工業(yè)廠房鋼結(jié)構(gòu)屋面施工技術(shù)應(yīng)用探討

高瑞軍 鄧 偉 李 錦 張 軍

(中國建筑第四工程局有限公司,廣東 廣州 510665)

0 引言

鋼結(jié)構(gòu)建筑不但物美價廉、安裝便捷、對周圍環(huán)境污染較少，且結(jié)構(gòu)本身整體有著極佳的抗震性、受拉強度和承載能力，被廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代建筑工程當(dāng)中。但其結(jié)構(gòu)構(gòu)造和結(jié)構(gòu)設(shè)計卻相對復(fù)雜，必須要求工程人員綜合運用各種施工技術(shù)實施各種構(gòu)件拼接作業(yè)，從而在保障施工質(zhì)量的基礎(chǔ)上加快施工進度。

1 工程概況

以某鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房建設(shè)項目為例，該廠房包括4層地上建筑與地下3層建筑，總建筑高度達到32m。全部廠房屋面由部分混凝土墻、壓型鋼板及鋼桁架組成，屋面總長度達到79.5m。其中房屋鋼桁架結(jié)構(gòu)為30m跨度，設(shè)計間距長度為3m，最低設(shè)計高度為2.3m，最高設(shè)計高度為2.8m。主要結(jié)構(gòu)材料為H型鋼，鋼桁架單榀重量約為13.2t，其底座結(jié)構(gòu)主要依附于房屋縱墻區(qū)域，每個桁架間主要運用系桿、支撐構(gòu)件和次梁實施連接，頂面區(qū)域主要鋪設(shè)鍍鋅型壓型鋼板，并將桁架上弦與壓型鋼板采用栓釘進行焊接固定，作為整體屋面底模板結(jié)構(gòu)區(qū)域的主要支撐裝置。全部鋼結(jié)構(gòu)建筑構(gòu)件均在工廠內(nèi)完成防火涂料、油漆涂刷及其他加工制造工作，最后采用工程專用運輸車輛將其運輸至指定施工區(qū)域，實施整體安裝與構(gòu)件拼裝作業(yè)。

2 施工準(zhǔn)備

2.1 施工技術(shù)與人員準(zhǔn)備

本次案例工程項目在正式開始前，已安排專門技術(shù)人員基于整體工程項目實際情況，布設(shè)了相應(yīng)的技術(shù)應(yīng)用方案，并基于施工圖紙設(shè)計內(nèi)容及相關(guān)施工工藝要求，編制了詳細的施工技術(shù)文件，并呈報至相關(guān)部門進行審批。在文件審批通過后深入施工現(xiàn)場對現(xiàn)場管理人員及施工工人進行了詳細的技術(shù)交底，為現(xiàn)場人員答疑解惑避免出現(xiàn)理解誤差，從而為后續(xù)工程施工作業(yè)奠定良好的技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)。而施工人員作為整體工程項目的實施主體，必須制定合理的人力資源應(yīng)用計劃，本次案例項目施工人員計劃要求如下：第一，鋼結(jié)構(gòu)施工安裝階段的全部施工人員在正式施工開始之前，必須經(jīng)過三級安全培訓(xùn)及教育活動。油漆工、焊工、電工及起重工等特殊工種，必須配備相應(yīng)的職業(yè)資格證書，嚴禁無證上崗。第二，應(yīng)充分明確工程鋼結(jié)構(gòu)施工階段崗位職責(zé)與人員分配，并實施具有針對性的崗位技能培訓(xùn)。而針對高風(fēng)險作業(yè)區(qū)的工作人員，必須在正式上崗之前確認其身體情況與精神情況處于最佳狀態(tài)，嚴禁酒后作業(yè)[1]。

