輕鋼結構工程分段穿插式施工組織設計

闞玉軍

摘要：上海西門子醫療器械有限公司新建停車樓為多層輕鋼結構。由于施工場地狹小、工期緊，安全、質量要求高，因此選擇合理的施工方案及施工機械是項目的關鍵。通過在施工前對吊裝順序及施工機械進行合理選定，施工中嚴格控制施工順序的搭接、登高及吊裝機械的計算確認，保證了各個工程時間節點滿足業主要求，施工過程中安全、質量控制均符合相關規定，可為今后類似工程提供參考。

關鍵詞：多層輕鋼結構;施工順序;吊裝方案;施工機械

1工程概況

上海西門子醫療器械有限公司新建停車樓項目占地面積2571.63平方米;建筑面積21723.46平方米;地上八/九層，總高度28.6米，地上建筑面積21723.46平方米。

結構概況：輕型鋼框架結構，二層及以上樓地面為鋼筋桁架混凝土樓承板，混凝土強度等級C15～C80（基礎和主體結構為C30），鋼結構強度等級：梁柱、檁條為Q345B，支撐為Q235B。

執行主要國家標準，工程建設行業標準：

《鋼結構工程施工質量驗收規范》GB50205-2001

《鋼結構焊接規范》GB 50661-2011

2工程特點分析

2.1施工場地狹小

本項目緊鄰老廠區且與周邊市政道路距離極小。建筑物距老廠區北側道路僅3m，距南側市政道路僅10m，距東側道路僅6m。

老廠區道路人物流極為繁忙，施工中沒有條件長時間占用。

因此本項目無法使用大型、多臺吊裝起重設備進行吊裝作業。

根據項目場地特點，在建筑物南側及場區臨時道路之間固定設置C7020塔吊一臺，以滿足日常材料吊裝要求。

2.2工期緊、登高作業安全要求高

本項目主體結構施工工期為4個月，需要在4個月內完成9層鋼結構框架的吊裝、安裝、焊接。完成2～9層鋼筋混凝土桁架樓承板的安裝和混凝土澆筑。

在此工期要求下，如采用常規施工方法：按樓層順序、從下往上一層一層施工，至少需要6個月，無法實現工期要求。

由于西門子是國際知名跨國企業，對施工安全要求極高?，F場不允許施工人員在鋼柱上攀爬，不允許在鋼梁上行走，不允許無穩定施工平臺進行焊接、高空作業。因此，采用常規鋼柱上焊接鋼爬梯或鋼筋籠做為人員登高通道、在鋼梁上安裝鋼籠做為人員操作平臺等施工措施無法滿足業主的安全要求。

3施工順序、吊裝方案、施工機械的確定及研究

3.1整體施工順序

1）根據施工過程劃分施工段。

本項目共9層，每3層分為一個施工段。1～3層為第一施工段，4～6層為第二施工段，7～9層為第三施工段。

2）根據結構特點劃分施工區。

每個施工段根據結構伸縮縫分成2個區。E軸線～H軸線為施工一區，A軸線～1/D軸線為施工二區。

3.2分段、分區、穿插式施工方案

1）主體鋼結構吊裝前需要做好以下準備工作

（1）基礎承臺澆筑完成且達到設計要求強度，基礎短柱安裝完成。

（2）建筑物內地坪墊層澆筑且養護完成，建筑物四周道路及場地硬化完成，具備車輛通行條件。

（3）塔吊安裝完成。

2）施工流程和技術步驟

（1）第一施工段流程：吊裝一區1～3層梁柱并焊接→鋪設3層樓面樓承板并澆筑混凝土→吊裝二區1～3層梁柱并焊接→鋪設二區3層樓面樓承板并澆筑混凝土。

（2）第二施工段流程及穿插施工技術步驟：吊裝一區4～6層梁柱并焊接，同時鋪設一區二層樓承板并澆筑混凝土 →鋪設一區6層樓承板并澆筑混凝土，同時進行1層結構地坪施工→吊裝二區4～6層梁柱并焊接，同時鋪設二區二層樓承板并澆筑混凝土→鋪設二區6層樓承板并澆筑混凝土，同時進行1層結構地坪施工。

（3）第三施工段流程及穿插施工技術步驟：吊裝一區7～9層梁柱并焊接，同時鋪設一區5層樓承板并澆筑混凝土→鋪設一區9層樓承板并澆筑混凝土，同時鋪設一區4層樓承板并澆筑混凝土→吊裝二區7～9層梁柱并焊接，同時鋪設二區5層樓承板并澆筑混凝土→鋪設二區9層樓承板并澆筑混凝土，同時鋪設二區4層樓承板并澆筑混凝土→繼續剩余未完成樓承板鋪設及混凝土澆筑。

