整體預拼吊裝技術在大跨度空間鋼結構施工中的應用

李保強

（東華工程科技股份有限公司，安徽合肥 230024）

1.概述

1.1 項目地理位置概況

項目位于天山北麓、準噶爾盆地南緣，區內受南北向主壓應力作用，形成東西向展布的北天山緯向構造體系。場地地形大體呈南高北低、東高西低，地面基本平坦，高差起伏不大。絕對高程423.07m～426.16m，最大高差3.13m。

1.2 工程概況

某項目包裝單元成品庫設計采用鋼結構，結構型式為門式剛架。剛架梁、柱及節點板采用Q355B系桿、檁條等的連接板及加勁板材質同被連接件。高強螺栓均采用10.9級。摩擦型連接高強螺栓結合面不得涂漆，采用拋丸處理法。普通螺栓采用C級螺栓，其性能等級為4.6級[1]。

2.鋼結構預拼吊裝技術應用

2.1 總體施工工藝

每條軸線在安裝過程中，先安裝立柱，立柱完成兩軸安裝以后及時安裝鋼柱間剛性系桿，調整鋼柱的垂直度，最后安裝鋼梁和鋼梁間的連接構件，使鋼結構盡快形成穩定的整體。后續每安裝一軸及時將鋼柱間剛性系桿安裝完成，調整好立柱的垂直度，然后安裝鋼梁和鋼梁間的連接構件，保證鋼結構的整體穩定性。特別說明的是，進行鋼梁連接構件和屋面板安裝等高處作業時，施工跨的鋼梁之間必須掛設安全防護網，保證施工安全[2]。

2.2 鋼結構安裝準備

2.2.1 施工準備

安裝前對用于安裝定位的基礎支座面標高、基礎中軸線和地腳螺栓的標高，測量螺栓的位置，做好檢查記錄，超過允許偏差時進行技術處理。

鋼柱基礎的混凝土強度滿足設計要求，基礎分層回填。錨固螺栓的垂直度、外露長度和螺紋長度應符合設計標準。螺紋齒沒有損壞，螺母可以正確擰緊。檢查起重機械和起重工具。鋼絲繩、滑輪、緊固件等符合使用要求，腳手架或工作平臺按照施工組織的設計要求設置。在吊裝鋼構件前，必須清除鋼構件表面的油污、沉積物、灰塵等雜質。現場準備部分鋼板，用于調整鋼柱的高度。

2.2.2 起重吊裝準備

（1）鋼絲繩選用。根據鋼絲繩標準YB/T5343-2015，選用直徑符合吊裝重量要求的合成纖維芯鋼絲繩。對起吊用鋼絲繩進行檢查，鋼絲繩應無斷股、斷絲、斷線問題，無死彎、結扣等質量隱患的鋼絲繩方可用于現場起吊，否則不得使用。

（2）牽引繩使用。牽引繩材質為麻繩或塑料繩，繩徑#8m～12mm，長度為5m～8m，牽引繩要專人保管，經常檢查，確保安全有效，如磨損超過安全范圍的要及時更換。

吊物起吊前，將牽引繩掛好在吊物的一端，吊物吊起后由指定指揮者牽繩掌握操縱吊物方向以適應裝卸目標，操作時，牽引繩要保持拉緊，確保能操縱吊物方向，操縱的司索工要與吊物保持安全距離。根據安全作業需要調整吊物方向。

吊繩到達目標上空下降到一定高度而牽引繩無法安全操作時，應放開牽引繩，改用拉鉤操作。

吊物放下后，先解開牽引繩后再由吊機拉出吊索。

2.3 鋼柱安裝

（1）吊裝前準備。鋼柱吊裝前先將地腳螺栓表面清理干凈，然后用水準儀把調節螺母調至設計標高，吊裝鋼柱采用調節螺母調平至準確設計標高。把鋼柱按編號分別運至安裝位置。鋼柱吊裝前再次檢查柱的各種基準點、中心線、吊（捆扎）點以及表面是否有損壞和污垢，確認無誤后開始捆扎和吊裝。

（2）試吊。鋼柱的吊裝由具有資質的人員操作，準備工作完成后必須先進行試吊，先整體提升量100mm～200mm時停止提升，此時檢查索具的強度、起重機的穩定性和鋼柱的垂直度。施工人員一定要分工明確，測量、吊裝、緊固螺母等器具要齊全，起重機、指揮、對位、綁扎和現場施工質量安全人員要各盡其責。在施工過程中，閑雜人員不得靠近吊裝現場。

