钢结构吊装设备选型及风险防治

钢结构吊装设备选型及风险防治

刘鹏1徐后海2

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1.青岛东方监理有限公司山东青岛266031

2.保利（青岛）实业有限公司山东青岛266031

摘要：通过对青岛李沧东部社区活动中心项目钢结构吊装的分析，针对钢结构吊装方案研究与比选，提出各施工流程及注意事项、针对影响钢结构施工、吊装因素进行重点分析，找到质量、安全控制关键点。

关键词：钢结构吊装方案研究与比选、钢结吊装施工流程、钢结构施工注意事项

一、钢结构施工近况及本工程概况

钢结构是由钢制材料组成的结构，是主要的建筑结构类型之一。结构主要由型钢和钢板等制成的梁钢、钢柱、钢桁架等构件组成，各构件或部件之间通常采用焊缝、螺栓或铆钉连接。因其自重较轻，且施工简便，广泛应用于大型厂房、场馆、超高层等领域。

本工程为青岛李沧东部社区活动中心工程。活动馆平面尺寸为39m×38m，屋面结构形式为钢结构桁架。4榀主桁架梁跨度39m，高度2.3m，每一榀重量约23t。次桁架跨度9m，高度2.525m，重量约为2.4t，共20榀。次桁架跨度2m，高度2.525m，共4榀。

二、钢结构桁架利弊分析

桁架是由杆件组成的结构体系。在进行内力分析时，节点一般假定为铰节点，当荷载作用在节点上时，杆件只有轴向力，其材料的强度可以得到充分发挥。因此桁架结构体系不属于空间结构，属于平面结构，节点受力，属于受拉受压杆件。

桁架结构的优点：可利用截面较小的杆件组成截面较大的构件。

缺点：受高跨比影响一般为1/6-1/8较为合理，一般屋架为平面结构，平面外刚度非常弱。在制作运输安装过程中，大跨屋架必须进行吊装验算。

三、钢结构施工流程

1）钢结构材料

钢结构刚才的品种规格性能等相关指标应符合现行国家产品标准和设计图纸要求，材料型号、规格、尺寸必须符合设计及规范要求并具备与之相匹配的合格证、材质验收证明书等相关文件，经现场各方验收后方可进场，进场后应按照相关规范要求进行复验，复验合格后方可加工使用。材料的堆放运输应考虑场内加工或场外加工的要求分别设置相应的材料场区，场外加工应派驻驻场人员进行材料及质量监督。

2）钢结构构件制作

钢结构制作加工前应先进行施工详图设计、审查图纸、提料、备料、工艺试验和工艺评定等标准的编制、技术交底等工作。钢结构加工单位应具备钢结构铸造设计相应等级及资质，施工详图和节点等相关二次深化设计文件应经原设计单位确认。加工制作期间除安排施工单位、监理单位相关人员进行驻场加工外，还需定时安排专业质检员、专业监理工程师对现场加工进度及质量进行抽检，保证加工质量及施工进度。

3）钢结构涂装

基面处理-底漆涂装-中间漆涂装-面漆涂装-检查验收

4）钢结构构件的连接

钢结构的连接方法有焊接、普通螺栓连接、高强螺栓连接和铆接，本工程使用焊接、高强螺栓连接。焊接场外加工在加工厂内使用龙门架吊运钢梁、钢板，使用半自动焊接（埋弧半自动焊），场内拼接使用手工焊（坡口二保焊）。高强螺栓主节点连接使用大六角螺栓。

5）钢结构吊装

施工准备、支架制作→基础预埋件复验→钢构件进场交付验收→桁架梁现场拼装→焊缝探伤→试吊确定吊点→主梁吊装→次梁吊装→支撑杆吊装→楼承板吊装→屋面钢结构验收

四、钢结构吊装方案研究与比选

吊装选用方法：1）高空散装法：适用于螺栓连接、销轴连接等非焊接连接结构2）分条或分块安装法：适用于分割后刚度和受力状况改变较小的桁架3）滑移法：适用于必须跨越施工不允许搭设支架或场地狭窄、起重运输不便等情况4）整体吊装法：适用于吊装时可在高空平移或旋转就位5）整体提升法：适用于各种类型，地面拼接完成后用提升设备提升至设计标高、就位6）整体顶升法：适用于支点较少的多点支撑

