大型屋面鋼結構吊裝施工技術

孫 斌

（甘肅第一建設集團有限責任公司，甘肅 蘭州 730070）

針對建筑工程，在吊裝施工中，機械化操作屬于常見施工形式，存在一定施工難度及危險性，受到建筑領域的高度關注。屋面處于建筑頂層，吊裝施工環節較為關鍵，尤其是大型屋面的鋼結構施工，必須通過科學施工方法，有效提升工程整體質量。筆者根據靈臺體育中心項目屋面采用雙向張弦梁結構體系的建筑工程施工經驗，主要分析大型屋面鋼結構吊裝施工技術。

1 大型屋面鋼結構設計的特點

針對大型屋面鋼結構的質量控制，對建筑整體質量有著直接影響。隨著建筑技術日益更新，建筑鋼結構的施工質量，是建筑領域的重點研究課題。為此，需充分掌握大型屋面鋼結構設計的特點。

首先，結構測量難。針對大型鋼結構，應根據其結構特性，進行綜合規劃與測量。在屋面鋼結構的施工中，鋼件的兩個方向都是水平的。由于大型鋼結構張弦梁屋面鋼結構體系的特殊性，各條鋼梁的傾角也各不相同。因此，在工程測量中，既要從平面上測量建筑物的長、寬等，又要設置空間的空間坐標，以便更準確地進行測量。而且，還需要準確計算出鋼梁之間的傾斜和扭曲的空間位置，這樣才能保證鋼梁在不同力的作用下不會發生變形。

其次，質量控制點較多。大型鋼材的質量難以保證，在安裝時，不僅要控制鋼件的安裝質量，還要注意安裝順序，對相鄰鋼件的安裝有沒有影響；如何對高程進行補償等問題進行嚴密的規劃。因此，在質量管理中，需控制單一鋼結構質量，還需控制好焊接質量以及安裝順序。

第三，外部環境影響較大。在建筑工程中，建筑材料受環境因素的影響。建筑結構在日照、溫度、高風速的作用下，會對結構的材質造成一定的磨損和老化。在這樣的環境負荷下，異型結構也會受到很大的影響。由于鋼制建筑對環境有很高的要求。由于環境日益惡化，現在的建筑材料壽命越來越短。因此，在工程建設中，必須對軸線和標高的控制進行補償與糾錯，特別是對于大型鋼結構張弦梁屋面結構體系來說，這一點的管理與控制尤為重要。只有把整體結構安裝的誤差控制在合理的范圍內，才能達到既能達到藝術效果又能滿足實際需要的要求。

2 大型屋面鋼結構的設計要點

首先，嚴格審查屋面鋼結構設計。在大型鋼結構張弦梁屋面結構體系的設計中，需要大量的圖紙，其中的高度、位置、厚度等數據的大小，直接關系到整個建筑的設計質量，因此要確保其設計的效果，就必須對其進行詳細的審核。關于工程圖紙中所包含的計算問題，還需由有關評審小組進一步理清。若有與實際工程不相符的地方，應由工作人員及時糾正，以確保資料的準確性，并為今后的屋頂設計工作打下堅實的基礎。

其次，加強鋼結構構建質量檢查。在大型鋼結構屋頂的設計中，也會有許多的構件，這些構件的功能也各不相同，但如果有一個構件的質量問題，將會對整個屋頂的設計質量產生很大的影響。因此，在實施之前，有關的工作小組必須對各工序中使用的部件進行嚴格的質量檢驗。比如構件的型號、材料、尺寸等，都要經過嚴格的檢驗，并及時更換出問題的構件，以確保整個構件的質量。此外，屋頂設計師還必須按照規范的施工工藝和施工程序，并嚴格對照屋面設計圖紙上的要求，將構件進行組合，確保鋼結構屋頂的設計效果。

第三，加強屋面安裝管理。對鋼結構屋頂進行全面的管理，既可以提高其安裝的正確性和穩定性，又可以間接地保障工人的生命安全，是建筑工程中必不可少的一環。大型鋼結構張弦梁屋面結構體系的設計，包括構件的裝配、設計方案的優化和工人的工作分工等。若工程小組不能很好地對其進行管理和控制，導致施工現場出現了一些混亂，將會對其設計的效果產生很大的影響，從而妨礙到整個屋面的設計過程和技術的運用。因此，施工隊伍要加強對建筑工地的管理，才能確保屋頂的設計水平。

第四，加強鋼結構屋面抗震審查。為加強我國超限建筑的抗震管理，加強其安全性與穩定性，確保其抗震性能，建設部對其進行了抗震檢查，并就相關的管理制度提出了相應的規范。由于現有的抗震計算方法尚不完備，規范中所提及的各種計算方法均有一定的假定，而在三個因素中，僅有一個峰值的加速度，其余兩個因素僅僅是一個簡單的估計。所以對于超限的建筑，在實際的規范中僅有某一限度的應用超過了該限度。超限評估是指在現行設計水準下，按實際規范進行的超限施工，其實質是設計管理，施工質量由設計質量控制。因此，必須對設計質量進行嚴格的控制，將超限審查提高到一個絕對的高度，才能決定建筑的超限荷載。

3 工程實例

新建靈臺縣體育中心工程，結構類型屬于框架結構，屋蓋采用雙向張弦梁結構體系；張弦梁結構平面尺寸為68.8 m×47.7 m，共設置8榀張弦梁，長度均為48 m，單榀張弦梁整體吊裝重量26.7 t，整個屋蓋鋼結構重量大約為345 t。

