建筑鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)分析
——以長(zhǎng)沙火車南站站前東廣場(chǎng)項(xiàng)目為例

劉永勝

長(zhǎng)沙市軌道交通集團(tuán)有限公司，湖南 長(zhǎng)沙 410000

近年來，建筑行業(yè)已經(jīng)成為鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)品運(yùn)用最廣泛的領(lǐng)域，國(guó)家與地方政府推出了大量支持政策，引導(dǎo)建筑鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)革新與推廣，鼓勵(lì)鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。根據(jù)調(diào)查顯示，建筑鋼結(jié)構(gòu)體系已經(jīng)逐步覆蓋高層建筑、工業(yè)廠房、基建（包括橋梁、機(jī)場(chǎng)、高鐵站、地鐵站）等領(lǐng)域，因此進(jìn)一步完善相關(guān)施工技術(shù)體系具有重要意義。

1 我國(guó)建筑鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展背景

目前，在我國(guó)的建筑市場(chǎng)中，鋼結(jié)構(gòu)建筑數(shù)量快速增加，主要受益于產(chǎn)業(yè)政策的支持、裝配式建筑的推廣以及鋼鐵產(chǎn)能的不斷增大，這些均為鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)業(yè)提供了良好的發(fā)展機(jī)遇。根據(jù)統(tǒng)計(jì)，2018年鋼結(jié)構(gòu)建筑完工項(xiàng)目用鋼量達(dá)到276萬t，建筑面積達(dá)到2450萬m2，占當(dāng)年全國(guó)房屋竣工面積（41.35億m2）的0.6%。與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)建筑鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展與運(yùn)用存在相對(duì)滯后的情況，鋼結(jié)構(gòu)建筑在全部建筑中的占比較低，而發(fā)達(dá)國(guó)家鋼結(jié)構(gòu)建筑約占其總建筑面積的50%。

基于此，我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)建筑具有巨大的發(fā)展?jié)摿Γ绕涫请S著各種高層、超高層、大規(guī)模建筑的發(fā)展，廣大群眾對(duì)建筑品質(zhì)的要求不斷提高，使得建筑市場(chǎng)對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的需求不斷增加。對(duì)此，文章主要圍繞建筑鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)展開分析，以實(shí)現(xiàn)鋼結(jié)構(gòu)的快速、安全、高效安裝，同時(shí)有效降低施工成本，為我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)建筑的發(fā)展提供可靠的技術(shù)保障。

2 長(zhǎng)沙火車南站站前東廣場(chǎng)項(xiàng)目鋼結(jié)構(gòu)工程概況

2.1 工程基本情況

長(zhǎng)沙市火車南站站前東廣場(chǎng)工程項(xiàng)目位于長(zhǎng)沙火車南站東側(cè)，支路二與支路三之間。該項(xiàng)目南北長(zhǎng)464m，東西寬156m，總建筑面積為169326.56m2，其中地下層建筑面積為153518.36m2，地上建筑面積為15808.16m2。地下三層（自下而上，樓地面標(biāo)高分別為22.70m、26.90m、31.50m）；地上二層（分南棟、北棟），最大建筑高度為14.2m。

2.2 鋼結(jié)構(gòu)分布情況

該項(xiàng)目鋼結(jié)構(gòu)工程主要分布在地上部分，分為南、北、中3個(gè)區(qū)域。南、北兩棟結(jié)構(gòu)主體為屋面梁體系，每個(gè)區(qū)域分為3個(gè)南北方向小分區(qū)，分區(qū)之間通過屋面天橋相連；中區(qū)為少量輕鋼框架結(jié)構(gòu)。總體施工區(qū)域南北長(zhǎng)約470m，東西長(zhǎng)約120m，總面積約為56400m2，鋼結(jié)構(gòu)總體量為2320t。

由于南區(qū)、北區(qū)為對(duì)稱結(jié)構(gòu)，僅對(duì)南區(qū)鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。南區(qū)鋼結(jié)構(gòu)長(zhǎng)108m，寬75.6m，其平面布置圖如圖1所示。

圖1 南區(qū)屋面鋼結(jié)構(gòu)示意圖

3 長(zhǎng)沙火車南站站前東廣場(chǎng)項(xiàng)目鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)要點(diǎn)

