大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)和危險源檢測技術(shù)研究

文／鄭偉 上海二十冶建設(shè)有限公司 上海 201901

1.鋼結(jié)構(gòu)建筑具體優(yōu)勢

1.1 外部更加美觀

以往傳統(tǒng)鋼筋混凝土建筑受建筑材料的限制，其造型過于單一。但鋼結(jié)構(gòu)建筑卻能夠滿足建筑設(shè)計者奇思妙想的設(shè)計想法。鋼結(jié)構(gòu)建筑具有時代感，且其外觀更容易得到大眾喜愛與青睞。除此之外，鋼結(jié)構(gòu)建筑內(nèi)部空間比較寬敞，管線的鋪設(shè)并不會對鋼結(jié)構(gòu)建筑工程結(jié)構(gòu)的效果造成影響。

1.2 可循環(huán)利用

不論是鋼結(jié)構(gòu)剩下的邊角料，還是廢棄鋼材料，都能夠循環(huán)再利用，這就能夠減少對外界周邊環(huán)境造成的污染，同時使用鋼材料能夠減少空氣中的粉塵及雜物，不會對建筑周邊環(huán)境產(chǎn)生不良影響。除此之外，鋼結(jié)構(gòu)具有獨特特質(zhì)，能夠在負荷較大的建筑結(jié)構(gòu)中廣泛應(yīng)用鋼材料。

1.3 有效降低成本

鋼結(jié)構(gòu)材料能夠通過標(biāo)準(zhǔn)化與規(guī)范化規(guī)模生產(chǎn)技術(shù)開展生產(chǎn)，縮短施工時間以及降低施工成本，保障鋼材料能夠循環(huán)利用，將原先鋼材料進行拆分后進行合理運用，這樣能降低鋼結(jié)構(gòu)施工成本及費用。除此之外，由于鋼結(jié)構(gòu)重量較輕，在處理過程中具有便捷性與全面性。

2.鋼結(jié)構(gòu)建筑施工技術(shù)特征

2.1 復(fù)雜性

建筑鋼結(jié)構(gòu)的廣泛應(yīng)用，鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)愈發(fā)頻繁，其施工質(zhì)量管理極其復(fù)雜。鋼結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量問題的復(fù)雜性主要是由于導(dǎo)致鋼結(jié)構(gòu)質(zhì)量問題的因素很多，而質(zhì)量問題產(chǎn)生的原因也非常復(fù)雜。在面對這種情況時，施工人員在解決問題上往往會遇到較大的困難，不斷增加建筑鋼結(jié)構(gòu)質(zhì)量問題的復(fù)雜性。針對焊接裂縫而言，產(chǎn)生的原因不只是焊接材料的選擇不當(dāng)，也可能是焊接預(yù)熱與后熱不當(dāng)。

2.2 可變性

建筑鋼結(jié)構(gòu)質(zhì)量具有可變性，這就意味著建筑鋼結(jié)構(gòu)會不斷出現(xiàn)推移問題，以及會因外界環(huán)境因素的影響而發(fā)生變化，使得鋼結(jié)構(gòu)質(zhì)量缺陷問題日益突出。例如在應(yīng)力的推動作用下，建筑鋼結(jié)構(gòu)并未存在裂紋情況，但在實際焊接過程中極其容易出現(xiàn)裂紋。所以，倘若長期以往超重與超載，必將導(dǎo)致建筑鋼結(jié)構(gòu)出現(xiàn)扭曲與變形狀況，進而產(chǎn)生巨大的安全風(fēng)險及隱患。

3.工業(yè)廠房鋼結(jié)構(gòu)工程施工流程和影響因素

當(dāng)前，我國的工業(yè)廠房項目是逐層施工，為保障工業(yè)廠房的整體質(zhì)量，施工單位在施工過程中需要保障各個環(huán)節(jié)的施工質(zhì)量達到相應(yīng)的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，并重視了解工程施工技術(shù)要點，實現(xiàn)對于施工質(zhì)量的優(yōu)化。與此同時，還應(yīng)該保障各個施工環(huán)節(jié)之間的科學(xué)連接，以此保障工業(yè)廠房的整體施工質(zhì)量。除此之外，在進行工業(yè)廠房施工的過程中，因為施工周期相對較短、垂直施工難度較大以及施工環(huán)境較差等多種因素的影響，為保障施工順利安全地進行，建筑企業(yè)需要聘用經(jīng)驗豐富且技術(shù)水平較高的施工團隊。總而言之，通過對工業(yè)廠房項目施工情況的分析來看，如何提升工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)施工水平是當(dāng)前影響我國建筑行業(yè)長遠發(fā)展的關(guān)鍵內(nèi)容之一。