首先，場地準備。

（1）分析場地狀況。該項目的主體部分是鋼筋混凝土結構，屋面由屋蓋張弦梁主梁8榀、聯系梁2榀、邊梁2榀、其他聯系梁3榀、撐桿、交叉拉桿、主索和穩定索組成構成。屋面鋼梁的吊裝必須由車輛吊來完成。

（2）場地籌備。由于體育場內部空間結構復雜，吊裝工作場地狹窄，在施工之前，利用計算機進行了計算機仿真和分析。根據有關試驗，確定了主體張弦梁每榀分三段運至場地，結構現場拼裝，張弦梁構件堆放在體育中心內部安裝位置附近，這樣可以免去二次搬運的麻煩，也為張弦梁的整體吊裝提供便利。前6榀張弦梁和邊梁即12~6軸線的鋼構件拼裝及堆放場地緊靠于C軸線，最后2榀張弦梁和邊梁即5和3軸線的臨時拼裝區域位于5軸和3軸之間，其拼裝方向與原來6榀張弦梁的拼裝方向垂直。

（3）鋼梁焊接。張弦梁主梁截面形式主要為焊接箱型截面，規格為RHS700 mm×300 mm×25 mm，材質主要分為Q355B其中張拉弦桿耳板于主梁兩端插入其箱型截面，并且采用T型對接焊接。由于鋼梁的生產場地比較大，施工場地也不需要過多的預制，所以所有的鋼梁都是采用了場外的方式進行預制，因為主梁的長度比較大，搬運起來也比較麻煩，所以將其分為三部分，然后運送到了工地上，然后在地面上進行組裝。主梁分段后，每個區段長度為16 m，重量約8.9 t。在此基礎上，利用一個50 t的大型起重機，在現場對主梁進行了分段組裝。鋼梁為全熔透等強度焊接，焊接時需開坡口、加襯板、設置引弧板，一次焊接成形，并按照二級焊縫檢驗，通過驗收后方可吊裝。

其次，主鋼梁吊裝。

（1）吊裝過程模擬。①選擇吊裝設備。單根主鋼結構構件的自重G=26.7 t，按130 t履帶式起重機的性能表取值，工作半徑14 m，臂長34 m時工況其起重工作量為35.6 t。②吊裝模擬。在吊裝之前，將拼接好的主鋼梁Ⅰ，主鋼梁Ⅱ，主鋼梁Ⅲ分別置于相應的位置，并進行了吊裝過程的仿真。

舉例來說，第一主梁 I段的三段起重操作：

“吊裝過程1”是在準備階段，將主梁豎向吊裝到20 cm處，進行吊裝實驗；“吊裝過程2”是利用起重機臂的升降、旋轉等動作，將主鋼梁從結構柱和二樓的觀眾席上抬到各自的位置；“吊裝過程3”通過吊桿將鋼梁抬起，直至梁底超過鋼梁支撐柱的頂部標高，然后通過旋轉、平移動作將其移到就位。

（2）主鋼梁精確就位。在吊裝時，采用捆綁于梁端的麻繩，以作拉力和穩定措施。在吊裝的時候，屋面會有4個工人（兩邊兩個），在主梁抬起的時候，用繩索將主梁抬起，然后用手拉著吊車，在半空中完成主梁的轉動。

（3）主鋼梁起吊、安裝。吊裝中心設在主梁的中間位置，3個吊耳進行吊裝。起重時，首先將主梁吊離地面20 cm，然后停住，進行10 min的試吊，以檢查各小點有無異常。試驗完畢后，將主梁吊裝到安裝高度。按照仿真方案將主梁移至設計位置，并進行焊接和固定。

第三，次鋼梁吊裝。①吊裝前準備。次鋼梁與主鋼梁通過對應的螺栓進行合適地連接，根據螺栓的基礎要求進行，在土建和主梁的吊裝中，如果有一些偏差，那么根據項目部的基本要求，必須先將主梁吊裝完畢，然后才能進行，而且要根據具體的測量及其相應尺寸規格進行加工。②制定吊裝模擬方案。對于鋼梁，一般都要控制在1~3 t之間，并且要選擇合適的車輛進行吊裝，在吊裝的初期，要預先對其進行仿真。之所以要進行仿真，就是為了讓吊車在起重的時候盡可能多的進行輔助鋼梁的吊裝，這樣就可以減少吊車在重復的情況下造成的浪費，在將起重機的工作水平進行提高，然后盡可能降低高空作業幾率，最大化降低安全事故發生率。③綜合措施。有關部門在實施初期階段已制訂了具體的施工方案，并對風險較大的項目進行了一段時期的相關研究。相關團隊認真地研究了吊裝方案的總體內容，根據現場的觀察，結合自己的經驗，根據各自的特點，根據不同的情況，設計出相應的吊裝船段，將理論與實踐緊密結合，使得整個吊裝過程更加順利。

4 結束語

總而言之，在大型屋面鋼結構工程中，吊裝施工技術的運用十分關鍵。針對施工單位而言，必須科學制定吊裝方案，通過科學方法，開展規范施工，必須做好施工環節的嚴格監督，方可有效提升工程質量，確保屋面施工的效率，促進建筑業的快速、穩定發展。