大跨度钢结构施工技术应用实践
摘要：针对大跨度钢结构的特点及施工难点，进一步细化钢结构的构件吊装、拼接工艺，重点突出型钢混凝土结构的细部处理措施，强化钢结构施工质量控制体系，对大跨度空间钢结构的施工具有很好的借鉴意义。
关键词：吊装;高强螺栓;安装精度;焊接
1.工程概况
重庆某大酒店附属工程，地上两层、地下一层，地上两层含夹层，总建筑面积为6470㎡。游泳馆位于一层，游泳馆长63m，宽28.8 m。该工程主体结构为钢结构和框架混凝土结构组合结构形式。钢柱设计为十字型钢柱、H型钢柱和钢管柱共计30根，钢梁为焊接H型钢梁，共计115根。边列钢梁GL3的截面为BH1700×450×30×35，总长为39m，分成2段各19.5m进行制作、吊装，每段重量约为14t;跨中最大截面为BH1600×450×30×35，总长为28m，整体制作、分段运输，再在现场组装后吊装，每根其总重约18吨。钢柱与基础的连接为铰接，粱之间的连接采用摩擦型高强度螺栓连接。
2.大跨度结构施工工艺流程
施工准备(焊接十字形钢柱制作、焊接H 型钢柱制作等)→ 构件运输 → 预埋件复检 → 钢柱安装、校正 → 钢梁安装、校正 → 除锈、防腐处理 → 验收 → 随土建施工跟踪检查校正
图2.1 施工平面布置示意图 图2.2 安装顺序示意图
3.钢构件施工操作要点
本工程工期短，钢结构安装精度及质量控制要求高。为确保现场整体施工进度，分别从施工准备、钢构件安装、及钢构件吊装质量和安全保证措施等进行分析和讨论。
3.1施工准备
3.1.1 技术准备：
(1)认真熟悉图纸和有关技术资料，进行图纸会审和设计交底，编制专项施工方案。科学组织施工，合理使用有关材料、周转机具和设备等。
(2)进行详细的技术交底，使各级人员熟悉工程情况，了解设计意图，掌握规范及技术标准要求和安全措施。在施工中做到心中有数，确保施工人员安全和工程质量。
3.1.2材料准备
(1)根据工程特点提出钢材计划，做好钢结构制作前的准备工作;
(2)钢材应有质量证明书，各项指标符合业主及设计要求和国家现行有关规范、标准的规定。钢材的数量、规格、品种是否与材料计划相符，钢材材质证明书应齐全;
(3) 加强钢材进场复检工作。材料取样复检必须在监理的见证下进行，送检时写明钢材的炉号并附钢材材质证明书;
(4) 针对钢材材质、制作顺序及加工进度提出焊接材料计划，所用焊条应符合《结构钢焊条》的相关规定;焊丝、焊剂的品种、规格、质量均应符合要求，并附有产品合格证。
3.1.3 施工机械准备
编制主要施工机械设备计划，根据施工资源计划，提前做好建筑材料、半成品、成品、配件的加工或订货工作;
3.1.4人员准备
组建项目经理部，按照工程要求配备充足的施工管理人员，并根据施工需要，择优选择施工队伍。
3.2 构件运输：
(1)构件在运输前，所有出厂的半成品构件必须通过厂内的焊缝探伤自检合格，并报监理及建设单位进行焊缝探伤复检合格后，方能出厂安装。
(2应用于本工程的单件构件最长的边梁L=39m，考虑到运输方便，从中间分段，每段为19.5m;跨中钢梁考虑在跨中三分之一处分段，分为10m和18m两段，即最长构件为19.5m米，单件构件最重约为13t，选用20T拖车进行运输;
(3)装卸场地应平整、坚实，能承受构件堆放荷载和机械行驶、停放要求;装卸场地应满足机械停置、操作时的作业面及回车道路要求，且空中和地面不得有障碍物。
(4)编制可行的吊装方案，并经单位技术负责人、监理等有关单位的审定批准后实施。
(5)钢结构安装前应按构件明细表对构件的材质、规格及外观质量进行全数检查，检查各零部件的技术文件。并经验收、签字手续后，方可进行安装。
3.3 钢柱安装和校正
安装流程：
1)吊装工序：确定吊点→绑扎→起吊→就位→临时固定→校正→永久固定。
2)先安装预先分段好的下段钢柱，再安装上段钢柱。从①轴往⑨轴方向进行安装。
安装方法：钢柱下段在桩孔内进行安装，要求土建施工单位在浇筑桩基基础时控制好标高，在钢柱安装前通过修整角钢板对应位置的基础面，达到设计标高来控制结构的整体标高。