3.1 工業(yè)廠房鋼結(jié)構(gòu)工程施工流程

在進行工業(yè)廠房鋼結(jié)構(gòu)施工的過程中，主要需要遵循著以下流程進行施工：構(gòu)件質(zhì)量驗收——吊裝施工——螺栓調(diào)整——焊接質(zhì)量驗收——壓控鋼板——螺栓施工。工業(yè)廠房的鋼結(jié)構(gòu)施工相對于其他施工環(huán)節(jié)來說具有較高的綜合性，施工工序是非常復(fù)雜的，并且鋼結(jié)構(gòu)的整體性較強，一個環(huán)節(jié)的質(zhì)量問題就會影響到整體施工質(zhì)量，所以在進行鋼結(jié)構(gòu)建設(shè)施工的過程中，施工工作人員需要根據(jù)工業(yè)廠房施工的實際情況，詳細分析可能會對施工質(zhì)量與安全造成影響的各個條件，并合理利用與實施項目建設(shè)資源和施工技術(shù)，最大程度上保障工業(yè)廠房施工的安全開展。

與此同時，在施工的過程中還需要重視對各個環(huán)節(jié)開展的質(zhì)量驗收工作，保障鋼結(jié)構(gòu)工程各個環(huán)節(jié)的施工質(zhì)量與相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)一致，管理人員還需要加大對于高空作業(yè)環(huán)節(jié)的管理力度，確保在高空作業(yè)環(huán)節(jié)不會出現(xiàn)安全事故以及質(zhì)量問題，避免為建筑企業(yè)帶來不必要的經(jīng)濟損失。除此之外，還需要重視對于高強螺栓和焊接等環(huán)節(jié)的質(zhì)量管理，保障鋼結(jié)構(gòu)材料的焊接、連接與施工設(shè)計一致，以此降低因構(gòu)建連接不合理導(dǎo)致的施工質(zhì)量問題，保障工業(yè)廠房施工的有序?qū)嵤?/p>

3.2 影響工業(yè)廠房鋼結(jié)構(gòu)工程施工的因素

與傳統(tǒng)建筑項目施工相比，工業(yè)廠房由于修建高度比較高，所以在進行結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程中，鋼結(jié)構(gòu)是必要的組成結(jié)構(gòu)。使用鋼結(jié)構(gòu)進行工業(yè)廠房施工，主要會受到場地條件、荷載傳遞以及施工技術(shù)水平等多方面因素的限制，特別是荷載傳遞與技術(shù)水平這兩方面，若是荷載傳遞設(shè)計的不科學(xué)，就會導(dǎo)致鋼結(jié)構(gòu)的承載能力受到影響，無法承受工業(yè)廠房傳遞的荷載，最終影響到工業(yè)廠房的施工與使用安全。而施工人員鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)水平也是影響鋼結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量的主要因素之一，若是鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計科學(xué)合理，但是在實施的過程中存在著技術(shù)實施不規(guī)范或是技術(shù)應(yīng)用錯誤等問題，就會導(dǎo)致鋼結(jié)構(gòu)施工無法通過質(zhì)量驗收，需要返工重建，不但影響到工業(yè)廠房項目施工進度，還會為建筑企業(yè)帶來較大的經(jīng)濟損失。因此，在進行工業(yè)廠房鋼結(jié)構(gòu)施工的過程中，施工單位需要重視上述影響因素，避免對于鋼結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量與效率造成影響。

4.大跨度鋼結(jié)構(gòu)施工過程中常用施工技術(shù)及應(yīng)用案例

4.1 高空散裝法

高空散裝法，從理論層面來解釋，指將結(jié)構(gòu)使用到的構(gòu)件劃分為多個小的散件，然后直接在高空設(shè)計位置上進行安裝的方法。高空安裝法在實際施工過程中主要利用兩種方法，分別是懸挑法和支架法。其中，應(yīng)用頻率更高的方法是支架法，因為支架法更適合應(yīng)用在節(jié)點比較多的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)上面。高空散裝法有利也有弊，其優(yōu)勢是不需要借助大的起重設(shè)施，弊端是具體搭建過程中需要使用較多的材料。

4.2 整體吊裝法

整體吊裝法，是把原來分散的各個構(gòu)件拼接到一起，用起重設(shè)備把拼接到一起的構(gòu)件吊到指定位置上面，再安排安裝。在當(dāng)前實際應(yīng)用中可以看出，整體吊裝法多被應(yīng)用到中等跨度的鋼結(jié)構(gòu)建筑中。與高空散裝法不同的是，整體吊裝法需要借助起重設(shè)備，而且在使用過程中對地面施工的影響更大。

