鋼結構拼裝及吊裝施工質量控制探討

陳星

（中建七局總承包公司河南分公司，河南登封 452400）

鋼材具有高強度、自重輕、剛度良好等優勢特點，在建造大跨度和超高、超重建筑中廣泛應用。我國在鐵結構方面雖然取得了一定成就，但鐵制建筑水平相對較低，直到19 世紀末期才開始采用鋼結構。鋼結構在屋面系統、墻體結構中應用廣泛，包括防水層、屋架、墻頂梁、墻體支撐等等。在鋼結構應用的過程中，要保障結構穩定性和施工質量，就必須要做好拼裝和吊裝施工。而拼裝和吊裝的過程中，往往會受到各類問題的影響，為了避免這些質量問題，需要采取有效的質量控制措施。

1 鋼結構吊裝施工質量控制要點

1.1 組織設計

在鋼結構吊裝施工的過程中，要保障工程質量，必須要做好施工準備，尤其要加強組織設計。具體的設計內容包括：鋼結構構件數量、連接數量、起重機選擇、流水程序確定、吊裝方法確定、進度計劃制定等多個方面。其中，起重機械選擇尤為重要，不僅要對型號進行嚴格的篩選，還要確保數量符合生產要求。單層工業廠房面積比較大，通常采用自行式起重機械。重型鋼結構廠房則采用CC2000-30t 履帶式起重機、Ⅱ-Ⅱ1495-100t 履帶式起重機等型號[1]。在明確了具體的吊裝程序之后，要確定各個起重機械的具體工作內容，確保機械之間形成良好的配合關系。也要對內容深度進行控制，確保關鍵構件反映到單件、豎向構件反映柱列、屋面部分反映到節間。如果是重型結構廠房，通常柱子的重量比較大，所以會采用分節吊裝帶方式。在確定吊裝順序的過程中，應該從構件安裝、生產設備安裝等多個方面進行考慮分析。

在鋼柱基礎準備的過程中，頂面應該設計為平面，通過地腳螺栓連接鋼柱和基礎。施工的過程中，應該對基礎標高進行控制，同時保障地腳螺栓位置精準。為了確保基礎頂面標高與設計要求相符，可以根據柱腳形式選擇施工方式，具體包括一次澆筑法和二次澆筑法兩種方法。

1.2 起重機選擇

在結構安裝的過程中，需要使用起重機。要根據廠房跨度、構件重量等進行起重機類型的選擇。通常，中小型廠房結構普遍應用哪個自行式起重機。如果結構高度、跨度比較大，則采用塔式起重機，用于屋蓋結構安裝。如果沒有自行式起重機，可以用桅桿式起重機替代。在大跨度重型工業廠房施工的過程中，要根據廠房承重結構、設備安裝等需求選擇起重機，普遍采用大型自行式起重機、大型牽纜式桅桿起重機等等。在重型構件起重的過程中，如果一臺起重機無法完成，則可以采用兩臺起重機共同完成抬吊施工[2]。要確定具體的起重機數量，要根據工程量、工期等要求進行分析。同時也要分析構件裝卸、排放等工作的強度。在起重機應用的過程中，要確定具體的吊裝參數，包括重量、高度、半徑等等。起重量必須比最重構件和起重滑車組的整體重量要大；高度需要滿足吊裝要求；起重半徑滿足重量和高度條件時，確保構件距離符合要求。起重臂不跨越其他構件的情況下，起重臂長度的計算公式為：

具體如圖1 所示。

（a）、（b）、（c）分別是垂直吊法吊柱、斜吊法吊柱和屋架吊裝。式中：l-起重臂長度（M）；H-起重高度（M）；h0-起重臂頂至吊鉤底面的距離（M）；h-起重臂底鉸至停機面距離（M）；α-起重臂仰角，一般在70°～77°之間。

1.3 鋼柱吊裝

鋼柱吊裝是十分重要的吊裝環節，首先進行鋼柱吊升。工業廠房普遍占地面積比較大，所以會采用自行式起重機或塔式起重機進行鋼柱吊裝。吊裝方法類似鋼筋混凝土柱子的吊裝，包括旋轉吊裝法和滑行吊裝法兩種。在起吊的過程中，兩臺起重機同時吊起鋼柱，在與地面有一定高度之后暫停，運輸鋼柱到平板車中，然后兩臺機械同時提升、回轉、剎車。主機單獨進行吊裝施工，在回直之后，將輔機下吊點的綁扎鋼絲繩拆除。在鋼柱矯正和固定方面，可以利用經緯儀對垂直度偏差進行檢驗，如果偏差過大，則采用螺旋千斤頂進行矯正。在矯正的過程中，應該對底部是否出現脫空情況進行實時觀察。在矯正鋼柱位置方面，可以采用螺旋千斤頂和鏈條套環托座，從水平方向頂校鋼柱，這種矯正方法比較精準，精度可以控制在1mm 以內。