該項(xiàng)目鋼結(jié)構(gòu)施工面積大、工期緊張、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，主要從鋼結(jié)構(gòu)制作、現(xiàn)場(chǎng)安裝出發(fā)，闡述具體施工技術(shù)要點(diǎn)。

3.1 鋼結(jié)構(gòu)加工制作

該項(xiàng)目大量弧形梁腹板為弧形，下料必須通過編程使用數(shù)控切割，增加了下料階段的作業(yè)量，對(duì)此需合理調(diào)配下料資源，投入足量下料機(jī)；大部分弧形梁截面高1200mm，最大板厚30mm，無法通過常規(guī)H型鋼組立機(jī)進(jìn)行裝配，需要采用搭設(shè)胎架人工組裝。為了保證構(gòu)件裝配效率，在車間劃出多塊裝配區(qū)域，并在各個(gè)區(qū)域制作胎架等，調(diào)配裝配工人進(jìn)行多人多點(diǎn)裝配。

弧形梁焊縫為弧形，無法使用專用T型埋弧焊機(jī)進(jìn)行焊接，為了保證焊縫效率和外觀質(zhì)量，使人工打磨工作大量增加，從而增加焊工數(shù)量、班次、作業(yè)面等資源投入。

3.2 鋼結(jié)構(gòu)現(xiàn)場(chǎng)安裝

（1）施工區(qū)域及流水段劃。該項(xiàng)目鋼結(jié)構(gòu)主要分布于南、北屋面及中區(qū)廣場(chǎng)，因此將整個(gè)鋼結(jié)構(gòu)施工劃分為南區(qū)、中區(qū)、北區(qū)3個(gè)區(qū)域。其中，南棟、北棟屋面鋼結(jié)構(gòu)間斷分布銜接于混凝土結(jié)構(gòu)中，將南、北棟屋面分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ段鋼結(jié)構(gòu)屋面安裝。

（2）施工總體思路。該項(xiàng)目所有鋼結(jié)構(gòu)采用原位支撐散件安裝，根據(jù)總包整體施工部署，結(jié)合工期要求及現(xiàn)場(chǎng)道路交通條件，南區(qū)與北區(qū)屋面鋼結(jié)構(gòu)平行施工，分別采用2臺(tái)150t履帶吊進(jìn)行吊裝，2臺(tái)50t汽車吊輔助轉(zhuǎn)料卸車，150t履帶吊共計(jì)4臺(tái)，50t汽車吊4臺(tái)。中區(qū)廣場(chǎng)鋼結(jié)構(gòu)雨棚、觀光電梯采用1臺(tái)25t汽車吊進(jìn)行構(gòu)件卸車轉(zhuǎn)運(yùn)、吊裝。

由于南區(qū)與北區(qū)結(jié)構(gòu)基本對(duì)稱，以南區(qū)為例對(duì)其施工思路進(jìn)行說明。如圖2所示，1#履帶吊覆蓋Ⅰ、Ⅱ段鋼結(jié)構(gòu)吊裝，2#設(shè)備覆蓋Ⅲ、Ⅳ段鋼結(jié)構(gòu)吊裝，并沿箭頭所示方向行進(jìn)完成鋼結(jié)構(gòu)屋面安裝。

