大型屋面钢结构吊装施工技术

大型屋面钢结构吊装施工技术

陈少凡

佛冈县代建项目管理中心  广东清远  511600

摘要：近年来，我国经济水平的不断提升，社会建筑技术的进一步变革，人们对建筑的经济性、稳定性及安全性提出了更为严格的要求。特别是当前大型建筑工程项目的日益增多，为能够保证整个建筑屋面结构的稳定性能，建造出更加舒适和安全的建筑工程，建设企业应当注重钢结构吊装施工技术的应用，结合大型屋面施工中可能出现的各种施工问题，采取有效的吊装措施，以确保屋面结构具备良好的稳定性能。

关键词：大型屋面;钢结构;吊装;施工技术

钢结构是现代建筑工程发展结构体系的重要部分，以其材质均匀、强度高、力学特性优、施工简便等诸多应用优势，已经在我国工业厂房、体育馆等大型屋面结构建设中得到普及。相较于木质结构、钢筋混凝土结构等，钢结构主要是通过铆钉来连接起螺栓与焊缝。对于大型屋面钢结构施工而言，由于施工难度较大，对加工和安装精度有着很高的要求，所以需要充分利用吊装工艺来确保钢结构构件的有序安装[1]。基于此，在具体实践操作中，建筑企业应当加强对大型屋面钢结构吊装施工技术的研究，结合工程项目的具体建设要求，选择合适的吊装施工技术，提出针对性的吊装施工方案，从而保证大型屋面钢结构吊装质量。

一、工程概况

某建筑工程总建筑面积1.3万平方米，建筑高度为21.6米，屋面钢结构网架平面尺寸为 62.6×64.0m。工程支承结构主体为混凝土支柱，网架整体支承在柱顶部，屋面结构采用单向桁架结构形式，主受力钢桁架的钢材为 Q345B 圆钢管,网架结构桁架下弦杆中心标高为 19.205m。屋面网架施工结合现场实际和《空间网格结构技术规程》JGJ7-2010 的要求，拟在地面拼装五榀，之后采用 650T 汽车吊吊装的分块安装法进行施工。

二、工程施工重点和难点

在屋面钢结构工程施工中，建设企业需要综合性的考虑吊装所用机械设备的类型、机械站位、施工现场的地理环境及吊装施工工艺等，以此为依据，针对性地开展钢结构吊装施工作业。该建筑工程的施工场地平坦空旷，钢结构网架分成五榀先在地面完成组装，再依次吊装到建筑屋面，因钢结构网架自重和跨度均较大，分榀吊装时需保障起吊受力均匀合理，以及安放支撑安全合理。

三、大型屋面钢结构吊装施工技术的应用要点

（一）制定吊装计划

一是，吊装设备的选择。基于建筑工程屋面钢结构施工存在的难点，建议吊装设备首选外进机械设备，并根据该工程施工现场的地理环境，将其东、西两侧作为机械可站位点。网架按顺序拼装均分五榀，每榀为 12.8×62.6m，每榀重量为 48.24T，每榀２个吊点，每个吊点的质量约为 48.24/2=24.12T。通过准确计算建筑高层、水平间距与起吊重量、起吊点，结合相关数据资料，为能够满足建筑工程屋面钢结构的吊装要求，应当采用两台650吨汽车吊80m主臂。

二是，吊装方案的选择。屋面网架屋面网架主要由下弦杆、上弦杆、腹杆、抗震球形支座、螺栓球组成。抗震支座是采用空心球与下弦杆、上弦杆、腹杆采用焊接连接，按设计要求在地面加工完毕并验收合格后采用塔吊吊运至拼装区；螺栓球与下弦杆、上弦杆、腹杆采用螺栓连接，在地面上根据现场实际情况拼装成小拼单元—一球四杆（四角锥体）、一球三杆（三角锥体）再由塔吊吊运至吊运至拼装区进行拼装；整个钢结构网架按以上顺序分拼装成五榀，每榀为 12.8×62.6m，每榀重量为 48.24T，采用两台 650T 汽车吊按顺序依次进行吊装，从支座一端向另一端安装，直至完成。五榀吊装就位安装好后，每榀交接位置进行高空拼装连接。

