鋼結(jié)構(gòu)整體提升施工技術(shù)要點(diǎn)分析

陸軍

廣州筑正工程建設(shè)管理有限公司 廣東 廣州 510000

引言

近年來，隨著建筑領(lǐng)域施工趨向于精細(xì)化，在新建建筑工程項(xiàng)目中，鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用占比仍在不斷增長(zhǎng)。但在鋼結(jié)構(gòu)實(shí)際應(yīng)用過程中，因其自身的特點(diǎn)，導(dǎo)致施工難度也不斷攀升，特別是鋼結(jié)構(gòu)整體提升工序的復(fù)雜程度更高，對(duì)于施工技術(shù)有著較為嚴(yán)格的要求，如何有效把握此階段的技術(shù)要點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)鋼結(jié)構(gòu)的快速準(zhǔn)確提升，仍是一項(xiàng)值得研究的重要內(nèi)容。

1 工程概況

某地?cái)M新建一個(gè)大型綜合體公共建筑項(xiàng)目，該項(xiàng)目總面積約為20萬m2，包括地上部分125km2和地下部分75km2。該建筑物最高高度為69.7m，其中，三層雨棚、16層連體桁架為鋼結(jié)構(gòu)，鋼梁安裝高度為9.5m、58.7～67.35m。在該建筑中，鋼結(jié)構(gòu)施工范圍包括：三層鋼雨棚安裝高度為9.5m，連體桁架提升段在3層樓面吊裝拼接拼裝高度為10m，連體錨固端鋼柱、鋼梁安裝高度為58.7～67.35m，連體桁架安裝高度為67.35m。安裝構(gòu)件主要有鋼柱、鋼梁。其主要施工難點(diǎn)則在于連體鋼結(jié)構(gòu)的整體提升施工[1]。

2 施工準(zhǔn)備階段工作

2.1 施工測(cè)量

考慮到本次施工過程中，鋼結(jié)構(gòu)會(huì)受到外界環(huán)境因素而導(dǎo)致空間位置呈現(xiàn)動(dòng)態(tài)變化的情況，因此，測(cè)量人員應(yīng)用全站儀開展有效的施工測(cè)量工作，通過如下幾方面的工作來提升測(cè)量精度：首先，在不同的時(shí)間、不同的天氣情況下對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行測(cè)量復(fù)核，檢測(cè)建筑物因溫差產(chǎn)生的影響，并采取糾偏的方法減小各環(huán)境引起的結(jié)構(gòu)變形；其次，利用反射貼片標(biāo)記點(diǎn)位，然后用全站儀進(jìn)行投點(diǎn)的閉合測(cè)量和數(shù)據(jù)平差計(jì)算確定測(cè)量各個(gè)位置上的基準(zhǔn)點(diǎn)。

2.2 鋼結(jié)構(gòu)的安裝

本次鋼結(jié)構(gòu)的拼裝主要為連廊結(jié)構(gòu)的拼裝，根據(jù)道路運(yùn)輸限制及現(xiàn)場(chǎng)吊裝方案的選擇，連廊鋼結(jié)構(gòu)所有桿件將采取工廠散件制作及運(yùn)輸，主要采用一臺(tái)ZCC5200S型履帶吊進(jìn)行吊裝。