（3）吊裝就位。鋼柱的提升采用旋轉法和滑動法。在滑動提升時，在鋼柱的底部放置滑動板或滾動桿。采用旋轉法提升時，即將運到現場鋼柱綁扎好后，起重設備邊起鉤邊回轉，使鋼柱繞柱腳邊旋轉邊提升。起吊可采用正吊和斜吊的方式，正吊法安裝方便，采用斜吊法可降低吊鉤的提升高度。鋼柱安裝前，測量鋼柱牛腿面高程，然后計算柱底座和基礎面高程，并適當調整支撐面。鋼柱的提升點位于柱的重心。在安裝鋼柱時，應將吊起的立柱緩慢降低到基礎上方，以避免與地腳螺栓的沉重沖擊和碰撞。到位后，操作人員在柱底板預留螺孔內安裝好地腳螺栓，并對柱腳適當調整，使柱中心線與基礎十字線對齊。校準立柱時，先校正立柱的標高，再校正立柱腳的軸線，最后校正立柱的垂直度。鋼柱的安裝和校正應根據溫差和陽光等因素進行。立柱垂直度調整完畢后，應及時將立柱底部與基礎之間的連接部分進行灌漿處理，以保證立柱的穩定。

2.4 柱間剛性系桿安裝

對于柱間剛性系桿的安裝，為確保施工安全性，鋼柱安裝后即進行系梁的施工，待系桿完成后再安裝鋼梁。在施工過程中，不得因系桿安裝有難度而隨意切割構件。現場先找出原因，采取應對措施進行處理。否則，必須由設計人員給出處理方案。

2.5 鋼梁拼裝

鋼梁安裝前進行拼裝，一般采用臥式和立式拼裝兩種拼裝方式進行多節鋼梁的拼裝，根據現場具體情況選擇。采用臥式拼裝方式時，應將鋼梁用軌道木找平調直，使拼裝縫對齊，穿好臨時螺栓，并檢查成型構件的尺寸。合格后再擰入高強螺栓。組裝后測量鋼梁的實際長度是否符合設計要求。立式豎向拼裝時，鋼梁起脊處應墊踏板或支架。支撐點高度以屋架起坡度高度為準。組裝時，構件臨時固定在支架上，每個構件的中心位于同一鉛垂面上。對齊接點，插入臨時螺栓，成型后檢查構件尺寸，合格后擰入高強螺栓。

2.6 鋼梁安裝

（1）安裝順序及要求。先由山墻附近有柱間支撐的鋼架開始進行鋼梁的安裝，從建筑物的一端向另一端依次進行，安裝過程中采取擴大拼裝和綜合安裝的方式，并減小累積誤差產生的影響。吊點嚴格綁扎后再進行鋼架起吊，采用四點法進行吊裝。吊裝時確保鋼梁不產生變形，鋼梁在提升過程中保持水平，便于高空定位安裝。

（2）吊裝。吊裝前備好高強度螺栓。梁與梁和柱與梁的連接采用高強度螺栓。梁柱連接處的摩擦面應平整、干燥，不得有油泥等附著物。安裝前，應對接觸摩擦面進行處理，以滿足安裝規范的要求。鋼梁吊裝時，應先進行試吊，當起吊高度達到100mm～200mm時，停止起吊，檢查索具的牢固性和起重機的穩定性。確認無誤后，可指示起重機緩慢提升。當梁連接板靠近柱連接板時，根據操作人員的安裝需要，指示起重機停止上升和移動。操作員首先在一端使用撬棍將柱板連接到梁板。螺栓孔插入后，穩定后易于與高強度螺栓連接。螺栓一端用螺栓固定后，不應擰緊，待另一端與柱梁板吻合且插入高強度螺栓后，即可將兩端螺栓擰緊平整。

2.7 鋼聯系構件的安裝

主體構件安裝完成后再進行聯系構件的安裝固定，且主體構件不得在聯系構件安裝完成前承受設計荷載。在進行屋蓋綜合吊裝時同步進行屋架系統聯系構件的安裝，聯系構件須在屋面安裝前固定完畢。鋼聯系桿構件節點處需要焊接切割作業的，待作業完成后再進行屋面系統安裝。聯系構件安裝完畢后必須進行檢查，發現已變形或連接困難的構件現場糾正，無問題后再固定聯系構件。

2.8 屋面檁條系統安裝

鋼結構主體在柱間支撐、水平支撐和剛性支撐（系件）安裝完畢，并進行調校后再進行屋面檁條的安裝。安裝時先進行檁托的焊接，根據圖紙所示尺寸在鋼梁上畫好直線，施焊時注意不同軸線的同一位置檁條標高在同一直線上，同時確保檁條與鋼梁（柱）保持垂直。焊接完成后，將藥渣清理干凈，并對焊縫外觀質量進行目測檢查，合格后再涂兩遍防銹底漆和面漆[3]。

檁條安裝完畢及時進行拉條的安裝，拉條位于檁條間，對檁條的穩定具有重要作用。拉條安裝時每端在檁條兩面的螺母均要擰緊，使其處于受力繃直狀態。

2.9 屋面壓型鋼板安裝

（1）檢查清理。屋面采用成品巖棉金屬夾芯板，材料進場后即進行驗收，驗收合格方可使用，驗收時對其外觀質量檢查，表面不得出現油污、劃傷和裂紋等缺陷，同時需要檢查產品出廠合格證和檢測報告，對于達不到設計要求的現場禁止使用。