（二）钢结构吊装施工要点

一是，吊索具配备。吊索具是大型屋面钢结构吊装施工中必不可少的设备之一，建设企业应当结合吊点受力及对应钢丝绳安全系数，来合理配置构件吊索。同时，参照《实用五金手册》中的相关规范来明确吊索规格与卸甲等施工设备的类型，并结合建筑工程的实际建设要求，明确起重千金安全系数、揽风绳安全系数及捆绑千斤安全系数[4]。在使用汽车吊进行钢结构吊装施工时，应当结合最重钢梁的重量与钢丝绳夹角来对吊具进行准确计算配备。

二是，钢结构网架的拼装。为保证网架在总拼过程中具有较少的焊接应力和便于调整尺寸，应合理的安排施工顺序。焊接网架结构严禁形成封闭圆，固定在封闭圈中焊接会产生很大的收缩应力。为确保安装精度，空心球上下弦杆的焊接全部在地面上完成，经检测合格后方可吊装到设计位置进行安装，批量焊接前应进行试拼一组，检查无误，开始正式拼装。网架焊接时一般先焊下弦，使下弦收缩而略向上拱，然后焊接腹杆及上弦，如果先焊上弦，则易造成不易消除的人为挠度。为防止网架在拼装过程中（因网架自重和支架刚度较差）出现挠度，可预先设施工起拱，一般在 10～15mm。螺栓球节点的安装精度，取决于工厂制作的精度，如果尺寸有误，现场无法解决，只能运回加工厂处理。严格按设计和规范要求技术质量要点进行施工。拼装时，先在地面拼装成小拼单元—球四杆（四角锥体）、一球三杆（三角锥体），再由塔吊吊运至安装位置，一般从一端开始，以一个网格为一排，逐排步进。拼装顺序为：下弦节点→下弦杆→腹杆及上弦节点→上弦杆→校正→全部拧紧螺栓。校正前的各个工序螺栓均不拧紧。如经试拼确有把握时，也可以一次拧紧。

三是，高强螺栓安装。建筑工程屋面钢结构吊装施工中采用的高强度螺栓主要是M20、M22、M27、M30等型号。在使用高强度螺栓连接副之前，施工人员必须做好复试实验，且在施工现场进行随机取样。对于高强度螺栓的拧紧操作，应当遵循先中间在四周逐个拧紧的原则，紧固必须施工两次，在初拧时，必须保证螺栓终拧设计值为50%至80%；在终拧时，需要使用扭力扳手工具，当梅花头掉落，就表明完成终拧，注意终拧必须达到设计值，当天安装的高强螺栓必须当天完成终拧。随后，施工人员需要对高强螺栓对孔是否符合规范进行严格检查，如果存在误差，应采用铰刀进行合理调整，不可气割扩孔，且保证调整以后的最大孔径＜1.2倍的螺栓直径，在修孔过程中，必须先拧紧周边的螺栓，保证板迭紧密贴合以后，方可进行施工作业，以避免铁屑落入板迭缝中。最后，在完成终拧操作以后，施工人员需要采用小锤对每个高强螺栓的安装情况进行严格检查，明确是否存在欠拧、漏拧等问题，若存在，必须进行补拧。

四是，焊接。在建筑工程屋面钢结构吊装施工中，建设企业结合不同强度的钢材焊接要求，选择了不同型号的焊条，其中对于Q235钢材，选用E43型焊条，对于Q345钢材，选用E50型焊条。具体焊接流程包括：（1）结合焊接位置的钢材规格与焊缝等级，明确相应的焊接技术，并配置专业的焊接施工技术人员；对于首次使用的钢材、施焊方式、不同材质之间的施焊等，需要做好工艺评定工作，需要强调的是：严禁在构件处于受力情况下开展焊接作业。（2）在构件施焊之前，施工技术人员必须做好充分的准备工作，即焊接前的预热，合理搭设焊接防护棚操作平台，严格检查焊接设备的电流、电压等是否符合相关工艺要求，然后结合构件施焊的实际要求来选择合适的焊接技术，如：立焊、仰焊及平焊等；在焊接过程中，必须平稳缓慢的进行焊接，待达到焊接长度以后，需要尽快进行回焊，从而防止出现气孔、咬边、未熔透等问题，提高焊接质量。