2.2 施工設(shè)備與施工環(huán)境準(zhǔn)備

在本次案例項目工程中，主要用到的機械工具及設(shè)備包括吊索用具、磨光機、電焊機、塔吊及汽車吊等。全部工程施工設(shè)備必須在正式施工開始前進行試運行，并在確保無任何性能異常后投入使用。而施工過程中所用的計量工具，也必須符合項目要求及有關(guān)部門規(guī)定，進而保障整體工程項目不會因設(shè)備問題而引發(fā)工程停滯或出現(xiàn)其他質(zhì)量問題。除此之外，相關(guān)人員應(yīng)在鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件正式安裝作業(yè)之前，合理規(guī)劃完善的構(gòu)件堆放場地和運輸路線，且應(yīng)對各個帶車站點實施系統(tǒng)的夯實處理，并確保混凝土結(jié)構(gòu)抗壓強度符合工程項目需求。此階段應(yīng)重點注意以下幾個方面：第一，嚴禁在6級以上大風(fēng)、大霧及暴雨天氣進行吊裝施工，在使用汽車吊實施吊裝作業(yè)時，必須暫停附近塔吊作業(yè)并嚴禁將汽車吊大臂裝置進入塔吊范圍。第二，構(gòu)件焊接作業(yè)時其整體溫度應(yīng)控制在5℃以下，而周圍環(huán)境溫度則應(yīng)控制在-10℃以下，一旦周圍環(huán)境濕度超過85%，必須按時停止戶外區(qū)域的一切焊接作業(yè)，并布設(shè)相應(yīng)的防護措施。而在針對油漆施工作業(yè)時，其整體環(huán)境溫度必須保持在5℃至35℃范圍內(nèi)，應(yīng)盡量在75%以下相對濕度環(huán)境下進行涂漆，一旦相對濕度高于85%時，則必須立即停止一切油漆施工。此外，還應(yīng)保持材料表面干燥清潔，涂漆時表面實際溫度必須高于結(jié)構(gòu)溫度3℃以上。

3 施工技術(shù)應(yīng)用

3.1 施工材料

為保障材料各方面性能符合工程項目要求，本次案例項目已安排專門人員，對全部進場材料相關(guān)的檢驗報告、合格證、基本性能及數(shù)量進行全面檢查。此外，還包括對鋼構(gòu)件涂裝質(zhì)量、尺寸及外觀等，依據(jù)工程項目材料標(biāo)準(zhǔn)進行系統(tǒng)驗收，一旦發(fā)現(xiàn)存在質(zhì)量問題或不符合工程要求的施工鋼材一律進行返廠處理。最后，將驗收完成后的相關(guān)材料放在提前布設(shè)好的存放區(qū)域。此階段必須注意的是，鋼構(gòu)件存儲時，必須保障整體構(gòu)件平穩(wěn)放置，在構(gòu)件底部采用枕木鋪墊，并對材料名稱、規(guī)格等信息進行單獨標(biāo)記[2]。

3.2 單榀鋼桁架拼裝及測量

因本次案例項目鋼桁架整體跨度相對較大，很難進行整體構(gòu)件一次性運輸。故而，相關(guān)人員決定將鋼桁架加工制作分為兩段進行，待分別運輸至指定施工現(xiàn)場后再實施整體拼裝。此階段必須注意的是，應(yīng)盡可能地在距離施工場地較近的區(qū)域?qū)嵤╀撹旒軜?gòu)件預(yù)拼裝作業(yè)，并保障拼裝場地具備足夠的構(gòu)件回旋空間，從而在最大限度上避免鋼構(gòu)件因空間不足而進行過多的倒運。在分布安裝兩端鋼桁架構(gòu)件時，施工人員應(yīng)將4個不同的拼接點，分別布設(shè)于支撐結(jié)構(gòu)、上弦與下弦之間，為進一步保障整體構(gòu)件拼裝精度和拼裝效率，必須運用機械裝置結(jié)合人工方式提前對施工場地實施夯實與整平處理，進而保障構(gòu)件在拼裝施工作業(yè)時的安全性和穩(wěn)定性。此外，為便于鋼桁架結(jié)構(gòu)拼裝作業(yè)，本次案例項目人員專門制作了相應(yīng)的混凝土輔助支墩(規(guī)格為400mm×400mm×800mm)，并在支座裝置側(cè)面和底部分別布設(shè)了預(yù)埋件，采用H250mm×125mm×6mm×9mm規(guī)格型號的型鋼材料來制作整體鋼平臺，最后在運用專用測量工具對平臺進行測量找平后，將相應(yīng)的鋼桁架分段構(gòu)件布設(shè)于平臺上實施拼裝作業(yè)。此期需要借助50t汽車吊實施整體鋼桁架構(gòu)件的翻身工作。而關(guān)于本次案例項目支座裝置軸線與標(biāo)高測量方面，相關(guān)人員主要以施工場地平面為測量基準(zhǔn)，分別采用水平尺、水準(zhǔn)儀及全站儀等裝置，對建筑墻錨栓及支座預(yù)埋板進行了全方位系統(tǒng)化測量，并在反復(fù)測量中確認軸線及標(biāo)高位置，最后采用記號筆和墨線做好相應(yīng)的標(biāo)記工作。