（2）安裝準備。屋面板安裝前對鋼結構整體進行檢查，確保其焊接、節點、螺栓、油漆等工程是否完善，鋼檁條平整度等。按設計使用緊線器拉鋼絲線測放出屋面軸線控制線的數量和位置。彈線完畢，在有構件的位置處進行拉線檢查，對于高低差大于8mm 以上的點進行處理。

（3）夾芯板安裝。1）吊裝。夾芯板吊裝采用25t汽車吊進行，最大起吊數量不超過2塊，吊裝過程中注意保護板材表面鍍層。2）安裝。夾芯板安裝時分2個班組同時進行，夾芯板吊裝時注意板肋條一面向上，母肋調整至安裝屋面的一側，安裝時注意將板束放置于檁條支座附件，不應放置于跨中。

進行第一塊板安裝應注意夾芯板的定位方向，板長方向與檁條保持垂直。當第一塊鋼板就位并固定后，沿著屋脊拉一根細鋼絲繩。該鋼絲繩是起固定作用，可加快后續夾芯板安裝同時用于校核。然后在安裝過程中，應隨時檢查固定屋面板。當安裝達到每個跨度的一半時，還必須測量固定屋頂頂部和底部與未裝配屋頂邊緣之間的距離。通過這種方式來確定已安裝夾芯板是否與軸平行。如果需要調整，應在后續板安裝時進行微調，直到所有夾芯板與軸線平行。

（4）屋面板與檁條連接。將相鄰一塊板的邊緣與前一塊板的邊緣對應壓緊，在每個檁條相應的板材搭接處安裝支架，支架與檁條固定之后再對支架連接部位進行調整。

（5）屋面板的搭接。屋面板采用自攻螺釘連接進行長度方向的搭接，采用密封膠條及密封膠對連接處進行處理防止滲漏，接縫確保嚴密、順直。

（6）采光板安裝。采光板與屋面面板間連接，采用螺栓、密封膠條。另外在采光板兩側各加一固定板，用于固定采光板與相鄰屋面板，用自攻螺釘固定，采光板與上下2張板的壓緊順序依照屋面坡度方向。在采光板上部設置不銹鋼分水嶺。

（7）成品保護。金屬夾芯板垂直、水平運輸時需安放牢固，禁止拖滑夾芯板。在屋面面板上面必須及時清理雜物，避免工具、配件墜地，造成板面漆膜損壞。夾芯板的堆放場地應平坦、堅實，不得有積水。夾芯板堆放高度不得超過2m，分層堆放時，從底層起每隔300mm～500mm加放墊木，以免水淋濕積水后表層形成污點。

2.10 操作平臺設置

鋼結構安裝時現場設置工人操作平臺，操作平臺采用可移動式，可移動平臺采用拼接連接方式，底部安裝移動滑輪，操作平臺拼接縫之間采用14號鐵絲固定牢固。由于鋼結構安裝高度較好，為便于操作平臺移動，地面先要進行混凝土硬化處理，同時操作平臺四周設置拋撐，保證操作平臺的穩定性。

2.11 生命繩設置

生命繩采用一根φ12mm以上的鋼絲繩，鋼絲繩每端用3～4個卡扣固定在鋼柱上，工人吊裝作業時必須把安全繩掛在生命繩上，作業時安全繩須高掛低用，現場作業時高出作業面即可，當受作業環境限制時應確保安全繩固定牢固。

3.施工質量控制

（1）防腐。鋼結構連接處焊縫須無焊渣、油污，除銹合格后方可涂刷涂料。構件的補刷漆按涂裝工藝要求分層補刷。涂層干漆膜厚度應符合設計要求或施工規范的規定。

（2）檢查驗收。鋼架安裝后先檢查現場連接部位的質量。鋼架安裝質量主要檢查鋼柱基準點標高，柱腳底座中心線對定位軸線偏移，柱垂直度；檁條的間距、彎曲矢高。鋼架安裝的允許偏差必須保證在規定范圍內以保證符合設計受力狀態及整體穩定性要求。鋼架支座的標高軸線位移跨中撓度，經測量做出記錄。

（3）垂直度偏差控制。鋼柱吊裝就位到支撐架上后，確定柱身方向正確，在測量人員的測量監視下，利用 斜鐵、纜風繩、倒鏈等對柱頂標高偏差、柱身垂直度偏差、軸線偏差以及進行校正。使用全站儀觀測在鋼柱頂部相應控制點的坐標值并進行校正。

鋼柱垂直度校正是在柱身相互垂直的2個方向用經緯儀照準鋼柱柱頂側面中心點，然后比較該中心點的投影點與柱底處該點所對應柱側面中心點的差值，即為鋼柱此方向垂直度的偏差值。其值應≤H/1000且絕對偏差≤±10mm。結合類似工程經驗，擬定內部控制目標：≤8mm。當視線不通時，可將儀器架設在偏離其所在的軸線位置，但偏離的角度不應大于15°。

4.結語

近幾年，鋼結構在國內飛速發展，本文以實體項目為例，介紹了大跨度空鋼結構安裝施工工藝，并總結施工過程中質量和安全控制要點，該工藝對類似工程施工具有可借鑒性。