五是，吊装。网架起吊前，每台吊车按桩点布位置，网架拼装位置选择好吊车站位，网架吊点对称绑扎。网架吊装时，吊钩垂线对准网架吊点的中心，起吊后网架保持平稳状态。在网架四角设揽风绳控制，以防碰撞柱子、塔吊、外脚手架等。吊车起吊时，先进行试吊，缓慢提升，支座点离地面约 30～50cm 时，停止提升，检查网架杆件有无变形、螺栓紧固情况、吊点平衡及受力情况、钢丝绳、吊钩、吊车等。检查完毕，确定安全后，吊车平稳提升至设计要求高度，再同步对位缓慢平移至安装位置上方，支座点对准柱子后，缓慢落钩就位。吊装过程中保持网架的稳定性，严禁快速吊装，以免发生事故。

六是，支撑与卸荷。第一步，检查每一个支撑点位置的工况，若不满足要求则需进行整改，为千斤顶安装做好准备。第二步，将预先准备的千斤顶放置到设定位置，并做好相关设施。此时千斤顶处于顶紧状态。第三步，千斤顶开始承受上部荷载，形成支撑。第四步，按照预定计划逐级进行卸载，对两侧支撑措施钢垫片进行移除，每次移除量比对应卸载量多出 20mm，每级卸载完毕后对结构位移和变形进行监测。第五步，结构与千斤顶分离，完成卸载，组织验收。

（三）钢结构吊装施工质量安全控制

一是，控制钢结构制作质量。对于建筑工程屋面施工中所用钢结构的加工制作，必须达到国家相关规范和要求的生产工艺与质量标准，包括：《钢结构设计规范》、《钢结构工程施工质量与验收规范》等。在材料放样、切割、矫正及成型等工艺操作过程中，相关技术人员必须对这几项工艺的误差控制在合理范围之内，建议选择小件焊接组合的方式，待完成矫正以后再采用大件组装方式，首批构件的加工制作必须做好复核检查工作，保证质量达标以后，方可开展后续组装作业，从而防止钢结构出现变形情况。在完成钢结构构件的加工制作以后，还需进行工厂预拼装，对加工后的钢结构构件的组合匹配度进行严格校验，从而为后续施工现场开展钢结构吊装作业提供必要的技术指导。

二是，加强安全管理。在开展大型屋面钢结构吊装施工前，所有施工人员必须做好安全交底工作，并对汽车吊、索具、施工场地、吊装构件单元及安全防护用品等加以严格检查，确保满足“安全生产”规范以后，方可进行吊装施工作业。要求统一指挥，协调一致，确保安全。一人负责统一指挥，地面每台吊车配一名司索工，安装就位作业面每台吊车配一名司索工。值得注意的是：重型汽车吊进入施工现场进行作业前，相关技术人员需要对现场吊机行经道路与站位加以荷载验算，当施工现场使用汽车吊进行钢结构吊装期间，不可使用塔吊，以防止互相碰撞，影响到吊装安全和效果。

四、结语

综上所述，在大型屋面钢结构吊装施工过程中，建设企业必须充分了解施工现场的环境条件，再结合工程的建设要求和标准，制定科学、合理的钢结构吊装计划，严格把控吊索具配备、钢结构拼装、高强螺栓安装及焊接的操作质量，并加强施工现场的安全管理，从而确保钢结构吊装施工的安全、高质、高效、有序开展。

参考文献：

[1]施锋.大跨度屋面钢结构吊装施工要点[J].大众标准化,2022(11):163-165.

[2]孙斌.大型屋面钢结构吊装施工技术[J].大众标准化,2022(08):81-82+85.

[3]罗明河.大跨度屋面钢结构桁架吊装施工技术[J].住宅产业,2021(12):71-74.

[4]戴志杰.大型屋面钢结构吊装施工技术研究[J].建筑施工,2019,41(03):437-438+442.

[5]吕永涛.大跨度钢结构吊装施工技术研究与应用[D].安徽建筑大学,2017.