4.3 分段吊裝法

分段吊裝法，是將每一施工層劃分為若干個安裝段。起重機在每一段內(nèi)按柱、梁、板的順序分次進行安裝，直至該段的構(gòu)件全部安裝完畢，再轉(zhuǎn)移到另一安裝段去。待一層的所有構(gòu)件安裝完畢并最后固定后，再安裝上一層的構(gòu)件。

4.4 整體提升法

整體提升法，實施流程是先把起重裝置放在主體構(gòu)件的上方，在完成主體構(gòu)件裝配任務(wù)后再借助吊桿把裝配好的主體構(gòu)件提升到指定位置上面。整體提升法采取的是以小換大的策略，先利用較小的機械群體安裝一個較大的構(gòu)件框架。不僅能夠合理減少整體吊裝成本，還能夠把主體結(jié)構(gòu)中存在的附屬部分同步起吊在合適的部位上面，例如電器管線、通風(fēng)設(shè)備等。

4.5 高強螺栓施工技術(shù)

（1）大跨度鋼結(jié)構(gòu)螺栓進場后，應(yīng)及時按照規(guī)范要求取樣送檢，送至有資質(zhì)的檢測單位檢測，檢測合格后方可使用。

（2）鋼構(gòu)件螺栓孔應(yīng)確保螺栓能自由插入，如果因開孔位置錯誤，螺栓無法自由插入，不得采用氣割擴孔，應(yīng)與設(shè)計人員溝通制定方案，再按照方案施工。

（3）考慮鋼構(gòu)件應(yīng)力因素，在安裝高強度螺栓時應(yīng)從中間向兩側(cè)進行，防止應(yīng)力集中，影響整個結(jié)構(gòu)體系安全。

（4）應(yīng)采取初擰、終擰的順序安裝高強度螺栓，初擰時應(yīng)在螺栓頭上涂刷標(biāo)記，防止漏擰和重復(fù)擰的現(xiàn)象，初擰采用小錘敲擊檢查，待終擰完成4h 后且24h 以內(nèi)完成終擰扭矩檢查。

（5）高強螺栓不同批號螺母、墊圈不能混用，同一批號的螺栓、螺母、墊圈應(yīng)在同一個部位使用。

（6）高強度螺栓完成初擰和終擰檢查后，應(yīng)標(biāo)記合格與不合格的螺栓，并按照事先制定的處理方案處理、改正不合格螺栓。

4.6 鋼構(gòu)件焊接施工技術(shù)

（1）鋼構(gòu)件焊接應(yīng)制定焊接方案，在施焊前做好焊接工藝評定，合格后方可施焊。

（2）焊前應(yīng)檢查鋼構(gòu)件坡口尺寸、平整度、角度，焊接方法應(yīng)得當(dāng)，焊接人員應(yīng)持證上崗，并嚴(yán)格檢查焊接質(zhì)量。

（3）一般鋼構(gòu)件焊接采用氣體保護焊，防止氧化；焊接完成后，及時處理焊渣、焊瘤，并檢查焊縫的寬度和厚度，嚴(yán)格控制焊接質(zhì)量。

（4）可采用目測、尺量、超聲波、射線探傷等方法檢查鋼構(gòu)件焊縫。

4.7 屋架安裝施工技術(shù)

（1）屋架安裝時，應(yīng)按照順序先安裝柱間山墻屋架，山墻屋架安裝完成后，及時調(diào)整、固定屋架之間的水平系桿和支撐體系，并鎖定支撐，確保體系穩(wěn)定后，再安裝其他屋架。

（2）安裝鋼架、檁條時應(yīng)先進行校準(zhǔn)，合格后方可擰緊螺栓。

（3）可采用全站儀或者經(jīng)緯儀校正屋架，主要校正屋架的垂直度，在出現(xiàn)偏差時，可采用工具支撐進行糾偏。

（4）在安裝檁條前，應(yīng)保證鋼屋架結(jié)構(gòu)定位準(zhǔn)確、安全，并采用拉桿調(diào)整檁條的平直度。

（5）整個鋼屋架體系完工后，應(yīng)嚴(yán)格檢查油漆面層是否有擦傷，并對有擦傷部位進行補漆，檢查所有螺栓的緊固程度，防止松動。

（6）鋼屋架完工后，不得在其上面堆載材料，嚴(yán)格按照圖紙要求施工，尤其在焊接時，不得私自增加鋼板等作為焊接增強材料。

4.8 焊接階段施工要點

鋼結(jié)構(gòu)焊接階段需要注意以下幾點：（1）在開始焊接之前，首先要立足實際需求來確定使用的材料，對焊接電壓和電流進行調(diào)整。（2）焊接過程中要對鋼結(jié)構(gòu)變形情況予以高度關(guān)注，同時保證焊接處的清潔程度，為焊件的應(yīng)用性能提供保障。（3）裝配和檢驗過程中要確保鋼結(jié)構(gòu)的精密度。

