工業廠房鋼結構屋面施工技術應用探討

高瑞軍 鄧 偉 李 錦 張 軍

(中國建筑第四工程局有限公司,廣東 廣州 510665)

0 引言

鋼結構建筑不但物美價廉、安裝便捷、對周圍環境污染較少，且結構本身整體有著極佳的抗震性、受拉強度和承載能力，被廣泛應用于現代建筑工程當中。但其結構構造和結構設計卻相對復雜，必須要求工程人員綜合運用各種施工技術實施各種構件拼接作業，從而在保障施工質量的基礎上加快施工進度。

1 工程概況

以某鋼結構工業廠房建設項目為例，該廠房包括4層地上建筑與地下3層建筑，總建筑高度達到32m。全部廠房屋面由部分混凝土墻、壓型鋼板及鋼桁架組成，屋面總長度達到79.5m。其中房屋鋼桁架結構為30m跨度，設計間距長度為3m，最低設計高度為2.3m，最高設計高度為2.8m。主要結構材料為H型鋼，鋼桁架單榀重量約為13.2t，其底座結構主要依附于房屋縱墻區域，每個桁架間主要運用系桿、支撐構件和次梁實施連接，頂面區域主要鋪設鍍鋅型壓型鋼板，并將桁架上弦與壓型鋼板采用栓釘進行焊接固定，作為整體屋面底模板結構區域的主要支撐裝置。全部鋼結構建筑構件均在工廠內完成防火涂料、油漆涂刷及其他加工制造工作，最后采用工程專用運輸車輛將其運輸至指定施工區域，實施整體安裝與構件拼裝作業。

2 施工準備

2.1 施工技術與人員準備

本次案例工程項目在正式開始前，已安排專門技術人員基于整體工程項目實際情況，布設了相應的技術應用方案，并基于施工圖紙設計內容及相關施工工藝要求，編制了詳細的施工技術文件，并呈報至相關部門進行審批。在文件審批通過后深入施工現場對現場管理人員及施工工人進行了詳細的技術交底，為現場人員答疑解惑避免出現理解誤差，從而為后續工程施工作業奠定良好的技術應用基礎。而施工人員作為整體工程項目的實施主體，必須制定合理的人力資源應用計劃，本次案例項目施工人員計劃要求如下：第一，鋼結構施工安裝階段的全部施工人員在正式施工開始之前，必須經過三級安全培訓及教育活動。油漆工、焊工、電工及起重工等特殊工種，必須配備相應的職業資格證書，嚴禁無證上崗。第二，應充分明確工程鋼結構施工階段崗位職責與人員分配，并實施具有針對性的崗位技能培訓。而針對高風險作業區的工作人員，必須在正式上崗之前確認其身體情況與精神情況處于最佳狀態，嚴禁酒后作業[1]。

2.2 施工設備與施工環境準備

在本次案例項目工程中，主要用到的機械工具及設備包括吊索用具、磨光機、電焊機、塔吊及汽車吊等。全部工程施工設備必須在正式施工開始前進行試運行，并在確保無任何性能異常后投入使用。而施工過程中所用的計量工具，也必須符合項目要求及有關部門規定，進而保障整體工程項目不會因設備問題而引發工程停滯或出現其他質量問題。除此之外，相關人員應在鋼結構構件正式安裝作業之前，合理規劃完善的構件堆放場地和運輸路線，且應對各個帶車站點實施系統的夯實處理，并確?；炷两Y構抗壓強度符合工程項目需求。此階段應重點注意以下幾個方面：第一，嚴禁在6級以上大風、大霧及暴雨天氣進行吊裝施工，在使用汽車吊實施吊裝作業時，必須暫停附近塔吊作業并嚴禁將汽車吊大臂裝置進入塔吊范圍。第二，構件焊接作業時其整體溫度應控制在5℃以下，而周圍環境溫度則應控制在-10℃以下，一旦周圍環境濕度超過85%，必須按時停止戶外區域的一切焊接作業，并布設相應的防護措施。而在針對油漆施工作業時，其整體環境溫度必須保持在5℃至35℃范圍內，應盡量在75%以下相對濕度環境下進行涂漆，一旦相對濕度高于85%時，則必須立即停止一切油漆施工。此外，還應保持材料表面干燥清潔，涂漆時表面實際溫度必須高于結構溫度3℃以上。

