大跨度鋼結構工程的高空散裝施工技術研究

摘要：在介紹大跨度高空鋼結構常用的3種施工技術的基礎上，以某辦公樓二期工程的A項目為例，詳細闡述了大跨度高空網架鋼結構工程采用高空散裝技術在施工準備、施工注意事項、網架桿件安裝、壓型鋼板安裝、連接件焊接、臨時支撐架拆除和卸載等方面開展施工的全過程以及取得預期效果的情況。

關鍵詞：大跨度；鋼結構；高空散裝；施工技術

0 " 引言

大型鋼結構施工技術在我國已經漸漸發展成熟，大跨度高空鋼結構工程的結構型式不斷創新，施工難度不斷增加，施工技術不斷更新。為了提升大跨度高空鋼結構工程的施工效率和施工質量，必須研究、掌握和靈活運用其施工技術。

1 " 大跨度高空鋼結構工程常用施工技術

大跨度高空鋼結構工程的施工技術多種多樣，本文僅介紹3種常用施工技術，如下所述。

1.1 " 高空散裝施工技術

高空散裝施工技術是大跨度高空鋼結構工程經常使用的施工技術。高空散裝施工技術的具體施工流程如下：首先，施工人員根據施工圖紙要求，在施工現場搭建用于輔助安裝的臨時支撐架；其次，吊裝人員將鋼結構散件穩定在高空中準備安裝的位置；然后，施工人員在臨時支撐架上對該鋼結構散件進行拼裝；最后，將所有鋼結構散件拼裝完成后，即完成了整體鋼結構高空散裝施工任務。

高空散裝施工技術在施工時，需要施工人員進行大量的高空作業。鋼結構越大，使用鋼結構散件的數量越多，施工人員進行高空拼裝的工作量隨之增加。若施工人員拼裝多根鋼結構散件時，每根或多或少存在的誤差，就會造成累積誤差。因此在施工過程中，應根據施工實際情況對鋼結構散件的拼裝誤差進行調整，確保拼裝出的鋼結構完全符合標高和軸線尺寸等技術要求，確保鋼結構的整體質量要求。

1.2 " 分段吊裝施工技術

分段吊裝施工技術指的是施工人員在組裝大跨度高空鋼結構之前，先將鋼結構散件拼裝為條狀或塊狀等不同規格的節段即構件單元，然后將這些節段吊運到高空進行裝配、形成整體鋼結構的施工技術。分段吊裝施工技術與高空散裝施工技術的應用流程相似，其區別如下：一是在吊裝時要求起重機的吊運能力更強；二是施工人員在高空作業的工作量大幅度下降；三是施工人員施工的安全性得到了大幅度提高。

1.3 " 整體頂升施工技術

整體頂升施工技術指的是施工人員在施工現場對應安裝高空的地面位置，先將全部鋼結構散件組裝成整體鋼結構，再將整體鋼結構頂升到施工圖紙設定的安裝位置。整體頂升施工技術的施工流程如下：首先，施工人員在施工現場的地面，將所有鋼結構散件組裝成整體鋼結構；其次，施工人員使用頂升設備（如液壓千斤頂），將整體鋼結構頂升到施工圖紙設定的安裝位置，并進行固定。

與前2種施工技術相比，整體頂升施工技術的大多數裝配工作都在地面上完成，適合以點支撐結構柱為安裝中心的鋼結構安裝施工。其特點是施工人員進行高空作業的工作量大幅度減少、高空作業的安全隱患基本消除。值得注意的是，若支撐鋼結構的點支撐結構柱并非新建結構柱，而是主體建筑物本身的結構柱，施工人員在進行整體鋼結構安裝前，必須對該結構柱的穩定性進行檢測，確保其能夠支撐全部鋼結構。

2 " 工程施工案例

2.1 " 工程概況

本文以南京市江寧開發區的某辦公樓二期工程的A項目作為施工案例。該辦公樓一期工程已經竣工并投入使用，該辦公樓二期工程的主樓結構已經封頂。A項目的主要施工內容是：一期工程與二期工程之間的連接部分、即多功能廳屋頂的鋼結構工程。該多功能廳屋頂鋼結構工程屬于大跨度高空網架鋼結構（以下簡稱鋼結構），采用高空散裝施工技術進行現場施工作業。