3.3 鋼屋面基礎(chǔ)施工與吊裝

本次案例工程項目在鋼屋面基礎(chǔ)施工與吊裝方面，主要包括以下幾點：第一，選擇吊裝作業(yè)設(shè)備。因案例廠房鋼屋面結(jié)構(gòu)處于主體建筑的中心區(qū)域，其兩端位置裙房高度達到29m，工程人員在基于場地實際情況，進行一系列綜合分析后，最終決定采用汽車吊(650T)結(jié)合主臂(92m)及平衡配重(197t)來共同完成，并分別布設(shè)兩個不同站位點實施整體構(gòu)件的吊裝作業(yè)，并采用塔吊裝置來實施系桿、支撐結(jié)構(gòu)與次梁結(jié)構(gòu)的吊裝。第二，吊索具和吊點。本次案例項目鋼桁架構(gòu)件吊裝作業(yè)主要選擇4個對稱的吊點實施，并將吊點全部設(shè)置到構(gòu)件支撐節(jié)點位置，從而在最大限度上避免構(gòu)件產(chǎn)生變形，保障整體吊裝作業(yè)的安全性和穩(wěn)定性。此外，本次案例項目主要采用卸扣和吊帶作為吊索具，并采用兩點扼圈方式適合綁扎作業(yè)，且吊索具在通過一系列綁扎操作后，應(yīng)與后側(cè)鋼梁產(chǎn)生45°至55°角。第三，整體吊裝作業(yè)流程。首先應(yīng)根據(jù)場地實際情況實施模擬吊裝，啟動汽車吊進行空鉤操作，模擬正式施工時的全部動作，保障施工場地擁有足夠的大臂旋轉(zhuǎn)空間，若在模擬過程中發(fā)現(xiàn)空間不足或存在障礙物遮擋，則必須及時加以清除，且在吊裝作業(yè)時必須與塔吊裝置保持相應(yīng)的安全作業(yè)距離。其次，施工人員在試吊階段，必須先將相應(yīng)的吊裝物吊離地面，通常使其離地200mm至300mm時暫時停止設(shè)備運行，待檢查吊裝構(gòu)件與吊裝索具無任何異常的情況下，才可繼續(xù)實施吊裝作業(yè)。最后，在正式吊裝階段，操作人員必須嚴格依照模擬設(shè)計路線實施構(gòu)件吊裝作業(yè)，并安排專門人員指揮起重設(shè)備，嚴格控制塔吊與汽車吊施工作業(yè)安全距離。在正式吊裝時可在鋼梁與吊裝帶之間布設(shè)橡膠輪胎作為包邊結(jié)構(gòu)材料，同時也能起到防滑作用。而為了有效避免吊裝帶在施工作業(yè)過程中出現(xiàn)打滑現(xiàn)象，可在鋼梁端頭區(qū)域?qū)型卡件布設(shè)于螺栓孔內(nèi)，并將輔助吊裝帶或纜風(fēng)繩穿過布設(shè)好的U型卡件，進而增強整體裝置防滑效果[3]。

3.4 鋼桁架及壓型鋼板安裝

在鋼桁架安裝施工階段，相關(guān)人員應(yīng)在吊裝作業(yè)時在構(gòu)件兩端分別掛設(shè)相應(yīng)的纜風(fēng)繩，并將其慢慢牽引到指定位置，最后采用預(yù)埋錨栓將混凝土墻支座與鋼桁架固定到一起，進而避免第1個單榀鋼桁架構(gòu)件在安裝時發(fā)生傾倒現(xiàn)象。本次案例項目人員在實施安裝作業(yè)之前，采用了3條倒鏈對相關(guān)構(gòu)件實施了臨時性固定，且在后續(xù)每個鋼桁架構(gòu)件吊裝完畢后都與前1個構(gòu)件，以相同方式進行臨時固定，進而保障整體構(gòu)件安裝作業(yè)的安全性和穩(wěn)定性，使得每日安裝完成的構(gòu)件形成一個穩(wěn)固的支撐體系。而當(dāng)完成次梁與鋼桁架構(gòu)件安裝施工后，必須根據(jù)實際情況對構(gòu)件方位調(diào)整和校正，并在確認無誤后將鋼桁架構(gòu)件裝置底座與附近建筑墻體支座裝置進行牢固焊接。此外，在完成鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件安裝作業(yè)后，不僅需要對車間內(nèi)部提前預(yù)留的高強螺栓及焊接連接位置進行涂漆處理，還應(yīng)針對整體構(gòu)件在現(xiàn)場安裝和運輸時所產(chǎn)生的油漆涂層破損部位，實施整體補漆操作。且應(yīng)在實施補漆操作之前，應(yīng)將構(gòu)件表面附著物、油污、灰塵、焊疤、焊渣、鐵銹、氧化皮及毛刺等，采用專用工具進行徹底清除。本次案例項目主要采用滾涂方式來實施裝置涂裝作業(yè)，并在涂裝過程中，始終保持涂裝均勻、平整，且不得出現(xiàn)任何裂痕、涂漆流淌等現(xiàn)象存在。