3 施工技術應用

3.1 施工材料

為保障材料各方面性能符合工程項目要求，本次案例項目已安排專門人員，對全部進場材料相關的檢驗報告、合格證、基本性能及數量進行全面檢查。此外，還包括對鋼構件涂裝質量、尺寸及外觀等，依據工程項目材料標準進行系統驗收，一旦發現存在質量問題或不符合工程要求的施工鋼材一律進行返廠處理。最后，將驗收完成后的相關材料放在提前布設好的存放區域。此階段必須注意的是，鋼構件存儲時，必須保障整體構件平穩放置，在構件底部采用枕木鋪墊，并對材料名稱、規格等信息進行單獨標記[2]。

3.2 單榀鋼桁架拼裝及測量

因本次案例項目鋼桁架整體跨度相對較大，很難進行整體構件一次性運輸。故而，相關人員決定將鋼桁架加工制作分為兩段進行，待分別運輸至指定施工現場后再實施整體拼裝。此階段必須注意的是，應盡可能地在距離施工場地較近的區域實施鋼桁架構件預拼裝作業，并保障拼裝場地具備足夠的構件回旋空間，從而在最大限度上避免鋼構件因空間不足而進行過多的倒運。在分布安裝兩端鋼桁架構件時，施工人員應將4個不同的拼接點，分別布設于支撐結構、上弦與下弦之間，為進一步保障整體構件拼裝精度和拼裝效率，必須運用機械裝置結合人工方式提前對施工場地實施夯實與整平處理，進而保障構件在拼裝施工作業時的安全性和穩定性。此外，為便于鋼桁架結構拼裝作業，本次案例項目人員專門制作了相應的混凝土輔助支墩(規格為400mm×400mm×800mm)，并在支座裝置側面和底部分別布設了預埋件，采用H250mm×125mm×6mm×9mm規格型號的型鋼材料來制作整體鋼平臺，最后在運用專用測量工具對平臺進行測量找平后，將相應的鋼桁架分段構件布設于平臺上實施拼裝作業。此期需要借助50t汽車吊實施整體鋼桁架構件的翻身工作。而關于本次案例項目支座裝置軸線與標高測量方面，相關人員主要以施工場地平面為測量基準，分別采用水平尺、水準儀及全站儀等裝置，對建筑墻錨栓及支座預埋板進行了全方位系統化測量，并在反復測量中確認軸線及標高位置，最后采用記號筆和墨線做好相應的標記工作。

3.3 鋼屋面基礎施工與吊裝

本次案例工程項目在鋼屋面基礎施工與吊裝方面，主要包括以下幾點：第一，選擇吊裝作業設備。因案例廠房鋼屋面結構處于主體建筑的中心區域，其兩端位置裙房高度達到29m，工程人員在基于場地實際情況，進行一系列綜合分析后，最終決定采用汽車吊(650T)結合主臂(92m)及平衡配重(197t)來共同完成，并分別布設兩個不同站位點實施整體構件的吊裝作業，并采用塔吊裝置來實施系桿、支撐結構與次梁結構的吊裝。第二，吊索具和吊點。本次案例項目鋼桁架構件吊裝作業主要選擇4個對稱的吊點實施，并將吊點全部設置到構件支撐節點位置，從而在最大限度上避免構件產生變形，保障整體吊裝作業的安全性和穩定性。此外，本次案例項目主要采用卸扣和吊帶作為吊索具，并采用兩點扼圈方式適合綁扎作業，且吊索具在通過一系列綁扎操作后，應與后側鋼梁產生45°至55°角。第三，整體吊裝作業流程。首先應根據場地實際情況實施模擬吊裝，啟動汽車吊進行空鉤操作，模擬正式施工時的全部動作，保障施工場地擁有足夠的大臂旋轉空間，若在模擬過程中發現空間不足或存在障礙物遮擋，則必須及時加以清除，且在吊裝作業時必須與塔吊裝置保持相應的安全作業距離。其次，施工人員在試吊階段，必須先將相應的吊裝物吊離地面，通常使其離地200mm至300mm時暫時停止設備運行，待檢查吊裝構件與吊裝索具無任何異常的情況下，才可繼續實施吊裝作業。最后，在正式吊裝階段，操作人員必須嚴格依照模擬設計路線實施構件吊裝作業，并安排專門人員指揮起重設備，嚴格控制塔吊與汽車吊施工作業安全距離。在正式吊裝時可在鋼梁與吊裝帶之間布設橡膠輪胎作為包邊結構材料，同時也能起到防滑作用。而為了有效避免吊裝帶在施工作業過程中出現打滑現象，可在鋼梁端頭區域將U型卡件布設于螺栓孔內，并將輔助吊裝帶或纜風繩穿過布設好的U型卡件，進而增強整體裝置防滑效果[3]。

