悬挑钢结构模块式安装施工技术要点探讨

 悬挑钢结构模块式安装施工技术要点探讨

张喜利

上海乾林建设工程有限公司 上海 201808

摘要：本文旨在探讨针对卡塔尔多哈“卡门”主跨钢结构的模块式安装施工技术要点。该工程存在吊装难度大、单件重量重、现场条件有限等问题，需要精细施工方案。本文将分别从工程概况、主跨吊装方法、模块式安装施工技术要点等三个方面进行详细阐述，并提出相关建议，以期为类似项目的施工提供借鉴。

关键词：钢结构；模块式安装；吊装；施工技术

引言

近年来，随着城市化进程的加速和现代建筑技术的不断发展，钢结构的应用越来越广泛，悬挑钢结构成为了建筑领域中的一种重要形式。然而，由于悬挑钢结构施工难度大、现场条件复杂等问题，传统的施工方式已经难以满足现代建筑的需求。因此，需要开发新的施工技术，以提高施工效率和质量。模块式安装施工技术是一种新兴的钢结构施工技术，可以有效降低现场施工难度和风险，提高施工效率和质量。该技术将钢结构拆分成几个简单的模块，通过标准化的组合方式进行拼装，可以最大限度地减少现场钢结构的加工和切割，避免现场钢结构的拼装和切割，降低现场施工的难度和风险。在本文中，我们将以卡塔尔多哈“卡门”主跨钢结构为例，探讨悬挑钢结构模块式安装施工技术的要点。首先，我们将介绍该工程的概况和施工难点，然后详细讨论模块式安装施工技术的三个关键环节：预制化加工、吊装和倒装、现场拼装和连接。最后，我们将对该技术的优缺点和应用前景进行分析和探讨。本文旨在为类似项目的施工提供借鉴和参考，为钢结构施工的现代化和精细化发展做出贡献。

一、悬挑钢结构模块式安装施工技术分析

随着现代建筑的不断发展，钢结构在高层建筑领域得到了广泛应用[1]。悬挑钢结构是钢结构中的一种重要形式，其施工难度大、现场条件复杂等问题一直是工程施工中的难点。模块式安装施工技术是一种新兴的钢结构施工技术，可以有效降低现场施工难度和风险，提高施工效率和质量。因此，将模块式安装施工技术应用于悬挑钢结构施工中，具有重要的意义和价值。模块式安装施工技术是一种将钢结构拆分成几个简单的模块，通过标准化的组合方式进行拼装的施工技术。该技术具有如下特点：一是预制化加工，通过预先加工和加工现场的优化设计，可以最大限度地减少现场钢结构的加工和切割，降低施工难度和风险。二是吊装和倒装，通过吊装和倒装的方式，可以避免现场钢结构的拼装和切割，降低现场施工的难度和风险。三是现场拼装和连接，通过现场拼装和连接的方式，可以最大限度地保证钢结构的完整性和稳定性[2]。

悬挑钢结构是钢结构中的一种重要形式，其施工难度大、现场条件复杂等问题一直是工程施工中的难点。模块式安装施工技术的应用可以有效地解决这些问题。通过预制化加工、吊装和倒装、现场拼装和连接等方式，可以降低现场施工的难度和风险，提高施工效率和质量。同时，该技术还可以为类似项目的施工提供借鉴和参考，为钢结构施工的现代化和精细化发展做出贡献。模块式安装施工技术在悬挑钢结构施工中的应用具有广阔的前景和潜力。随着现代建筑的不断发展和完善，该技术将在未来得到更广泛的应用和推广[3]。

二、卡塔尔多哈“卡门”主跨钢结构简析

卡塔尔多哈“卡门”主跨钢结构位于“塔A1”和“塔A2”两座大楼之间，坐标轴线为线59.5米和线42.5米，标高为59.98米至75.98米，共4层，最大跨度为31米，总高度为80米。钢结构总重量约900吨，其中屋面H型钢桁架结构位于标高75.98米以上，其余偏跨分部在标高19米以下，为遮阳棚之类，多为曲线弧形小型杆件。

该工程吊装难度最大的部分为屋面钢桁架，共19榀（27大件），最大跨度为31米，高4米，最大单件重量达25吨，吊装高度为80米。现场仅有两台10吨以下的塔吊，不能满足大件吊装。因此，该工程采用了“倒装法”进行主跨各层平台吊装。“倒装法”是指将钢结构先在地面拼装成完整的模块，再通过大型吊车将整个模块进行吊装，最后倒装到安装位置。该方法可以减少现场钢结构的拼装和切割，降低了现场钢结构加工难度和施工难度。同时，该方法还可以缩短现场施工时间，提高施工效率。

