高層建筑屋頂大跨度桁架吊裝式施工工藝與管理措施—以南陽卷煙廠科技綜合樓修繕項目為例

張利彬 羅國興 李 錚 劉長春

經濟的快速發展推動了建筑業的蓬勃發展，建筑企業要想獲得更多的利潤，應積極引進新技術，研發既能保證施工質量又能降低施工成本的新工藝。

1 項目概況

南陽卷煙廠科技綜合樓修繕項目位于河南省南陽市，主體建筑16 層，裙房3 層，建筑總高度為57.15 m，總建筑面積為9252 m2，幕墻建筑面積約為2.1 萬m2。建筑外立面為白色瓷片貼面，窗戶為老式鋁合金藍色玻璃窗。建筑南側立面局部采用凸出的圓弧型玻璃幕墻，東西2 個側面為凸出的鋁合金幕墻。

科技綜合樓項目的修繕內容包括5 方面：第1，改造科技綜合樓外立面，增加外墻外保溫；第2，拆除外挑圓弧、女兒墻等構件，進行局部結構加固；第3，外墻窗更換為節能玻璃窗；第4，修繕屋面保溫防水系統；第5，改造入口大廳，增加建筑沿街立面外圍廊架等。

2 高層建筑屋頂大跨度桁架吊裝式施工工藝概述

結合南陽卷煙廠科技綜合樓修繕項目建設內容，本文提出一套高層建筑屋頂大跨度桁架吊裝式施工工藝。具體施工工藝如下：第1，采用測距儀復核現場結構的尺寸，保證測量數據精確；第2，建立建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM），驗證造型比例關系；第3，進行鋼桁架分段單元化加工，在保證施工質量和安全的同時，保證施工進度；第4，實施工廠標準化加工，確保構件焊接精度高、速度快；第5，實施整體單元式分段吊裝。

3 高層建筑屋頂大跨度桁架吊裝式施工工藝原理及操作要點

3.1 施工工藝原理

利用測距儀對現場進行精準測量，測量出桁架梁總長度，并根據吊車吊裝噸位與施工便利性，對鋼桁架梁進行尺寸分段。加工廠將分段后的鋼桁架龍骨進行標準化切割、批量化下料，然后將龍骨焊接成滿足吊裝尺寸的鋼桁架。將分段桁架吊裝到屋面相對應的位置上進行拼裝焊接，以此類推，達到分段安裝的目的。

3.2 施工操作要點

3.2.1 施工準備

準備部分有4 方面:第1，根據圖紙及施工進度，編制詳細的物資需求計劃及加工計劃；第2，檢測所用機具，確保其性能良好；第3，對管理人員和操作工人進行培訓；第4，準備各種施工材料。

3.2.2 測量放線

測量依據。該項目的原有軸線已不存在，需要工人鑿除表面裝飾面磚，漏出混凝土結構，進行實測實量，找出原圖紙與現場不相符之處，并調整圖紙。

測量方法。將原建筑標高基準點上引至樓層間柱面，再通過水準儀將樓層標高引至屋面。標高點應逐層從原土建基準點上引，避免誤差累計。在需要施工的屋面上，根據模擬控制線的位置，利用經緯儀和墨盒彈出墨線，形成水平控制基準線。依據CAD藍圖確定連接點個數，結合圖紙放出鋼柱橫向控制線，并彈出埋件固定點位置[1]。

3.2.3 BIM建模

將調整后的圖紙，采用BIM 軟件進行1:1 建模，如圖1 所示，為施工下料、制訂施工方案提供最新、最準確的數據，并進行存檔。

圖1 鋼桁架單元BIM 模型（來源：作者自繪）

利用Revit 軟件構建BIM 模型，并將3D 模型展示給現場作業人員。另外，可以將BIM 模型提供給加工廠，加工廠根據模型尺寸焊接鋼桁架單元，提高其作業效率。

3.2.4 龍骨材料下單

在測量放線、BIM 建模的基礎上，根據項目實際需求，確定南陽卷煙廠科技樓修繕項目屋面鋼桁架龍骨下料單，如表1 所示。

表1 鋼桁架龍骨下料單

3.2.5 龍骨焊接成單元

根據鋼桁架龍骨下料單，確定同規格尺寸構件并統計數量。之后把鋼桁梁構件進行合理分段，并對分段構件進行編號，同規格構件可以進行批量生產。構件生產完成后進行加工焊接，焊接后對焊接部位進行防銹處理，并噴涂防銹漆。

3.2.6 鋼桁架單元吊裝、拼接焊接

鋼桁架單元吊裝、拼接焊接具體分3 步：

1）提前聯系好吊車，合理安排吊裝順序。

2）通過對講機指揮吊車作業人員緩慢吊裝，保證起吊操作平穩。整體骨架離地500 mm 時檢查無誤后再繼續起吊。吊車臂吊裝到屋面合適高度，采用人工拉拽的方式將鋼桁架單元點焊固定到預定位置。桁架連接點焊接固定后，才能摘除吊鉤，如圖2 所示。

圖2 龍骨架單元板塊固定完成（來源：作者自攝）

3）每個桁架單元焊接完成后，利用水平尺檢查平整度，平整度誤差控制在2 mm 以內，以滿足面層對基層平整度的要求。對整體桁架單元進行位置校核，確定無誤后，將連接部位的桁架進行滿焊。焊縫達到設計要求后，在焊縫涂刷防銹漆[2]。