圖1 不跨越其他構件吊裝時起重長度計算

1.4 鋼結構連接

鋼結構的連接方式有很多，包括焊接、鉚接和螺栓連接。其中，螺栓連接還可以進一步分為普通螺栓和高強螺栓。后者可以分為六角頭高強螺栓、扭剪型高強螺栓兩種。其中，扭剪型施工方式簡單，具有較強的受力能力，便于拆換，能夠承受動力荷載，具有安全可靠等諸多有點。所以，在實際使用的過程中，可以優先選用這種螺栓。在施工的過程中，應該做好摩擦面的處理，采用噴砂、噴丸、酸洗等處理方式，采取有效的保護措施，避免污損問題。在連接板安裝的過程中，要避免撓曲變形的問題，如果出現此類問題，要先進行矯正，然后才能使用。

2 鋼結構拼裝和吊裝施工質量的控制措施

2.1 拼裝質量把控

在鋼結構拼裝的過程中，要采取有效的質量預防措施，主要針對各類質量通病進行預防管理。具體包括構件運輸對方變形、起拱不標準、跨度不標準、焊接變形、剛度差等通病的預防。

在運輸對方變形方面，可以利用機械進行矯正，解決構件變形的問題。采用千斤頂進行矯正，同時輔助運用氧乙炔進行火焰烘烤，以此達到矯正的效果；針對緩彎變形的問題，也可以采用火焰加熱矯正方式。普遍采用線狀矯正的方式，在正變形量較大的情況下應用，或者在構件剛性較大的情況下應用；如果構件厚度比較大、剛性比較強，則可以采用三角形加熱的方式來解決變形問題。

在起拱不標準的問題上，應該根據制作允許偏差進行校驗，如果拼接點處存在角度問題，則需要進行及時有效的處理[3]。在小拼的過程中，對累計偏差進行嚴格的控制，保障措施的有效性，對焊接收縮量進行把控，避免其造成較大的累計偏差。

在跨度不標準問題上，受到制作原因的影響，起拱和跨度值可能會出現矛盾，應該以起拱數值為標準。為了確保公起拱和跨度值的準確性，需要對構件精度進行嚴格的檢查。小拼構件偏差在中拼的過程中就要徹底消除。在制作、吊裝、拼裝的過程中，應該采用統一的鋼尺。

在焊接變形方面，應該在焊接前預留一個與焊接變形方向相反的偏差在工件上。采用合理的焊接順序對變形問題進行控制，每種工件采用的焊接順序不同。利用夾具或胎具對構件進行固定，然后焊接處理。可以利用機械矯正的方式處理翹曲問題。

在剛度差方面，如果在地面拼裝，則要做好墊平處理，避免出現下撓的情況。如果剛性不足，則應該采取有效的加固措施。在拼裝的過程中，需要拉通線，通過電焊的方式進行有效的固定。對構件尺寸進行檢查，安裝前檢查節間間距是否符合要求，如果發現問題，應該先在地面上進行處理，然后再吊裝施工。

2.2 吊裝質量把控

在吊裝的過程中，也有可能出現各類質量問題，針對這些質量問題，需要采取有效的質量把控措施。常見的質量問題包括鋼柱底角空隙、鋼柱位移等等。在空隙問題上，可以一次將基礎支撐面澆注到設計標高，不需要水泥砂漿找平層。這種方法比較簡單，適合在輕鋼柱施工的過程中使用。柱腳基礎混凝土澆注到比設計標高低40～60mm 的位置，然后采用細石混凝土找平到標高的位置。在這個過程中，要采取有效的措施，確保細石層和基礎混凝土之間緊密結合。應該根據設計標高對柱腳支座鋼板進行安置，在鋼板下澆注水泥砂漿；在位移問題上，針對細高的鋼柱，出現較大的一點吊裝變形問題的情況下，可以采用二點、三點等吊裝方式，以此來控制變形問題。在吊裝結束后，可以增加臨時支撐，確保穩定性。獨立柱的支撐方式可以采用綁掃地桿。針對一整排柱子或者柱群，可如果沒有柱間支撐不是永久的，且柱子高度較大，應該根據高度做好臨時支撐處理，在邊柱端部設置1～2 組剪刀撐，以此保持穩定，避免出現位移的問題。

3 結語

綜上所述，鋼結構是比較常用的一種結構，其具有較大的應用優勢。在實際應用的過程中，應該采取有效的質量控制措施，確保鋼結構拼裝、吊裝的施工質量。一方面要掌握技術要點，另一方面要對質量通病進行預防和控制。