本工程連廊的拼裝主要位于三層混凝土結(jié)構(gòu)上，因三層樓面有三道超出樓面300mm高的上反梁，胎架設(shè)置以上反梁頂為基準(zhǔn)。三層樓面混凝土強(qiáng)度滿足要求后，在沿樓面混凝土梁上先放置規(guī)格為H300×300型鋼，使得支承點(diǎn)處與上反梁頂齊平，然后統(tǒng)一設(shè)置尺寸為500×300mm，厚度為20mm的鋼墊板（共計(jì)63處），再在鋼墊板上鋪設(shè)規(guī)格為H600×200×11×17的型鋼，材質(zhì)Q345b，型鋼連接成拼裝胎架平臺(tái)，型鋼與型鋼之間均采用角焊縫焊接連接，提升區(qū)域的胎架平臺(tái)下方混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)采用腳手架支撐從地下室底板反頂?shù)饺龑訕敲妗Ｍ瑫r(shí)，針對(duì)中間中空的區(qū)域有6處設(shè)置規(guī)格為H400×400×13×21型鋼作為立柱，立柱底部采用1000×1000mm，厚度為30mm鋼板作為支撐（共計(jì)6處），鋼板支撐四角布置4顆M20的化學(xué)錨栓進(jìn)行固定。同時(shí)，地下室回頂措施同地下室以上，采用套扣架回頂結(jié)合型鋼支頂，確保三層屋面增加荷載直接傳遞給地下室底板。且要待三層混凝土齡期達(dá)到30d后方進(jìn)行拼裝。

另一方面，考慮到胎架截面的高度，以及高反梁需要進(jìn)行墊高處理，因此工程人員在墊梁與胎架主梁交接的位置墊梁每側(cè)需設(shè)置兩塊加勁板。胎架在安裝階段中加設(shè)側(cè)面穩(wěn)定措施，具體設(shè)置三道型鋼側(cè)面穩(wěn)定桿件，選用H200×200的型鋼；同時(shí)墊梁與胎架主梁解除的位置每側(cè)需至少焊接100mm長(zhǎng)角焊縫（焊腳高度10mm）來確保胎架整體穩(wěn)定性。

2.3 鋼結(jié)構(gòu)提升施工的分析

考慮到提升工況和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用工況之間存在一定的差異，因此在施工正式開始前，技術(shù)人員應(yīng)用SAP2000軟件，對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行施工全階段模擬分析。提升單元均采用梁?jiǎn)卧M(jìn)行模擬，在吊點(diǎn)處進(jìn)行豎向約束加水平向彈簧約束，彈簧剛度取0.0001KN/mm（可忽略不計(jì)），荷載為結(jié)構(gòu)自重，約8300KN，分項(xiàng)系數(shù)取1.4，桿件應(yīng)力比控制在0.9以下。由此得出提升區(qū)域的吊點(diǎn)布置情況，具體如圖1所示。

圖1 提升區(qū)域（圖中粉色區(qū)域）的吊點(diǎn)布置情況

在確定以上參數(shù)后，對(duì)吊點(diǎn)反力進(jìn)行自動(dòng)分析計(jì)算，計(jì)算結(jié)果如表1所示。

表1 吊點(diǎn)反力計(jì)算結(jié)果（單位：kN）

結(jié)合表1中的計(jì)算結(jié)果，并根據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)與設(shè)備整體提升技術(shù)規(guī)范》規(guī)定，提升結(jié)構(gòu)跨中下?lián)喜淮笥诳缍鹊?/250，由此可推斷出，在本工程提升工況下，結(jié)構(gòu)跨中最大下?lián)霞s15mm

3 鋼結(jié)構(gòu)整體提升施工流程要點(diǎn)

3.1 試提升環(huán)節(jié)

為確保提升過程的安全高效進(jìn)行，在提升開始前，工程單位預(yù)先進(jìn)行試驗(yàn)提升，主體結(jié)構(gòu)理論載荷為依據(jù)，各提升吊點(diǎn)處的提升設(shè)備進(jìn)行分級(jí)加載，依次為20%，40%，60%，80%。確認(rèn)各部分無異常的情況下，可繼續(xù)載入到90%，100%，直至鋼結(jié)構(gòu)全部離地。每次分級(jí)加載后均應(yīng)檢查相關(guān)受力點(diǎn)的結(jié)構(gòu)狀態(tài)，甲方應(yīng)通過全站儀跟蹤監(jiān)測(cè)鋼結(jié)構(gòu)的高差及下?lián)希员汶x地后進(jìn)行調(diào)平，加載過程中各項(xiàng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)均應(yīng)做好完整記錄。分級(jí)加載完畢，結(jié)構(gòu)提升離開拼裝胎架約50mm后（或者1m后）暫停，停留12h做全面檢查，停留期間組織專業(yè)人員對(duì)提升支架、鋼結(jié)構(gòu)、提升吊具、連接部件，及提升設(shè)備進(jìn)行專項(xiàng)檢查，確認(rèn)無誤后，開始正式進(jìn)行提升。