2）各施工段吊裝計算及起重、登高設備選擇：

（1）第一節鋼柱（第一施工段）及配套鋼梁主要采用2臺25t汽車吊進行吊裝，現場塔吊輔助配合;

鋼柱最大分段長度為9.6米，最大分段重量為3.4t，最大吊裝半徑11.0米;

現場采用2臺25t汽車吊（QY25K5-I大臂20.5m），吊裝半徑11米，額定起重量為5.2t*0.8安全系數=4.2t，滿足吊裝要求。

（2）第二節鋼柱（第二施工段）及配套鋼梁以C7020塔吊吊裝為主，50t及25t吊車輔助倒運材料和周邊結構吊裝。

構件吊裝半徑最大為55m，構件重2.8t。

構件最大重量為3.4t，相應吊裝半徑為47m。

計算結果見下表，采用C7020滿足吊裝要求。

構件重量分布及位置，見下面分布圖。

（3）第三節鋼柱（第三施工段）及配套鋼梁以C7020塔吊吊裝為主，50t及25t吊車輔助倒運材料和周邊結構吊裝。

構件最大吊裝半徑55米處重量為2.5t。

最重構件為4.3t，吊裝半徑為43m。

經計算所有位置構件用C7020塔吊進行吊裝均滿足吊裝要求，計算結果見下表。

構件重量分布分析圖如下：

（4）登高設備的使用及組織安排。

本項目采用如下起重及登高設備：

結構吊裝時人員登高作業，在建筑物內部以剪叉式高空升降車為主，在建筑外圍采用曲臂式登高升降車。

本項目樓層高度3.2米，采用型號為JCPT1008的剪叉式升降車，此型號升降車工作高度為10米，工作荷載380kg，機身重量2.1t。因此三層以內2人同時登高作業，在不同工作高度均能滿足施工要求。室內梁、柱吊裝、焊接、擰螺栓、油漆及防火涂料施工均需要用到剪叉式升降車，根據起重設備及施工人員數量計算本項目需要10臺升降車。

建筑外圍登高采用曲臂式升降車，型號：JLG-150HAX。此升降車最大工作高度45.72m，水平高度24.38m，載重454公斤。曲臂車主要負責外圍構件安裝時人員登高，限于場地條件在施工最高峰需要使用二臺。

登高設備使用的前提條件是地面具備足夠的承載力且滿足相應的平整度。因此1～3層結構吊裝時建筑物室內要求完成混凝土墊層澆筑且養護完成。同時在地溝、凹槽等部位鋪設厚鋼板以滿足升降車行走要求。

3層以上室內登高均需鋼筋桁架樓承板澆筑完成并達到設計強度。本項目樓層結構設計承載力為5.8KN每平米，升降車平均重量2.1噸，滿足升降車行駛必須承載力。

3）分段分區，穿插式施工質量及安全控制技術要點

（1）測量網點的建立：

首先根據業主提供的城市等級水準點和坐標點建立全場區控制網;

