鋼結構安裝難點及對策分析

趙達，陳猛，施堅堅，李卿博，楊欣

（中建二局第一建筑工程有限公司，北京 100023）

1 引言

鋼結構具有強度高、剛性好、自重輕、變形能力強、抗震性能好等特點，適用于建造大跨度以及超高、超重型建筑，而且與其他結構混合運用能夠獲得更好的效果。鋼結構構件大多是在工廠生產的，所以，主要工作集中在施工現場。安裝時，需要使用大型的機械設備，按照計劃順序依次進行，由于受干擾的因素比較多，存在一些典型的施工難題，需要提高重視程度，根據項目特點和要求，提前做好應對之策。

2 工程簡介

三亞農科院項目涉及鋼結構的部位主要為南區上部結構、北區地下報告廳屋面、B樓鋼連廊以及其他部位鋼結構。報告廳位于地下室，其屋面一端標高在±0.00，一端標高從2.7 m斜至6.95 m標高，兩端橫向柱間距為32.4 m，均采用3.3 m高斜向桁架，桁架上弦為型鋼梁，腹桿、斜桿及下弦桿均采用鋼結構。由于A樓邊框架位于報告廳上空，其兩根邊柱只能落至上弦桿，A樓一側為轉換桁架，在對應柱的位置相應設置豎腹桿。與B樓相連一側桁架右邊還存在一部分斜向報告廳屋面，導致B樓2層3根框架柱為錯層柱。報告廳縱向柱間距約21 m，采用實腹工字鋼梁，梁高1.55 m。B樓3～5層中間為5.3 m寬連橋，6層以上連為一體，連橋跨度約25 m，采用實腹工字鋼梁，3～5層梁高1 m，6層以上梁高1.2～1.5 m。南區地上采用純鋼框架。中間展示廳跨度21.4 m，鋼梁高度900～950 mm。北區抗震等級為框架四級、剪力墻三級，轉換梁柱、錯層柱為三級，轉換桁架及其下框支柱、受托柱中混凝土為二級、鋼構為三級，南區鋼結構抗震等級為四級、地下室混凝土框架為四級。

3 鋼結構安裝難點及對策分析

3.1 交叉作業問題

施工現場條件比較復雜，北區鋼構分別布置于地下報告廳和B樓3～5層等位置，在安裝過程中，不可避免地會存在其他班組交叉作業的情況，有時甚至有多個作業班組同區域施工作業，很容易出現質量和安全隱患，對于工期控制也十分不利。

針對這個問題，采取了如下解決措施：施工前，完善工程項目計劃體系，編制施工組織設計和施工方案，經審批確認后實施，根據施工進度計劃，組織好作業流水，做好資源進場安排，合理利用場地，不得出現相互干擾和混亂的情況，利用BIM技術建立模型，在3D模型的基礎上加入施工進度形成4D模型，用以模擬實際施工情況，及時與土建、消防水等其他專業班組進行溝通，對存在沖突的作業內容進行調整，根據本工程實際工期情況，可先進行鋼筋混凝土結構施工，然后再統一吊裝鋼梁，這樣可以解決施工交叉作業矛盾的問題[1]。

3.2 測量定位問題

本工程施工難度大，鋼結構和混凝土結構組成一個整體的復合結構，鋼結構與混凝土結構間又以支座相連，需要安裝工人具有一定的工藝水平，給安裝作業增加了難度，必須保證測量定位的準確性，否則需要重復調整，浪費施工資源和時間。

針對這個問題，采取了如下措施：從安裝前到拼裝就位，都要做好測量工作，測量精度的高低直接影響著安裝質量和效率。首先，做好測量前的準備工作，研究圖紙，核對數據，掌握施工現場情況，檢查和準備相關測量儀器，保證器材能夠符合測量要求，對測量資料進行反復驗證。其次，加強測量過程控制，建立主體控制網和高程控制網，預埋件安裝定位后，利用測控網對預埋件位置進行測控，然后實施基礎測量放線工作，尤其做好鋼構與混凝土結構連接節點間的測量，對于誤差較大的部位，及時在吊裝前進行等強度的修改，盡可能使安裝一步到位，減少后續施工麻煩[2]。

3.3 吊裝機械問題

本工程鋼結構構件型號多、單件構件重量大，吊裝、轉運都比較困難，如果吊裝機械選擇不合理，容易影響施工進程、造成資源浪費，還會產生一系列污染問題，不符合綠色施工。

針對這個問題，采取了如下措施：常用的起重機械有自行桿式起重機、塔式起重機、桅桿式起重機，其中，自行桿式起重機又分為履帶式起重機、汽車起重機、輪胎起重機；塔式起重機又分為軌道式塔式起重機、爬升式塔式起重機、附著式塔式起重機；桅桿式起重機主要用于場地狹窄、吊裝集中、構件較重、缺乏其他合適大型起重機械時。基于本工程鋼結構的特點，結合技術經濟條件，采用了汽車吊配合塔吊協同吊裝的方式，汽車吊具有較強的穩定性，而且具有良好的機動靈活性，能夠迅速轉移場地，塔吊具有作業范圍大、工作效率高等優點，二者結合運用，能夠橫好的解決上述問題[3]。

3.4 吊裝順序問題

本工程鋼結構構件類型和數量都比較多，如果吊裝方法和順序安排不合理，必然會導致施工混亂，產生錯誤、遺漏等問題，需要重新進行調整，對工程質量、工期、安全等方面都十分不利。