3.2 正式提升

在試提升環(huán)節(jié)結(jié)束并未見異常后，工程單位開始進(jìn)行鋼連廊結(jié)構(gòu)的正式提升作業(yè)。采用一次提升完成的措施進(jìn)行，提升吊點(diǎn)設(shè)置為8個(gè)，每個(gè)吊點(diǎn)處均設(shè)置四個(gè)規(guī)格為200t，且安全系數(shù)為2.52的液壓油缸為確保正式提升過程中的穩(wěn)定可靠，在提升過程中，技術(shù)人員主要對(duì)以下幾方面的內(nèi)容進(jìn)行檢查：一是每一吊點(diǎn)提升器受載均勻情況；二是上、下吊點(diǎn)的整體穩(wěn)定情況；三是鋼結(jié)構(gòu)提升過程的整體穩(wěn)定性；四是計(jì)算機(jī)控制各吊點(diǎn)的同步性。同時(shí)，對(duì)提升過程中的液壓動(dòng)力系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)內(nèi)容包括：①系統(tǒng)壓力變化情況；②油路泄漏情況；③油溫變化情況；④油泵、電機(jī)和電磁閥線圈溫度變化情況；⑤系統(tǒng)噪音情況。

觀察組TBIL、ALT水平顯著高于對(duì)照組，ALB、A/G相比于對(duì)照組明顯降低，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。見表2。

另一方面，技術(shù)人員液壓提升過程中確保上吊點(diǎn)（提升器）和下吊點(diǎn)（地錨）之間連接的鋼絞線始終垂直，亦即要求提升支架上吊點(diǎn)和下弦桿的下吊點(diǎn)在初始定位時(shí)確保精度。根據(jù)提升器內(nèi)錨具缸與鋼絞線的夾緊方式以及試驗(yàn)數(shù)據(jù)，現(xiàn)場(chǎng)施工中，確保將上、下吊點(diǎn)的偏移角度控制在1.5°以內(nèi)。

3.3 提升就位和分級(jí)卸載

鋼結(jié)構(gòu)同步提升至設(shè)計(jì)位置附近后，暫停，各吊點(diǎn)微調(diào)使結(jié)構(gòu)精確提升到達(dá)設(shè)計(jì)位置，提升設(shè)備暫停、鎖定，保持結(jié)構(gòu)的空中姿態(tài)穩(wěn)定不變，最后安裝后補(bǔ)桿件集中對(duì)口焊接。

此環(huán)節(jié)完成后進(jìn)行分級(jí)卸載，卸載時(shí)也為同步分級(jí)卸載，依次為20%、40%、60%、80%，本案為單吊點(diǎn)逐級(jí)卸載，在確認(rèn)各部分無異常的情況下，可繼續(xù)卸載至100%，即提升器鋼絞線不再受力，結(jié)構(gòu)載荷完全轉(zhuǎn)移至基礎(chǔ)，結(jié)構(gòu)受力形式轉(zhuǎn)化為設(shè)計(jì)工況。液壓提升器分級(jí)卸載，由100%承載轉(zhuǎn)換至80%，暫停；觀察主承重焊縫是否有異響或者開裂的情況、主要承重構(gòu)件是否存在彎曲變形的情況。主要觀察部位為弦桿及腹桿的對(duì)接焊縫及后補(bǔ)腹桿的焊縫等位置。上一步驟確認(rèn)合格后，繼續(xù)卸載步驟至60%，暫停；繼續(xù)觀察主承重構(gòu)件及焊縫的承載情況，觀測(cè)是否發(fā)生異響開裂或者變形的情況。前一步驟確認(rèn)合格后，繼續(xù)卸載步驟至40%，暫停；如果沒有異常繼續(xù)卸載步驟至20%，直至鋼絞線不受力承載，暫停。