5.大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)危險源檢測技術(shù)

5.1 檢測方案

大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)變形的主要因素是外部荷載和溫度。在施工過程中控制變形量是硬性安全指標(biāo)，可采用全站儀檢測鋼結(jié)構(gòu)的變形量，保證鋼結(jié)構(gòu)的變形量在控制范圍內(nèi)，并在鋼構(gòu)件施工中受力較大的部位設(shè)置觀測點，測得三維空間坐標(biāo)方向的位移數(shù)值，計算后與標(biāo)準(zhǔn)值比較，確定其在標(biāo)準(zhǔn)值范圍內(nèi)方可施工，后續(xù)繼續(xù)觀察，若超出標(biāo)準(zhǔn)值范圍較大需制定整改方案，杜絕安全隱患。

5.2 檢測內(nèi)容

大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)需要注意檢測受力較大部位的應(yīng)力和變形量，做好鋼結(jié)構(gòu)變形量檢測和鋼構(gòu)件震動加速度檢測，控制施工環(huán)境溫度、風(fēng)速和鋼構(gòu)件溫度。鋼結(jié)構(gòu)投入使用階段，主要控制鋼構(gòu)件受力較大部位的變形量，這也是大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)重點檢測項目，務(wù)必引起重視。

5.3 主要危險源

（1）鋼結(jié)構(gòu)吊裝作業(yè)過程中的危險因素

第一，在吊機進入現(xiàn)場之前沒有進行嚴(yán)格的檢查與試驗，導(dǎo)致吊機沒有檢驗合格的證明，一旦吊機存在安全隱患，將直接影響到整個施工過程的順利開展；第二，用于起吊作業(yè)的鋼絲繩質(zhì)量與強度較差，導(dǎo)致安全系數(shù)降低，在進行一些體積較大、質(zhì)量較高的材料吊裝過程中可能會出現(xiàn)鋼絲繩斷裂的情況，導(dǎo)致重物高空墜落，對施工現(xiàn)場造成一定威脅；第三，吊機在正式作業(yè)之前沒有進行穩(wěn)定加固，再加上不合理的起吊點設(shè)計，可能出現(xiàn)吊機傾倒等危險現(xiàn)象；第四，就是警戒區(qū)的設(shè)計不合理或者范圍不夠大，導(dǎo)致施工人員可能誤入危險區(qū)域內(nèi)；第五，就是在施工現(xiàn)場中沒有專業(yè)的指揮人員與安全監(jiān)管人員，經(jīng)常出現(xiàn)違規(guī)操作等行為，增加了施工現(xiàn)場的安全隱患。

（2）鋼結(jié)構(gòu)焊接過程中的危險因素

在鋼結(jié)構(gòu)焊接、涂料作業(yè)及消防管道安裝等施工環(huán)節(jié)中，如果用電等重要操作的不合理也可能導(dǎo)致嚴(yán)重的危險事故出現(xiàn)。如在焊接鋼結(jié)構(gòu)過程中，氧氣瓶與乙炔之間沒有保持足夠的安全距離，或者是距離明火區(qū)域過近，都有可能造成大范圍的火災(zāi)發(fā)生；在消防管道安裝或者涂料作業(yè)過程中，如果搭建的施工平臺質(zhì)量不足或者規(guī)范性不強，則十分容易出現(xiàn)坍塌等危險事故；在施工現(xiàn)場利用臨時電架時，由于操作不夠規(guī)范、電纜質(zhì)量不高或者電纜接頭部位沒有合理的處理等原因，也可能導(dǎo)致施工現(xiàn)場發(fā)生嚴(yán)重的觸電事故。