針對這個問題，采取了如下措施：常用的鋼結構吊裝方法有分件吊裝法和綜合吊裝法，這兩種方法都有一定的優缺點，分件吊裝法指的是每次吊裝同一類型構件的方法，可以有效減少起重機變幅和索具更換的次數，有利于提高吊裝效率，充分發揮起重機的工作能力，而且不易產生錯漏問題，但是，該方法不能為后續工作及早提供工作面，起重機的開行路線較長，消耗的能源較多，反之，綜合吊裝法需要吊裝完一個節間后再繼續進行下一節間工作，這樣就可以讓后續工作及早開始，有利于開展交叉平行流水作業，而且開行路線短，但是，該方法需要頻繁更換索具，這樣會影響工作效率，受構件供應及結構復雜的影響，更容易產生錯誤，校正起來更加困難。圖1為分件吊裝法構件吊裝示意圖，圖2為綜合吊裝法構件吊裝示意圖（圖中數字為構件安裝序號）。經過綜合比對，本工程吊裝采用了分件吊裝法，這樣能更好地控制質量和工期，減少意外情況的發生[4]。

圖1 分件吊裝法構件吊裝示意圖

圖2 綜合吊裝法構件吊裝示意圖

3.5 吊裝安全問題

本工程吊裝作業難度大，安全隱患比較多，由于施工現場條件復雜，很容易產生安全事故，而且高空作業、交叉作業也給施工帶來很大的安全隱患，可能會由于指揮判斷錯誤導致不可控因素的出現。

針對這個問題，采取了如下措施：安裝塔吊吊鉤可視化系統，塔司可以實時多角度查看吊裝位置等情況，增加信號工，加強與塔吊操作者的默契配合度。塔吊吊鉤可視化系統是基于塔吊運行過程中可能遇到的隔山吊、盲吊等情況，可以輔助塔吊操作者作業時的視覺清晰，通過在小車上或大前臂安裝攝像頭，然后將捕捉到的畫面實時傳送到司機室屏幕上，也可以通過無線網絡或移動網絡在客戶端遠程觀看，實現了塔吊作業的遠程監管。塔吊吊鉤可視化系統與塔機安全管理系統配合使用，能夠讓高清攝像機自動跟鉤變焦，保證畫面清晰，司機室和項目部都可以實時觀看吊鉤運行畫面，經過視頻實時分析，能夠實現異常圖像存儲和報警提醒，這樣便解決了施工現場塔機司機存在視覺死角的問題，可以根據高清圖像快速準確的進行判斷和操作，有效降低事故發生的概率[5]。

3.6 焊接質量問題

鋼結構構件的連接離不開焊接施工，但焊接效果受現場條件、技術水平、質量管理等方面的影響很大，經常會出現焊接缺陷，常見的有焊瘤、咬邊、焊腳不足、焊縫形狀不整齊、焊高過高或過低、焊縫起伏、氣孔、熔合不好、弧坑氣孔等，嚴重影響了鋼結構整體的堅固性和穩定性。

針對這個問題，采取了以下措施：對于焊瘤，如果發生在平板和立板兩側，主要是由于電弧電壓低、與焊接電流不匹配的原因導致的，可以適當提高電壓和焊接速度，如果發生在平板處，需要將焊槍角度向立板一側抬起，抬高焊槍的行進角度；對于咬邊，主要發生在焊高過高時，所以，要減小焊接電流和焊接速度，并且加長焊絲干伸長；對于焊腳不足，當兩側全部尺寸不足時，需要加大電弧電壓和焊接電流，并增加焊絲的干伸長度，當只有一側尺寸不足時，需要向焊腳尺寸不足的反方向調整焊槍角度；對于氣孔，需要調整保護氣體流量，如果風速較大，還要采取適當的防風措施，將導電嘴內沉積的飛濺物清除干凈，焊槍行進角度應該保持在60°～90°，在使用二氧化碳氣體時，注意控制噴油嘴高度和混合氣體，使用富含脫氧物質的焊絲；對于熔合不良問題，需要糾正可能存在的誤差，保證焊接焊絲打彎大小以及導電嘴的質量，適度調整焊槍角度，保護氣體的選用要合理。除了這些技術措施，還應加強組織管理，完善焊接質量控制程序，首先，做好準備工作，既包括各種設備器具、焊接材料的準備，也包括焊工培訓考核、技術能力的準備；其次，做好技術交底，保證所有操作人員都能掌握焊接要點，然后按規范要求進行焊接；最后進行質量評定，整理相關資料。焊接環境的控制也至關重要，如果鋼材表面濕度較大或風速較大，則不能開展露天焊接作業，如果必須進行，需要采取相應的去潮、防風措施，當環境溫度在零下時，需要采取適當的預熱措施[6]。

4 結語

綜上所述，在鋼結構安裝過程中，存在著許多重難點問題，如果處理不當，容易留下質量和安全隱患，所以，必須采取行之有效的應對措施，保證建筑結構整體施工質量。鋼結構施工主要包括制作加工、構件連接、預先拼裝、防腐防火、運輸起吊、安裝連接等環節，技術應用復雜，組織管理困難，需要從各個方面出發，提前做好計劃和協調，盡可能減少缺陷，保證安裝過程順利進行。