根据综合考虑现场环境条件、主楼高度、场地限制、吊运高度及机械回转半径等因素，通过经济对比分析，选用1台500t汽车吊作为安装时的主吊机，1台130t、1台50t汽车吊作为辅助吊机，负责吊装单元的拼装、构件卸车与倒运及次桁架等散装构件的安装，在保证安全和质量的前提下选择了场内拼接后整体吊装法方案。

五、钢结构施工注意事项

1）钢结构拼装场地选择平坦便于运输且距离起吊点位置合适的部位，场地清理完成后制作组装平台：组装平台要搭做牢固，搭好后要测平，以保证组装人员的安全和组装构件的精度。组装前，零部件应经检查合格，连接接触面和沿焊缝边缘每边3～5cm范围内的铁锈、毛刺、污垢、水渍要清除干净。

2）拼装过程中应检查、板材、型材的拼接，应在组装前进行，构件的组装在部件组装、焊接、矫正后进行，拼接时腹板及翼缘拼接焊缝间距应不大于200mm，并在组装前完成。翼缘板只允许横向拼接。组装时采用螺丝夹或卡具夹紧固定，同时要考虑焊接收缩量。

3）施焊前，选择合理的焊接方式和焊接顺序，对称施焊，以达到减少焊接变形和焊接应力的目的。引弧板部位应修磨平整，不得用锤击落；焊接金属表面焊纹均匀，无裂纹。

4）根据图纸设计要求梁与梁拼接时梁缘间的连接焊缝采用开坡口全熔透焊缝，并符合一级、二级焊缝要求。钢梁拼装完成后现场应委托具备相应资质的第三方检测单位进行焊缝检测。

5）油漆涂装应注意涂装前应对防腐涂料防火涂料进行相容性试验。

6）桁架基础部分预埋全部施工完毕，标高、位置、尺寸符合设计及图纸要求且混凝土达到设计强度要求，方可进行桁架吊装。

7）起重设备选择完成后需对支设部位回填土进行夯实，薄弱位置需铺设钢板，确保地基承载力满足起吊要求。

8）使用平衡吊梁进行起吊，吊点必须设置在上弦杆节点处。吊点具体位置在正式起吊前，通过低拉试吊进行确认。吊点位置对钢结构防锈漆进行保护，避免钢丝绳刮掉防锈漆。

9）起吊前应进行试吊，吊点部位钢桁架组装完成对挠度进行测试，起吊时进行挠度控制避免出现永久变形，安装并施加荷载后进行第二次挠度测试以保证施工质量。

10）吊装完成后安装高强螺栓，高强螺栓应能自由穿入螺栓孔，不得强行穿入。若不能自由穿入时，可采用铰刀或锉刀修整螺栓孔，不得采用气割扩孔。高强度大六角头螺栓连接副施拧可以采用扭矩法、转角法，同一接头中连接副初拧、复拧、终拧应在24小时内完成且应以接头较大的部位向约束较小的方向、螺栓群中央向四周的顺序进行。

六、关键方案及创新点

钢结构工程是一个整体问题，一定要综合考虑全局，不能仅考虑单一指标，造成不必要的资源浪费。在前期应编制施工方案，充分考虑内力、支座部位、机械选择、起吊点、起吊吊具选择，通过应力对比分析，判断应力结果是否满足要求并出具专项施工方案，本工程跨度大于36m属于专家评审范围，应严格按照规范要求对吊装方案进行专家评审。钢桁架场内拼接整体吊装法实现了设计意图，能够保证主体结构的质量、工期和造价，工程按期交付使用，为体育发展事业做出了贡献，取得了良好的社会效益。采用本方法，可进行钢结构件工厂化制作，大量的节约钢材，缩短工期，解决了跨度大无法运输的问题并节省了投资，取得了良好的经济和社会效益。

作者简介：

刘鹏：本科，中级工程师，一级建造师，任职于青岛东方监理有限公司。