再根據全場區控制點網建立建筑物平面和高程控制網。

在每層結構施工時將建筑物平面和高程控制網投測到建筑結構上，進行復核、矯正。

（2）地腳螺栓預埋

鋼構基礎地腳螺栓的預埋精確度是工程質量控制的關鍵點，有以下幾個方面需要特別關注和控制：

1）根據不同類型的柱腳制作地腳螺栓專用鋼模，鋼模根據定位軸線有效固定后放置地腳螺栓。

2）地腳螺栓需獨立固定，不能支撐在基礎模板和承臺鋼筋上，以免混凝土澆筑時模板、鋼筋偏移造成螺栓移位。

3）地腳螺栓預埋完成后須測量復核，有偏差及時進行調整。混凝土澆筑過程中安排專人進行觀測，及時糾正因施工操作造成的偏移。

做好上述控制工作可以有效的避免地腳螺栓預埋偏位，從而也避免了因螺栓偏位導致將來鋼柱底板螺栓孔擴孔。

（3）鋼柱和鋼梁的焊接質量控制點

焊接質量很大程度上取決于焊工的焊接水平和技能素質，因此所有焊工進場施工前必須進行選拔考試，只有考試合格的人員才能領證進場施工。

就整個框架而言，柱、梁等剛性接頭的焊接，根據施工順序，盡量從整個結構的中間構件上施焊，形成一個穩固的框架后向周圍擴展焊接。

就柱而言，應先完成全部柱的接頭焊接：焊接時嚴格遵循兩人對向同速。

鋼梁焊接順序：先完成高強螺栓連接，再進行翼板坡口等焊接。安裝順序：先栓后焊。

雨季及大風天氣焊接措施：在焊前制作臨時焊接防雨棚、防風罩，焊接時臨時固定在焊接點上方，形成臨時圍護，防止在焊接過程中雨水及大風影響焊接質量。

正式結構焊接時，以控制應力、應變為準則，詳細制定焊接順序，不得將合攏焊口布置在結構應力集中的部位。

（4）鋼筋桁架樓承板安裝質量控制要點

根據設計圖進行深化，制作準確的樓承板排版圖，并充分考慮各個細節節點做法，盡量避免現場進行板材的切割，鋪設前主結構必須驗收合格。按設計及排版圖的要求在梁頂面上彈出基準線，然后按基準線鋪設鋼筋桁架模板。同一樓層平面內的鋼筋桁架模板鋪設時，本著先里后外（先鋪通主要的輻射道路）的原則進行;

為了保證施工過程中的安全，需要規劃每天的鋪設范圍及路線，在預定鋪設路線周圍拉結安全繩（生命線），在梁底拉設安全網。安全繩一般采用Ф12的鋼絲繩，用Ф48×3.5的鋼管做為立桿，采用夾具固定于梁翼緣板上。

（5）安全管理和現場控制

鋼結構吊裝期間的現場工作具有高風險，每天正式施工前均需開工具箱會議，詳細說明當天的工作內容、施工順序、安全注意事項。

所有吊裝工作均需安排專職的指揮員，如塔吊指揮、吊車指揮等。

4技術分析

4.1分段、分區、穿插式施工可節省工期

如采用傳統施工方式，按軸線及樓層順序一層一層吊裝主鋼構、鋪設樓承板、澆筑樓面混凝土，每層完成時間至少需要3周，完成9層主體結構需要6個月以上。

采用分段、分區、穿插式施工，施工人員可以流水作業。各個關鍵節點的樓承板澆筑完成后，上下可以同時施工。

每個施工段所需時間基本為30天，三個施工段所需工期為90天，第三施工段完成后再穿插返回其余未完成樓層，因此所需總時間不超過4個月?？纱蟠蠊澥」て?個月以上。

4.2分段分區穿插式施工及采用新型登高機械可降低施工成本

1）縮短工期后可大大節省各類機械設備租賃、管理人員、施工人員工資等各項成本費用。

2）分段分區穿插式施工各專業工種均可以流水作業，不會造成現場窩工、等工作面等現象。穿插式施工各專業工種所需數量比普通施工方式可減少一半。

3）使用升降機進行登高作業，可省去制作鋼筋籠、鋼梯、吊籃等費用。同時大大提高工作效率，降低安全成本。

4.3分段分區穿插式施工及使用機械登高可降低安全風險

1）當每個施工段頂部樓承板完成澆筑后，上下可以同時施工，因有樓板隔開，避免了交叉作業，從而很大程度上降低了施工安全風險。

2）使用各類新型登高設備取代傳統腳手架、鋼爬梯等現場臨時登高設施，可避免施工人員現場隨意攀爬鋼柱鋼梁，也可以避免施工人員在不穩定的作業平臺上（如梁上設置鋼筋籠）進行各類施工工作。登高設備有很好的安全保障，普通施工人員只要進行相應的操作培訓，施工過程中有專人指揮管理，就可以使用。方便、便捷，同時有很高的工作效率，避免了各類施工人員因身體原因在登高過程中產生的墜落風險。

5結語

多層輕鋼結構工程如采用分段、穿插式施工可節省工期、降低施工成本、降低施工安全風險。

就本項目而言，共節省工期兩個月，降低施工成本約120萬。整個項目施工過程中未產生任何安全事故，施工質量順利通過各類檢查驗收，圓滿完成業主交給的施工任務。

穿插式流水施工作為鋼結構工程的新型施工方式，某些施工細節方面還需要在今后的工程實踐中不斷的總結，不斷的完善。

此項目的施工經驗可以為今后類似工程提供一個借鑒。

參考文獻：

[1]穆國禹. 淺談鋼結構施工的安全防護措施[J]. 中國建筑金屬結構，2018（01）：48-49.

[2]陳浩. 建筑鋼結構施工技術與質量控制的措施分析[J]. 建材與裝飾，2018（03）：57.

[3]王俊波. 鋼結構施工管理要點及全過程質量控制分析[J]. 建材與裝飾，2018（03）：165.

[4]柳志海. 鋼結構施工中焊接工藝的運用研究[J]. 科技風，2018（14）：139.

[5]陳鴻挺. 工業廠房鋼結構施工技術及質量控制[J]. 福建建材，2018（07）：83-84.

[6]徐世明，張強. 復雜綜合體鋼結構施工全過程組織管理[J]. 建筑技術開發，2018，45（10）：11-13.

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