（3）基礎(chǔ)施工過程中的危險因素

第一，就是基槽開發(fā)過程中在周圍沒有加設(shè)高質(zhì)量的護欄，導(dǎo)致施工人員可能墜落到基槽當(dāng)中；第二，受不合理的基槽開挖操作等原因，致使邊坡出現(xiàn)坍塌的情況，對施工現(xiàn)場工作人員造成一定的生命威脅；第三，在混凝土與鋼筋施工過程中，沒有正確的搭設(shè)施工平臺，沒有規(guī)范的執(zhí)行施工操作流程，導(dǎo)致施工人員可能會出現(xiàn)墜落等危險。第四，在安裝預(yù)埋螺桿過程中，綁扎、焊接，發(fā)生觸電危險因素。總的來說，在基礎(chǔ)施工這一環(huán)節(jié)當(dāng)中，存在各種各樣的安全隱患，需要相關(guān)工作人員格外提起重視。

6.大跨度鋼結(jié)構(gòu)廠房危險源控制

6.1 吊裝與穩(wěn)固措施

鋼結(jié)構(gòu)的吊裝分為兩個方面，一方面是鋼結(jié)構(gòu)柱吊裝；另一方面是鋼結(jié)構(gòu)梁吊裝。雖然都鋼結(jié)構(gòu)吊裝，但是兩種吊裝方法大不一樣，需要根據(jù)工程的實際情況進行合理選擇。鋼結(jié)構(gòu)的固定形式很多是采用增強結(jié)構(gòu)的加強螺栓來穩(wěn)定，同時結(jié)合高強度地腳螺栓來加強鋼結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)穩(wěn)定性，所以，地腳螺栓的合理設(shè)計和地腳螺栓的位置的非常重要，按照設(shè)計方案圖紙精準(zhǔn)定位。通常施工經(jīng)驗可以看出，鋼結(jié)構(gòu)的加強地腳螺栓在結(jié)構(gòu)固定過程中，嚴(yán)格要求位置精度，定位基準(zhǔn)誤差要嚴(yán)格控制在小于2mm，預(yù)埋的標(biāo)高在位置誤差要小于5mm。通過科學(xué)定位，加上先進儀器輔助，操作人員在預(yù)埋好螺栓之后需要嚴(yán)格的按照流程檢查螺栓質(zhì)量。一次定位審查后還要在澆筑混凝土工序完成后進行第二次位置核查。并在檢查過程中實時調(diào)整，最終滿足施工標(biāo)準(zhǔn)要求。

6.2 鋼結(jié)構(gòu)焊接

第一，焊接鋼結(jié)構(gòu)材料準(zhǔn)備工作，要加固鋼結(jié)構(gòu)形態(tài)，避免擺動晃動等。焊接操作人員進行認真的焊接前準(zhǔn)備工作，包含需要使用的各類材料和設(shè)備，對周圍焊接環(huán)境進行了解，做好防護工作。第二，鋼結(jié)構(gòu)焊接操作人員的技能培訓(xùn)，提升焊接技術(shù)，從人員管理方面提升鋼結(jié)構(gòu)件的焊接質(zhì)量。

6.3 安裝過程中的安全管理

第一，必須要結(jié)合相關(guān)規(guī)定來制作和安裝操作爬梯，還需要在起吊之前完成安裝工作，從而方便施工人員的使用，同時要求操作爬梯的制作材料盡可能選用螺紋鋼筋，從而加大阻力，降低施工人員滑落的概率；第二，結(jié)合具體要求搭建操作平臺，操作平臺在進行大型構(gòu)件的焊接和安裝作業(yè)中起到了不可替代的作用，因此為確保強度一般選擇鋼管材料進行搭建，要求長寬各在2m 左右。在操作臺搭建過程中，需要注意梁與柱之間的緊密相連；第三，在安裝梁與柱過程中，要求施工人員學(xué)會安全扶手繩的基礎(chǔ)使用方法，從而起到更好的防護效果；第四，在安裝梁與柱過程中，施工人員必須佩戴保護繩，避免在施工過程中意外墜樓。

結(jié)語：

綜上所述，在最近幾年中，中國經(jīng)濟社會發(fā)展，致使人口數(shù)量持續(xù)增加，建筑工程項目對鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)有較高的要求，其發(fā)展與進步對中國經(jīng)濟社會發(fā)展起到重要影響作用。導(dǎo)致鋼結(jié)構(gòu)建筑工程存在質(zhì)量問題的因素較多，各方面原因都極其復(fù)雜，其中鋼結(jié)構(gòu)施工工藝不符合標(biāo)準(zhǔn)以及管理不到位等問題極其嚴(yán)重，所以需要以施工管理技術(shù)為背景，高度重視與改善鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)的應(yīng)用，制定科學(xué)合理的施工管理體系，只有這樣才能夠保障鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)完全滿足當(dāng)前建筑工程項目的建設(shè)要求。