3.4 鋼結(jié)構(gòu)的焊接

在以上環(huán)節(jié)施工完成后，即開始對(duì)鋼結(jié)構(gòu)予以焊接固定。在本次施工中，采用氣體保護(hù)焊的方式進(jìn)行焊接，以二氧化碳作為保護(hù)氣體。在焊接完成后，施工單位組織施工人員對(duì)焊接后的焊縫進(jìn)行排查和清理，以消除焊縫的應(yīng)力，避免在投入使用后產(chǎn)生裂紋[3]。

具體來看，本次焊接主要分為以下幾個(gè)工序：下層連廊鋼結(jié)構(gòu)拼裝焊接→下層連廊鋼結(jié)構(gòu)檢查驗(yàn)收→立柱拼裝焊接→上層連廊鋼結(jié)構(gòu)拼裝焊接（順序同下層）→整體檢查驗(yàn)收。其中，連廊鋼結(jié)構(gòu)的焊接采用對(duì)稱焊接的方式進(jìn)行，焊接至板厚的1/3時(shí)，對(duì)鋼柱垂直度和扭轉(zhuǎn)度等指標(biāo)進(jìn)行檢查，各項(xiàng)指標(biāo)確認(rèn)無誤后完成后續(xù)部分的焊接。在鋼梁的焊接過程中，采用先焊接下翼緣后焊上翼緣的步驟。

3.5 鋼結(jié)構(gòu)的涂裝

鋼結(jié)構(gòu)提升施工基本完成后，進(jìn)一步進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)的涂裝作業(yè)。此環(huán)節(jié)的基本涂裝技術(shù)要求如表2所示。

表2 鋼結(jié)構(gòu)涂裝技術(shù)參數(shù)要求

在確定以上參數(shù)后，對(duì)結(jié)構(gòu)表面進(jìn)行處理，全面除去表面的鐵銹等雜質(zhì)后，在4～6小時(shí)內(nèi)進(jìn)行涂料的涂刷，涂刷按照底層-中間層-面層的順序進(jìn)行涂裝作業(yè)。

4 鋼結(jié)構(gòu)整體提升施工中的質(zhì)量保證措施

為確保本次鋼結(jié)構(gòu)整體提升施工的高效率和高質(zhì)量進(jìn)行，本工程中，采用以下幾方面的措施對(duì)施工效率和質(zhì)量予以保障：①對(duì)建筑物的定位軸線、基礎(chǔ)軸線和標(biāo)高，地腳螺栓位置等進(jìn)行檢驗(yàn)，并辦理交接驗(yàn)收。②墊板采用刨床加工的楔鐵，規(guī)格、位置準(zhǔn)確，與柱底面和基礎(chǔ)接觸緊貼平穩(wěn)，焊接牢固。③對(duì)于設(shè)計(jì)要求頂緊的節(jié)點(diǎn)，控制接觸面至少有70%的部分緊貼，并應(yīng)用0.3mm厚塞尺檢查。

5 結(jié)束語

整體來看，鋼結(jié)構(gòu)整體提升施工是一項(xiàng)相對(duì)較為復(fù)雜的工作，在實(shí)際施工作業(yè)過程中，為確保其最終質(zhì)量符合目標(biāo)要求和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，就需要應(yīng)用多方面的技術(shù)，并加強(qiáng)理論分析工作，對(duì)整體結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)施工、提升工藝和涂裝等多個(gè)環(huán)節(jié)予以準(zhǔn)確設(shè)計(jì)，根據(jù)分析設(shè)計(jì)結(jié)果，合理選擇施工方案，確保建筑鋼結(jié)構(gòu)整體提升施工的效率和質(zhì)量得到進(jìn)一步的提升。