当基础标高、定位轴线控制好后，开始进行钢柱下段安装，安装顺序从①轴向⑨轴方向依次进行。吊装时吊车选用25T的汽车吊，吊索选用φ19.5的钢丝绳，采用大面立过顶正吊法，起吊匀速提升，至地面上方200mm时，吊车再旋转至桩基正上方，平衡对位落下就位，对柱子进行轴线、标高及垂直度的检查校正。同时控制好钢柱的垂直度，用∠100*10的角钢将钢柱四方翼缘与桩孔对应位置支撑起来，以固定钢柱。当所有钢柱下段安装完毕后，待土建方将下柱的二次灌浆浇筑后并达到混凝土强度等级70%以上后，再安装钢柱的上段。吊装上段后，通过普通安装螺栓将钢柱上、下拼接处预先设置好的连接耳板临时拧紧，待上段钢柱垂直度校正后再终拧螺栓。最后再采用手工焊接完成，焊缝必须经过探伤达到一级焊缝要求后，再吊装钢梁。钢柱吊装示意图见图3.1：
图3.1 钢柱吊装示意图
3. 4钢梁安装及校正
吊装顺序及吊装方法：由于钢梁截面大，跨度大，安装精度要求高。安装顺序确定从①轴→⑨轴进行，且7.5m层和15.0m层同时进行安装。
钢梁构件进场后，先在地面组装，将分段钢梁拼接成整体后，再整体吊装。拼接时，先在地面上铺设枕木，用水平仪进行标高控制，以保证钢梁拼接的水平度。由于大跨度方向的钢梁在制作厂已按设计要求进行钢梁起拱(0.2%)，拼接时还应控制好钢梁的起拱度。每根钢梁拼接完成后需通过探伤检测，必须100%达到一级焊缝要求后再进行吊装。
钢梁最重为18t，为保证吊装安全，采用70T汽车吊进行吊装，吊索选用φ26的钢丝绳，卸扣选用10T。起吊时，选择四点绑扎起吊，并用包角板将钢丝绳与钢梁接触部位垫好，防止钢梁翼缘板棱角划伤钢丝绳。钢梁吊点分布见图3.2：
图3.2 钢梁吊点分布图
安装时，当第一根钢梁吊装完毕并拧紧螺栓及垂直度校正后，用缆风绳将钢梁固定起来，防止在空中摆动。待第二根钢梁安装并校正垂直度后，用∠100×8的角钢在B、C轴跨中位置将第一、第二根钢梁临时连接起来，依次类推，形成稳定框架。在土建工程完成之前必须在固定时间段内对钢梁的变形进行观测，观测钢梁变形是否在规范范围之内。
由于塔吊位于B轴与⑤轴交接处旁，该部位的7.5m层和15.0m层钢梁需分三段进行安装以保证其楼板的浇筑。塔吊两侧钢梁安装时，钢梁下面采用脚手架进行临时支撑，待中间钢梁安装后，方能拆除脚手架。塔吊两侧钢梁安装脚手架搭设见图3.3：
图3.3 塔吊两侧钢梁安装脚手架搭设示意图
4.钢构件吊装安全技术保证措施
4.1施工前，对进场钢构件按构件明细表和进场顺序检查产品合格证，根据安装顺序，施工人员会同质检员对半成品和成品进行复检，加强成品和半成品的质量检查工作。
4.2参加作业的特种工种必须经过培训考试合格，并持证上岗。在钢构件安装前对全体安装人员做好安装技术交底工作，参加施工的人员要明确分工，利用班前会、小结会并结合现场具体情况，提出保证安全施工的措施。
4.3在钢构件起吊前，应对构件尺寸进行复查，特别要求钢构件安装孔板尺寸及位置和次梁的孔板尺寸及位置均要准确。。
4.4对吊具、索具、汽车吊等机具设备进行安全检查，按构件出厂时标记的位置固定吊具，经试吊后方可吊装。
4.5施工现场全体作业人员应佩戴好安全帽，高空作业人员必须系好安全带，吊装前设定警戒线并设专人负责警戒，与吊装无关人员不得进入警戒区域内，并由专业起重工统一指挥吊装。
4.6吊车工作时，伸缩臂下不得站人，起重工严禁站在吊臂和吊物下，构件应设置有效缆风绳后才能起吊，确保平稳，准确就位。
5.结束语
近年来大跨度钢结构体系的发展十分迅速，钢结构也已逐步成为大跨度工程广泛采用的建筑结构型式，体现了大跨度在钢结构中应用的优点，本工程通过在施工过程中认真控制钢构件的加工与安装质量，确保了大跨度钢结构体系的施工质量，施工效果良好。
参考文献
[1] 《钢结构工程施工质量验收规范》(GB50205—2001),2002.3
[2] 《建筑钢结构焊接规程》(JGJ81—2002)，2003.1
[3] 《钢结构设计规范》(GB50010—2002)，中国计划出版社，2003.10
[4]《大跨度空间钢结构分析与概念设计》，机械工业出版社，2008.9
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