3.2.7 清理驗收

高層建筑屋頂大跨度架吊裝式施工中的清理驗收工作分為如下3 步進行：第1，檢查焊縫是否滿焊，是否滿足設計要求，是否存在沙眼和漏焊部位；表面涂刷2 遍鐵紅防銹漆，待防銹漆干燥后，再涂刷1 遍銀粉防銹漆。第2，清理干凈焊縫表面的焊渣。第3，準備驗收。

4 高層建筑屋頂大跨度桁架吊裝式施工管理措施

4.1 施工質量管理措施

在實際施工過程中，作業人員需要按照《建筑裝飾裝修工程質量驗 收 規 范》（GB 50210—2018）、《建筑施工安全技術統一規范》（GB 50870—2013）、《建設工程施工現場消防安全技術規范》（GB 50720—2011）、《建筑節能工程施工質量驗 收 規 范》（GB 50411—2019）、《民用建筑設計通則》（GB 50352—2019）、《民用建筑工程室內環境污染控制規范》（GB 50325—2020）、《鋼結構工程施工質量驗收規范》（GB 50205—2022）、《建筑結構荷載規范》（GB 50009—2019）等標準嚴格規范自身操作，保證施工質量。

基于上述規范，作業人員可從以下4 方面加強施工質量管控：第1，工程使用的各種材料和組件應有產品合格證書、進場驗收記錄、性能檢測報告及材料復驗報告，其質量應符合設計要求及國家現行產品標準和工程技術規范的規定[3-4]。第2，施工人員進入現場前，應進行施工前的技術和工藝交底，編制詳細的書面交底至每一位參與施工的作業人員。第3，前期放線作業成立放線小組，需要指派專業測量員現場負責，復核后才能進入下道工序。第4，指派專業質量員駐扎加工廠，監督加工情況，嚴把質量關。第5，實施現場施工質量安全責任制，每個管理人員對自己所監管的施工區域質量安全負責。

4.2 施工安全管理措施

施工安全管理措施包括9 點：第1，項目部應成立項目安全領導小組，由項目經理擔任安全活動領導小組組長，成員包括項目安全員、技術負責人和勞務班組長。第2，施工作業人員進入現場前，必須進行施工前的安全培訓、技術和任務交底，明確各自職責，服從指揮，聽從分配。第3，現場臨時用電及配電箱放置要符合電氣安全規程，電氣開關和手動電動工具要有漏電保護器。第4，配電線路的允許荷載冗余量保持在30%，不得使用絕緣破損的線路。第5，不定時檢查進入現場的作業人員是否正確佩戴安全帽。第6，埋件施工人員在施工時不應將大塊鑿除混凝土隨意向下拋灑，及時清理懸掛吊籃內的廢棄物，裝入垃圾袋，由輔助人員用繩索提出裝好的垃圾并傾倒在指定區域；不得在懸掛吊籃內放置超過吊籃起重荷載的重物；在吊籃下方設置警戒標志，其他人員嚴禁進入危險區域內，防止掉落物品砸傷其他人員。第7，采用電錘打孔時，電錘的鉆頭必須垂直于工作面，要用手均勻按壓電錘，連續送進，不得使鉆頭在孔眼內左右擺動，以免扭力傷害操作人員。第8，檢查鋼材焊接的焊口是否脫焊，是否有損傷，若有損傷及時維護；檢查安全帶、安全繩、鋼絲繩是否有損傷，繩扣是否有松動，槽鋼軌道固定部位是否有松動，若發現異常，及時更換。第9，現場所有人員嚴禁吸煙，焊接作業時開具動火作業申請。

4.3 環境保護措施

在實際施工過程中，按照《建筑工程綠色施工評價標準》（GB/T 50640—2010）、《建筑施工場界環境噪聲排放標準》（GB 12523—2011）等國家、行業和地方有關環境保護的法律法規、規范及相關規定，將施工場地和作業限制在工程建設允許的范圍內，做到標牌清楚、齊全，各種標志醒目，施工場地整潔文明。同時，加強對施工現場燃油、廢棄材料、廢渣的控制和治理。此外，選用低噪音施工機械，裝卸物料時輕拿輕放，做到施工期間不擾民[5]。

5 項目效益分析

5.1 社會效益

該施工工藝采用鋼桁架分段吊裝施工，以BIM 技術為核心，采用數字化、標準化設計，采用工廠化單元加工，通過簡單的分段吊裝式施工，實現了復雜桁架梁安裝工作，達到了安全、便捷、經濟及實用的施工目的。我國各地相繼興建了很多規模大的鋼構公共建筑，如博物館、辦公樓、工業廠房及城市展覽館等，該施工工藝對于構造相同的建筑具有一定的推廣應用價值。

5.2 經濟效益

采用分段吊裝焊接，安全系數高、成本低，能夠縮短施工周期。采用BIM 技術進行虛擬施工，能夠提前解決龍骨碰撞沖突、收邊收口交替等問題，有效降低了管理成本。采用該施工工藝后，該項目的安裝效率提高約30%，造價降低約20%。另外，相比搭設滿堂腳手架施工，采用吊車吊裝施工節約了人力搭設成本和租賃成本，避免了交叉施工，屋頂部位施工成本節省約9.88 萬元。

6 結語

越來越多的建筑師選擇采用大跨度空間桁架鋼結構作為高層建筑的設計亮點。針對大跨度空間桁架鋼結構施工存在的問題，本文結合南陽卷煙廠科技綜合樓修繕項目建設內容，提出一套高層建筑屋頂大跨度桁架吊裝式施工工藝，希望為類似工程項目施工提供借鑒。