圖2 南棟屋面安裝思路

（3）施工關(guān)鍵點(diǎn)。①鋼曲梁、鋼框梁分段：根據(jù)結(jié)構(gòu)桿件、節(jié)點(diǎn)特征，結(jié)合設(shè)備選型及鋼結(jié)構(gòu)施工安全高效的原則，對(duì)屋面鋼曲梁進(jìn)行分段；根據(jù)屋面鋼框梁深化結(jié)果，每根框架梁長(zhǎng)度為14.4m，重量約為5t，150t履帶吊在行走路線上站位時(shí)，軸線K至軸線G之間框架梁超過設(shè)備性能，需將其分成2段，分別重2.3t、2.7t。②屋面鋼結(jié)構(gòu)吊裝：選用150t履帶吊60m主臂+19m副臂、主副臂夾角15°塔式工況，站位于距結(jié)構(gòu)邊沿12.8m行車路線上進(jìn)行吊裝作業(yè)。建立三維模型，根據(jù)每個(gè)吊裝段控制點(diǎn)三維坐標(biāo)，在起吊前采用倒鏈調(diào)節(jié)弧形梁吊裝就位姿態(tài)，準(zhǔn)確就位。③屋面預(yù)埋件施工：該項(xiàng)目屋面預(yù)埋件主要分布在鋼曲梁下部混凝土結(jié)構(gòu)、懸挑梁、混凝土柱等節(jié)點(diǎn)處。為了保證預(yù)埋件的安裝精度，埋件安裝完成后將錨筋直接在鋼筋籠上電焊加固；混凝土工程澆筑、養(yǎng)護(hù)、拆模后，清理預(yù)埋件板面，并復(fù)核其位置，最后測(cè)量放線，精確定位鋼梁連接板、底座位置，并在埋件上劃出控制線。④散件吊裝過程中采用下部臨時(shí)支撐，吊裝完成后整體校正、焊接，最后整體卸載的方法。為了保證各段曲梁在安裝過程中的穩(wěn)定性，安裝從標(biāo)高一側(cè)開始，不斷擴(kuò)大安裝單元，減少構(gòu)件安裝失穩(wěn)風(fēng)險(xiǎn)。鋼曲梁在吊裝過程中采用兩點(diǎn)吊裝，為了保證構(gòu)件安裝效率及精度，在鋼梁一段設(shè)置倒鏈調(diào)節(jié)好空中姿態(tài)，再進(jìn)行吊裝就位。⑤Ⅰ、Ⅳ段安裝方法：安裝第一根框架梁，就位后對(duì)其進(jìn)行臨時(shí)加固，避免構(gòu)件傾倒，并設(shè)置第一段鋼曲梁臨時(shí)支撐；從框梁中部向兩側(cè)對(duì)稱安裝第一段鋼曲梁，曲梁腹板采用臨時(shí)螺栓與框架梁連接，另一端焊接臨時(shí)碼板連接；安裝小連系梁，就位后采用臨時(shí)安裝螺栓連接成穩(wěn)定單元，然后插入高強(qiáng)螺栓施工，用高強(qiáng)螺栓置換掉安裝螺栓；按照散件原位支撐安裝所有屋面結(jié)構(gòu)，鋼曲梁之間采用雙夾板進(jìn)行臨時(shí)連接，完成吊裝后進(jìn)行整體校正，并及時(shí)插入高強(qiáng)螺栓安裝及焊接作業(yè)，最后進(jìn)行整體卸載。⑥Ⅱ、Ⅲ段安裝方法：安裝首榀鋼曲梁，下部設(shè)置臨時(shí)支撐措施，臨時(shí)加固后，及時(shí)安裝Y向連系梁，增強(qiáng)單個(gè)鋼曲梁穩(wěn)定性，以免發(fā)生失穩(wěn)事故；此區(qū)域內(nèi)鋼框梁分為2段，安裝時(shí)，鋼框梁下部設(shè)置臨時(shí)支撐措施；安裝X、Y向系桿，形成穩(wěn)定整體；以上述方法安裝剩余屋面鋼結(jié)構(gòu)，完成吊裝后進(jìn)行整體校正，并及時(shí)插入高強(qiáng)螺栓安裝及焊接作業(yè)，最后進(jìn)行整體卸載。⑦項(xiàng)目遵循“整體校正、整體焊接”原則，在吊裝段處于支撐狀態(tài)下整體校正，完成后采用合理的焊接順序及工藝，減小累積誤差及焊接變形的產(chǎn)生。

4 結(jié)束語

綜上所述，鋼結(jié)構(gòu)在我國(guó)現(xiàn)代建筑建設(shè)中的地位日益突顯，具有工期短、質(zhì)量好、成本低等優(yōu)勢(shì)，符合建筑行業(yè)綠色、生態(tài)發(fā)展趨勢(shì)。為了實(shí)現(xiàn)鋼結(jié)構(gòu)建筑穩(wěn)步推廣，加強(qiáng)施工技術(shù)研究具有重要意義。因此，工程實(shí)踐中必須根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)布置情況合理選擇施工工法，做好深化設(shè)計(jì)、加工制作與現(xiàn)場(chǎng)安裝，有效提高施工效率，保障工程質(zhì)量，并不斷總結(jié)施工經(jīng)驗(yàn)，持續(xù)推進(jìn)新材料、新技術(shù)的研究與推廣，促進(jìn)鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)體系的完善。