2.2 " 施工準備

2.2.1 " 軸線交接和復測

該屋頂鋼結構施工前，首先需要做好準備工作，主要是對多功能廳的軸線進行交接和復測。這項工作要求設計單位、建設單位、施工單位、監管單位等相關單位參與，使用水準儀對軸線位置進行多次測量、詳細記錄測量數據、確定軸線位置并進行現場標記。施工單位在施工期間，必須確保軸線標記得到嚴格保護。

測量人員使用水準儀對多功能廳的軸線進行復測時，應將水準點全部設置在建筑物上，避免施工過程對水準點產生影響。對多功能廳軸線的交接和復測完成后，測量人員應繼續對軸線、標高及垂直度再次進行測量，確保這3項標記不會出現變動或誤差。

2.2.2 " 其他準備工作

布置加工場地，準備并安裝加工、焊接等設備。配備相關施工技術人員，按照鋼結構散件加工圖紙，將鋼結構桿件、鉸接件、連接件等全部完成預制。

為了保證該屋頂鋼結構在施工期間的穩定性、同時保障施工人員高空中作業的安全，在施工之前，須搭設鋼結構的臨時支撐架。

準備好吊裝設備，配齊符合安全技術要求的吊裝、加工、焊接操作人員，進行安全技術培訓和安全技術交底。

2.3 " 施工注意事項

2.3.1 " 控制施工期間的時空安排

鋼結構組裝施工的地點固定在多功能廳所占地面。該地面能夠開展鋼結構組裝的施工區域較小，鋼結構組裝流程中各個環節是相對獨立，需要測量人員提前對施工區域進行測量。基于以上情況，必須控制和細化施工期間的時空安排，使得時空安排更加合理。

2.3.2 " 控制指標誤差

鋼結構安裝過程中，其軸線、標高及垂直度等3項標記，對多功能廳建成后的質量有著極大影響。提前進行細致、可靠的測量，能夠避免3項標記發生誤差。多功能廳的所有鋼結構都是分別安裝的，施工時應針對各個不同部位制定相應的測量方案。在滿足施工需求的前提下，盡可能減少材料、工時損耗。

2.3.3 " 確保施工安全

多功能廳鋼結構主要采用高空散裝施工技術，這是整個工程施工的關鍵步驟。施工人員高空作業風險多，安全控制難度大，必須采取強有力的保障措施，確保施工人員高空作業的安全，使高空散裝施工任務順利進行，同時保證工程質量和進度。由于A項目的施工區域屬于南方，還需注意降雨等自然條件變化對施工造成的影響。

2.3.4 " 保護已建成的主建筑物

由于該辦公樓一期工程已經竣工并投入使用、二期工程的主樓結構已經封頂，且多功能廳的位置在該辦公樓一期工程和二期工程之間，因此在進行多功能廳鋼結構施工時，要避免對這些主建筑物造成傷害。

在鋼結構施工過程中，需要在主建筑物中設置相關測量設備、臨時存放部分結構件，起重機也會在其周邊進行吊裝作業。以上情況如果處理不好，都會對主建筑物產生不利影響。若只注重鋼結構施工，忽略了對主建筑物的保護，最終將難以保證整體建筑工程的質量。

2.4 " 網架桿件安裝

2.4.1 " 測量定位

在鋼結構網架桿件安裝前，測量人員須做好測量工作，確定好桿件的連接位置，避免出現桿件位移。

2.4.2 " 安裝順序

鋼結構施工進入網架桿件安裝環節時，應按照從內到外的順序進行安裝，即首先從鋼結構整體的內側開始安裝，之后逐漸向外延伸。

2.4.3 " 安裝方法

在安裝內側桿件時，其桿件的跨度相對較小，可直接將整根桿件吊運到位，應用高空散裝施工技術進行安裝。在安裝外側桿件時，其桿件的跨度相對較大，應先將桿件進行分段拼裝，應用分段吊裝施工技術進行安裝。

在第1根桿件安裝完成后，方可進行第2根桿件的安裝，然后將2根桿件以橫桿進行連接，再用耳板將2根桿件的位置進行固定。在進行主桿件拼裝時，應將先拼裝主桿件的端部與后拼裝主桿件的耳板對接平順，使得鋼結構最終呈現極高的緊密性，以保證安裝質量。