三、卡塔尔多哈“卡门”主跨钢结构工程优化探索

该项目两座商务楼总高约为134米，其中有一段钢结构安装部位位于两座商务楼之间，也就是两座楼之间的“桥梁”。在76米高空安装异型悬挑钢结构时，当桁架到达安装位置附近时，塔吊频繁报警，班组人员通过电动葫芦多次尝试始终无法将其就位。考虑到安全性，项目组马上要求施工单位停止了吊装，同时与相关负责人进行沟通讨论，尤其对钢构件的重量以及吊塔性能参数的核查，调整施工方案并上报；新的整改方案需再次经过咨询公司专家论证，并经建设、设计审批同意后，方可实施。随后施工单位进行了检查并重新编制了吊装方案。

从原因分析，该部分桁架钢结构制作时只是完全按图纸加工，当时客户现场的塔吊性能还不能确定。客户现场安装的两台塔吊最终性能均偏小，所以针对现有的部分构件吊装形成挑战。项目组在编制施工方案时，在考虑吊装性能时计算载荷系数偏小，所以出现接近临近安装位置时无法就位的情况。

基于此，在设计创新过程中，笔者重新审阅图纸，计算各钢结构构件的组合吊装重量，结合现场两台塔吊的位置、吊装能力、吊装半径因素调整吊装方案。原本整体桁架吊装方案进行了调整，更改为将整根梁切断为两根重量不等的构件，这两根梁通过两台塔吊吊装，在空中组装、焊接。分解后的两个构件，在吊装前对塔吊操作员，施工人员，信号工做统一的安全交底，按照施工方案，所以准备工作齐备后吊装，吊装时由专人指挥，当构件吊装到到安装位置后马上进行空中连接、标高的调整，空中焊接，整体“桥梁”安装完成后，进行最后的油漆喷涂，修复。过程中项目组同时也加强了质量检查，最终通过了客户的验收。由于该区域的钢结构为两座建筑间的弧形连接通道，跨度大，高度大，所以吊装难度大，该区域的顺利完成，给客户留下了非常好的印象。

四、悬挑钢结构模块式安装施工技术要点

悬挑钢结构模块式安装施工技术是一种新兴的钢结构施工技术，其应用原则可以从多个方面进行综合论述。悬挑钢结构的施工难度较大，传统的施工方式往往需要在现场进行大量的切割和加工[4]。而模块式安装施工技术则通过预制化加工和标准化的组合方式，可以最大限度地减少现场的施工难度和风险，提高施工效率和质量。在应用模块式安装施工技术时，需要根据工程特点和施工条件，选择适合的预制化加工方式和拼装方式，以确保施工的稳定性和安全性。悬挑钢结构的施工安全是一个非常重要的问题，模块式安装施工技术的应用也需要高度重视[5]。在应用该技术时，需要充分考虑吊装、倒装、拼装和连接等环节的安全性，制定相应的应急预案和安全措施，以确保施工过程的安全性和稳定性。此外，还需要对现场工人进行相关的安全培训和指导，提高施工人员的安全意识和技能水平。模块式安装施工技术的应用可以有效降低施工成本和施工周期，提高工程的经济性。通过预制化加工和标准化的组合方式，可以大大降低现场施工的难度和风险，减少现场加工和切割的时间和费用。同时，模块式安装施工技术还可以降低施工的人力成本和机械设备成本，提高施工的效率和质量，从而提高工程的经济效益[6]。

因此，悬挑钢结构模块式安装施工技术的应用原则需要根据实际情况进行制定和调整。在应用该技术时，需要充分考虑施工难度、安全性和经济性等多个方面，制定相应的施工方案和应急预案，以确保工程的安全、稳定和经济性[7]。

五、悬挑钢结构模块式安装施工技术应用探析

（一）模块化设计

模块化设计是模块式安装施工技术的核心，它将复杂的钢结构拆分成几个简单的模块，通过标准化的组合方式进行拼装。该方法可以降低现场施工的难度和风险，同时也可以提高施工效率。在设计模块化结构时，需要考虑模块化设计时需要考虑的因素包括钢结构的尺寸、重量、连接方式、安装顺序、施工安全等方面。首先，钢结构的尺寸和重量需要根据吊装条件和现场设备进行合理设计，以确保施工的可行性和安全性。其次，连接方式需要考虑钢结构的受力情况和施工难度，选择合适的连接方式可以提高结构的强度和稳定性。安装顺序需要考虑模块之间的关系，选择合适的安装顺序可以减少钢结构的调整和改动。最后，施工安全需要在整个设计过程中贯穿始终，包括吊装、拼装、连接、倒装等环节，需要制定相应的安全措施和应急预案，以确保施工过程中的安全和稳定[8]。