3.4 鋼桁架及壓型鋼板安裝

在鋼桁架安裝施工階段，相關人員應在吊裝作業時在構件兩端分別掛設相應的纜風繩，并將其慢慢牽引到指定位置，最后采用預埋錨栓將混凝土墻支座與鋼桁架固定到一起，進而避免第1個單榀鋼桁架構件在安裝時發生傾倒現象。本次案例項目人員在實施安裝作業之前，采用了3條倒鏈對相關構件實施了臨時性固定，且在后續每個鋼桁架構件吊裝完畢后都與前1個構件，以相同方式進行臨時固定，進而保障整體構件安裝作業的安全性和穩定性，使得每日安裝完成的構件形成一個穩固的支撐體系。而當完成次梁與鋼桁架構件安裝施工后，必須根據實際情況對構件方位調整和校正，并在確認無誤后將鋼桁架構件裝置底座與附近建筑墻體支座裝置進行牢固焊接。此外，在完成鋼結構構件安裝作業后，不僅需要對車間內部提前預留的高強螺栓及焊接連接位置進行涂漆處理，還應針對整體構件在現場安裝和運輸時所產生的油漆涂層破損部位，實施整體補漆操作。且應在實施補漆操作之前，應將構件表面附著物、油污、灰塵、焊疤、焊渣、鐵銹、氧化皮及毛刺等，采用專用工具進行徹底清除。本次案例項目主要采用滾涂方式來實施裝置涂裝作業，并在涂裝過程中，始終保持涂裝均勻、平整，且不得出現任何裂痕、涂漆流淌等現象存在。

而關于壓型鋼板構件安裝方面，具體包括以下幾點：第一，本次案例項目主要采用厚度規格為1.2mm的鍍鋅鋼板制作，并運用熔透點焊來實施端頭區域的焊接作業，中部區域則主要采用鋼梁與栓釘穿透熔焊，在實施整體穿透焊施工作業時，必須針對局部區域布設相應的除鋅措施，進而提高整體焊接作業質量。而各個壓型鋼板之間的連接作業主要采用塔接扣合方式來實施，連接材料主要采用M19×150規格的ML15AL型栓釘。第二，應在安裝壓型鋼板之前基于工程場地實際情況進行鋪設排版設計，并在實際安裝過程中嚴格按照提前設計好的排版圖來實施，在以壓型鋼板裝置母肋結構作為起始基準進行均勻鋪放的同時，并以片為單位結合裝置實際寬度進行定位，使定位操作與鋪設操作同步實施。第三，應在整體鋪設過程中始終保持板面結構的平整性，構件中各個相鄰肋槽間必須扣緊，進而保障在構件鋪設完成后不會出現上凸下凹等不良現象發生。第四，鋼梁與壓型鋼板之間整體錨固支撐長度必須控制在50mm以上，且在跨越鋼梁區的每個波谷范圍內，布設一處臨時焊點固定區。第五，在完成壓型鋼板作業后，應采用栓釘進行焊接作業，其具體焊接參數必須基于工程實際情況而定，并在每次焊接作業前進行系統調試，在確認無任何異常后才可實施后續焊接作業，此階段的栓釘裝置必須以30°錘擊彎度標準進行性能檢測[4]。

4 施工控制要點

本次案例項目主要施工控制要點如下：第一，由于原始設計中鋼桁架長度過長而無法實施整體構件運輸，必須在生產加工時將其分成兩段進行，其不但解決了運輸問題，還可在最大限度上降低構件運輸變形概率。但必須注意的是，在分段施工時必須合理設計每段鋼桁架加工長度，不可全部按照1/2比例制作，且應按照控制兩段鋼桁架構件的拼接過程，進而保障整體鋼桁架安裝作業的安全性和穩定性。第二，通常來講，鋼桁架構件只可實施上撓操作、不可實施下撓操作。故而，在鋼桁架實際制作過程中需要提前起拱出約100mm左右距離。且在現場拼裝與車間加工制作時，必須采用合理方式來控制撓度，進而保障構件裝置起拱度的準確性。第三，在焊接栓釘時，因本次案例工程壓型鋼板材料主要以鍍鋅材料為主，且鋼桁架與壓型鋼板上弦之間存在不同程度的間隙，極易在焊接作業時出現缺陷。故而，應在實際焊接作業之前，對相應的焊接點實施除鋅處理，并減少鋼桁架與壓型板之間的間隙距離，進而保障焊接作業質量避免焊接缺陷產生。

5 結 語

綜上所述，隨著建筑行業不斷發展和進步，鋼結構材料性能及技術水平也在不斷提升。而在實際施工過程中，相關人員必須針對材料驗收、單榀鋼桁架拼裝、標高測量、構件吊裝及壓型鋼板安裝等方面的技術應用方案做好充分的前提準備工作，進而保障各個施工環節、安全有序實施。