吊費用：（100t、75t、50t汽車吊）（1.5 萬 /臺班+1萬/臺班+0.5萬/臺班）×12天=36萬元。

合計節(jié)約成本127萬元。

8.2 社會效益

網(wǎng)狀異形地圖式鋼屋頂成套施工技術，在高層建筑不平衡體系鋼結構施工的應用，對提高建筑行業(yè)的科技含量和施工技術水平，為社會安全高效的發(fā)展提供了有力保障，有力地推動建筑企業(yè)和全社會科學技術的進步。

8.3 節(jié)能和環(huán)保效益

節(jié)約了大量周轉材料和大型起重機械的使用，在施工過程中注重“綠色施工”理念，取得了較好的環(huán)保效益。

8.4 科技效益

該項施工技術工藝具有創(chuàng)造性、先進性、適用性，技術成熟，安全性符合要求，可在醫(yī)院、體育館、博物館等類似有要求的場所推廣使用，對今后類似工程的設計、施工也有一定的指導意義。

9 結語

網(wǎng)狀異形地圖式鋼屋頂成套施工技術具有工期短、減少材料機械使用量等優(yōu)點，采用該技術不僅可提高施工質量，還可保證安全性能，相比其他鋼結構安裝方式，大大減少了材料及人工投入量，經濟效益顯著。相對其他幾種吊裝方式：吊車直接吊裝、頂升、支滿堂架后拼裝等，提升方式的安全性更高，工期較短，成本較低；依托安慶博物館項目，運用網(wǎng)狀異型地圖式鋼屋頂提升技術，該項技術成果具有創(chuàng)造性、先進性、適用性，經濟、社會效益和節(jié)能環(huán)保效益顯著，經鑒定達到國內領先水平。