在全部桿件安裝完成后，由測量人員測量橫桿的位置線，核準后將其焊接固定。此后從內向外接著進行固定，以保證桿件的整體安裝質量。

2.5 " 壓型鋼板安裝

多功能廳鋼結構的桿件全部安裝完成后需進行檢查，對出現的誤差等進行校正，之后再次進行檢查，直至所有誤差都被糾正后，方可在鋼結構上安裝屋頂壓型鋼板。

施工人員在安裝壓型鋼板時，需從上至下進行安裝，即從上層開始，之后一層一層進行逐層安裝。這種安裝順序能夠防止高空墜物帶來的危害，減少施工的安全隱患。大跨度高空鋼結構要求在壓型鋼板之間安裝用于支撐的固定架，以避免鋼結構在長期使用后出現壓型鋼板下沉等問題。

2.6 " 連接件焊接

2.6.1 " 焊前預熱

在安裝鋼結構時，需要焊接的連接件須全部采用現場焊接方法。該鋼結構連接件的種類包括T型、十字型、角接型等。若連接件鋼板厚度≥25mm，需要對焊接接頭部位進行預熱。焊接完成后，需靜置等待焊縫冷卻，然后清除接頭處殘留的焊渣或毛刺。

在對連接件焊接部位預熱時，預熱的位置應設置在其兩側焊接部位，焊縫長度應大于100mm，預熱溫度要嚴格監測并不斷進行測量和調整，施工人員可以在焊縫處設置獨立的測溫點，并采用火焰加熱方法對焊接處進行預熱。

2.6.2 " 焊接工藝

在進行現場焊接時，施工人員應注意避免在焊縫以外的結構件上進行打火或引弧。各種連接件主要焊縫的兩側都需要設置引弧板和引出板。引弧板與引出板應選用與連接件材質相同、且坡口與焊縫匹配的產品，嚴禁采用引弧板、引出板與連接件不同的材質。在所有鋼結構桿件全部安裝完成后，施工人員應及時將焊縫旁設置的引弧板取出，然后安裝耳板并進行打磨，確保焊接處平整、牢固。

2.6.3 " 焊后處理

在鋼結構的現場焊接作業全部完成后，施工人員需要對所有焊接部位的表面進行消氫處理。消氫處理的加熱溫度應維持在250℃左右，保溫時間的設定與連接件的厚度相關，若連接件厚度為25mm以下時，則保溫時間為0.5h；若厚度大于25mm，則按照厚度每增加25mm，保溫時間延長0.5h的方式增加保溫時間。要確保鋼結構整體保溫時間大于2h，待保溫時間達到規定時間后，施工人員應靜置等待鋼結構冷卻至常溫。

2.7 " 臨時支撐架拆除和卸載

2.7.1 " 操作方法

在鋼結構完成組裝施工后，需將其臨時支撐架逐步拆除和卸載。臨時支撐架拆除和卸載時，應從中心支撐點開始，逐漸向外延伸。臨時支撐架拆除和卸載的過程，是完成組裝的鋼結構受力狀態緩慢變化的過程，最終使得安裝出的鋼結構轉變為設計狀態。

臨時支撐架（包括多個支撐點）是維持鋼結構軸向力平衡的關鍵。在拆除時，施工人員需要注意拆除的時間不能完全重合。測量人員應在臨時支撐架的各個支撐點設置軸向力檢測裝置，根據軸向力變化情況進行逐一拆除，以此保證拆除施工的安全、可靠。在拆除和卸載過程中，測量人員要對拆除進度的各個環節進行全程監測和精細控制。

2.7.2 " 注意事項

設置支撐點的主要目的，在于平衡臨時支撐架的節點荷載。將每個支撐點的承載壓力控制在安全范圍內，避免因支撐點承載壓力過大而發生沉降，或對臨時支撐架整體結構的內力平衡產生不良影響。

在臨時支撐架拆除和卸載過程中，應避免對鋼結構的構件及節點造成破壞，防止對鋼結構的安全性與穩定性造成不良影響。臨時支撐架拆除后，要檢查鋼結構是否存在質量問題。施工人員要拆除并更換已經損壞的桿件，拆除時應采取分區、分段、緩慢漸進的方法。

3 " 結束語

該辦公樓二期工程的多功能廳屋頂大跨度高空網架鋼結構，采用高空散裝施工技術、按照上述具體施工方法進行現場施工作業，取得了質量、安全、進度、效益方面的預期效果，圓滿完成了施工任務，獲得了豐富的施工經驗。為了更好完成施工任務，施工人員要進一步掌握大跨度高空鋼結構工程的各種施工技術，促進施工技術不斷創新和發展。

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