而關(guān)于壓型鋼板構(gòu)件安裝方面，具體包括以下幾點：第一，本次案例項目主要采用厚度規(guī)格為1.2mm的鍍鋅鋼板制作，并運用熔透點焊來實施端頭區(qū)域的焊接作業(yè)，中部區(qū)域則主要采用鋼梁與栓釘穿透熔焊，在實施整體穿透焊施工作業(yè)時，必須針對局部區(qū)域布設(shè)相應(yīng)的除鋅措施，進而提高整體焊接作業(yè)質(zhì)量。而各個壓型鋼板之間的連接作業(yè)主要采用塔接扣合方式來實施，連接材料主要采用M19×150規(guī)格的ML15AL型栓釘。第二，應(yīng)在安裝壓型鋼板之前基于工程場地實際情況進行鋪設(shè)排版設(shè)計，并在實際安裝過程中嚴格按照提前設(shè)計好的排版圖來實施，在以壓型鋼板裝置母肋結(jié)構(gòu)作為起始基準(zhǔn)進行均勻鋪放的同時，并以片為單位結(jié)合裝置實際寬度進行定位，使定位操作與鋪設(shè)操作同步實施。第三，應(yīng)在整體鋪設(shè)過程中始終保持板面結(jié)構(gòu)的平整性，構(gòu)件中各個相鄰肋槽間必須扣緊，進而保障在構(gòu)件鋪設(shè)完成后不會出現(xiàn)上凸下凹等不良現(xiàn)象發(fā)生。第四，鋼梁與壓型鋼板之間整體錨固支撐長度必須控制在50mm以上，且在跨越鋼梁區(qū)的每個波谷范圍內(nèi)，布設(shè)一處臨時焊點固定區(qū)。第五，在完成壓型鋼板作業(yè)后，應(yīng)采用栓釘進行焊接作業(yè)，其具體焊接參數(shù)必須基于工程實際情況而定，并在每次焊接作業(yè)前進行系統(tǒng)調(diào)試，在確認無任何異常后才可實施后續(xù)焊接作業(yè)，此階段的栓釘裝置必須以30°錘擊彎度標(biāo)準(zhǔn)進行性能檢測[4]。

4 施工控制要點

本次案例項目主要施工控制要點如下：第一，由于原始設(shè)計中鋼桁架長度過長而無法實施整體構(gòu)件運輸，必須在生產(chǎn)加工時將其分成兩段進行，其不但解決了運輸問題，還可在最大限度上降低構(gòu)件運輸變形概率。但必須注意的是，在分段施工時必須合理設(shè)計每段鋼桁架加工長度，不可全部按照1/2比例制作，且應(yīng)按照控制兩段鋼桁架構(gòu)件的拼接過程，進而保障整體鋼桁架安裝作業(yè)的安全性和穩(wěn)定性。第二，通常來講，鋼桁架構(gòu)件只可實施上撓操作、不可實施下?lián)喜僮鳌９识阡撹旒軐嶋H制作過程中需要提前起拱出約100mm左右距離。且在現(xiàn)場拼裝與車間加工制作時，必須采用合理方式來控制撓度，進而保障構(gòu)件裝置起拱度的準(zhǔn)確性。第三，在焊接栓釘時，因本次案例工程壓型鋼板材料主要以鍍鋅材料為主，且鋼桁架與壓型鋼板上弦之間存在不同程度的間隙，極易在焊接作業(yè)時出現(xiàn)缺陷。故而，應(yīng)在實際焊接作業(yè)之前，對相應(yīng)的焊接點實施除鋅處理，并減少鋼桁架與壓型板之間的間隙距離，進而保障焊接作業(yè)質(zhì)量避免焊接缺陷產(chǎn)生。

5 結(jié) 語

綜上所述，隨著建筑行業(yè)不斷發(fā)展和進步，鋼結(jié)構(gòu)材料性能及技術(shù)水平也在不斷提升。而在實際施工過程中，相關(guān)人員必須針對材料驗收、單榀鋼桁架拼裝、標(biāo)高測量、構(gòu)件吊裝及壓型鋼板安裝等方面的技術(shù)應(yīng)用方案做好充分的前提準(zhǔn)備工作，進而保障各個施工環(huán)節(jié)、安全有序?qū)嵤?/p>