（二）预制化加工

预制化加工是模块式安装施工技术的重要环节，它可以减少现场的加工和切割，降低施工难度和风险。在预制化加工过程中，需要采用先进的加工设备和技术，以确保钢结构的精度和质量。同时，预制化加工还可以缩短现场施工时间，提高施工效率。在预制化加工时，需要注意以下几点。首先，需要确保加工设备和技术的精度和质量，以确保钢结构的准确度和稳定性。其次，需要充分考虑钢结构的运输和安装情况，选择合适的尺寸和重量，以便于现场吊装和安装。最后，需要在加工过程中充分考虑施工安全，制定相应的安全措施和应急预案，以确保施工过程中的安全和稳定。

（三）吊装和倒装

吊装和倒装是模块式安装施工技术的核心环节，也是最具挑战性的部分。在吊装和倒装过程中，需要充分考虑现场环境和条件，制定相应的吊装和倒装方案，确保吊装和倒装过程的安全和稳定。在吊装和倒装时，需要注意以下几点。首先，需要充分评估现场吊装设备和条件，制定相应的吊装方案，确保吊装过程的稳定和安全。其次，需要确保吊装和倒装过程中的通讯和协调，保证吊装方向和角度的准确性和一致性。最后，需要制定相应的倒装方案，确保倒装过程的稳定和安全。在吊装和倒装过程中，还需要注意以下几个关键问题。首先，需要充分考虑风速和天气状况，避免在恶劣天气下进行吊装和倒装操作。其次，需要注意钢结构的受力情况，确保吊装和倒装过程中的钢结构不会发生变形或损坏。最后，需要制定相应的应急预案，以应对吊装和倒装过程中的突发事件。

（四）现场拼装和连接

现场拼装和连接是模块式安装施工技术的最后一步，也是钢结构完整性和稳定性的关键环节。在现场拼装和连接过程中，需要充分考虑钢结构的受力情况和施工安全，采取合适的拼装和连接方式，确保钢结构的完整性和稳定性。在现场拼装和连接时，需要注意以下几点。首先，需要充分考虑钢结构的受力情况和连接方式，采取合适的连接方式和方法，确保钢结构的稳定性和完整性。其次，需要注意施工安全，制定相应的安全措施和应急预案，以应对突发事件。最后，需要进行现场质量检查和验收，确保钢结构的质量和完整性符合设计要求和标准。

结论

综上所述，模块式安装施工技术是现代钢结构施工的一种重要技术手段，可以有效降低现场施工难度和风险，提高施工效率和质量。针对卡塔尔多哈“卡门”主跨钢结构的模块式安装施工技术，需要充分考虑吊装、预制化加工、现场拼装和连接等关键环节，制定相应的施工方案和安全措施，以确保施工的安全和稳定。同时，该技术还可以为类似项目的施工提供借鉴和参考，为钢结构施工的现代化和精细化发展做出贡献。

参考文献：

[1] 曾维迪. 悬挑钢结构模块式安装施工技术[J]. 建筑技术开发,2021,48(9):39-42.

[2] 魏钰,马德兆,丘先德. 罩棚钢结构模块化组合式临时支撑的设计与应用[J]. 江苏建筑,2022(5):22-24.

[3] 罗伟,王永生,邢义志,等. 某文旅项目超大型塑石假山钢结构施工技术[J]. 建筑施工,2021,43(3):404-406,416.

[4] 国舜绿建科技有限公司. 一种带短梁一体式钢结构模块化节点及装配式建筑:CN202120222468.0[P]. 2021-06-22.

[5] 李少龙. 大型悬挑钢结构关键施工技术研究[J]. 中国建筑金属结构,2023,44(1):114-116.

[6] 马建,叶创,夏文才. 大悬挑钢结构无支撑高空原位安装施工技术[J]. 钢结构,2021,36(4):26-31.

[7] 程思远,王云涛,姜欢欢. 大悬挑钢结构整体提升施工探讨[J]. 中国住宅设施,2022(6):163-165.

[8] 万炜凡. 大悬挑钢结构桁架层关键施工技术应用分析[J]. 建设科技,2021(9):102-104,108.张喜利 1979 男 汉族 辽宁朝阳人，中级工程师，研究生硕士学位、研究方向：建筑设备