多层钢结构安装施工技术的应用

赵 玉 明

(山西三建集团有限公司，山西 长治　046000)

1　工程简介

晋城市科技研发基地(科技企业孵化器)中试车间及中试车间地下室工程，位于晋城市经济开发区茶元村，金鼎路与规划顺安街交汇处的西南侧。建筑面积14 042.39 m2，建筑长138.1 m，建筑总宽71.2 m。地下室钢筋混凝土框剪结构，局部有型钢柱，1层～3层为钢结构,建筑高度22.0 m。型钢框架柱、框架梁、次梁及幕墙外围钢板采用Q345-B。楼板为0.75 mm厚镀锌压型钢板，钢梁接口、钢梁与柱牛腿接口采用高强螺栓连接，钢柱接口采用二氧化碳一级坡口保护焊。

本工程钢结构施工高度大，钢柱吊装就位后，先将钢柱端部连接板初步固定，再进行微调整，控制其垂直度偏差，然后焊接固定；钢梁吊装缓慢进行，设置两根安全绳进行控制，避免与钢柱、钢梁碰撞；柱梁安装完成后进行压型钢板铺设。

工程施工分四个施工区域，安装顺序从一区到四区依次进行，每区从1层安装到3层后再进行下一区安装。

钢结构施工以每4根柱为一单元进行划分，安装顺序：钢柱→主梁→次梁依次分区进行安装，在安装钢柱后及时安装主钢梁，形成框架结构。同一节柱中平面位置相同的钢梁在安装时遵循从下向上的原则。钢结构工程施工中包括构件安装、校正、焊接及压型板安装等主要工序，其中构件安装工序为重点、难点，各个工序要保持合理的施工时间及作业面，形成连续流水作业。

2　施工关键点分析

从人、材、机、法、环五个因素进行全面分析。

2.1　人的因素

1)现场管理人员认真熟悉图纸和相应的规范标准，明确本工程的质量要求，研究确定施工工艺，准确把握工程的特殊性，对所有有关施工安装人员、司机、信号工并进行技术安全交底及入场教育。

2)安装人员在吊装前，认真按技术施工方案清点构件数量，检查核对构件质量。按方案确定的构件进行加工、运输、进场、堆放，按进度计划有序进行，以保工期目标。

3)技术人员、施工人员以及各工种工人都要有对应的资格证，且资格证均应在有效期内，关键岗位还要现场考核，保证操作人员全部合格。

4)质量、安全员、班组长每天对现场施工人员进行班前质量、安全教育，提高施工人员的质量和安全意识。

2.2　材料因素

钢结构构件在专业工厂数控机床下料，打孔，自动电焊机焊接，制作精度高。且制作完成后，项目管理人员到厂家进行验收，符合要求后打包装车运至施工现场。进场前建设、监理与施工单位三方共同验收，合格后按吊装顺序运至现场分类堆放。应当引起重视的是构件的装卸、运输及堆放对构件的损坏。

1)构件的装卸、运输。

a.在装卸、运输过程中采用方木及安全绳进行捆绑保护大型构件。小型构件如斜撑、角撑、压型小钢板、加强钢板等数量多、易变形的要整装打包装箱，并标明区间号、标高号，避免混乱。

b.运输构件按吊装先后顺序发运，编号配套供应，保证施工顺利。

c.构件按大小顺序对称装车，并把构件固定在车上，防止失稳，卸车时也对称卸车。

d.为防止构件变形，主要构件和次要构件一起运输时，重型构件放下边，轻的次要构件放上边。

e.不稳定构件采用支架固定，保证平衡。构件在运输过程中必须放置垫木，并注意固定钢丝绳不能与构件直接接触，应放垫木、垫套，防止构件变形和割断钢丝绳。

2)现场堆放。

a.本工程的构件不在现场堆放，尽可能直接吊装。

b.如果非得在现场堆放，也要选择承载力满足要求的梁上进行堆放。并在吊车的回转半径内，且不得双层堆放，构件下设置垫木。

2.3　机械因素

机械因素指吊装机械，选用合适的、安全的、适合现场环境的吊装机械。

1)吊装机械的选择：吊装机械有汽车吊、塔吊、卷扬机配合桅杆土法吊装等方法，多层钢结构吊装采用汽车吊吊装，但应根据现场场地条件、最大起重量(最大构件重量)、风荷载、经济性等因素，并通过计算选择出最合理吨位的汽车吊。

2)构件吊装前检查所有机械，保证各种机械运转正常，不出现故障，确保吊装顺利有序进行，以免机械出故障对生产、安全、技术、工期等产生影响。

2.4　方法因素

方法因素指好的、适合现场环境的多层钢结构安装施工方案。

对吊装构件的起吊点位置进行计算确定，并用记号笔进行标记，起吊时构件两端设置安全绳，用以辅助控制构件移动方向，起吊过程中避免与已安装构件发生碰撞。

2.5　环境因素

环境因素指的是现场条件对钢结构构件安装产生的影响：

1)风荷载。

a.根据气象条件选择适合的天气时段进行施工，如工地春季上午风小，下午3点以后风大，尽量在下午3点前进行吊装作业。其他时段可以进行其他工序的工作；

b.吊装时，臂在满足要求的情况下不要多伸长，臂越长受风荷载影响越大；

c.选择吊车时，考虑30%的风荷载富余量。

2)现场楼板承载力。

a.减少力。在钢结构二次深化设计中，在满足要求的情况下减小构件的尺寸，从而达到减少力的效果；

b.增大受力面积。在楼板上铺设钢板及工字钢梁把荷载直接传递至能满足要求的梁。

3)吊车的行进线路。

优先选择承载力满足要求的路线作为吊车通行道路，如不满足可以在已选路线的楼板下用钢管进行加固。

4)楼板后浇带等不利位置。

在吊车的行驶线路上，采取架桥的方法(通过钢梁等传力方法把荷载直接传递至主梁上)满足要求。

3　施工工艺及特点

工艺流程：准备工作→放线及验线→安装预埋螺栓→安装底层柱→灌浆料灌浆(底层柱底)→底层梁→上层柱、梁→焊接→超声波探伤→高强螺栓初拧、终拧→压型钢板栓钉连接。

吊装时根据构件重心确定吊点。由于钢柱垂直安装，重心对吊装影响不大，吊装采用卡环吊装。平台梁、结构横梁、压型钢板均匀对称，重心在构件中心水平安装，钢丝绳绑扎在中心两侧对称位置上。

3.1　钢柱安装

1)柱身弹线。

上层钢柱吊装前，由专业监理和项目技术人员共同对应设计图纸进行钢柱相关参数进行核对检查，符合要求后，标识其安装中心线及标高线。

2)钢柱吊装前期工作。

吊装钢柱前，先安装好起吊索具、然后把操作平台、上人梯、溜绳及防坠器等按方案要求固定在钢柱上。按设计好的起吊点起吊、就位(见图1)。

3)钢柱吊装。

a.吊装前对所有用具进行检查，如吊索、卡环等，在钢柱临时连接耳板上挂好缆风绳并固定好，在钢柱两侧焊接吊耳。

b.钢柱柱脚板上表面的就位标高必须按规范严格控制好。若存在偏差用地脚螺帽垫片进行调整，调整就位后，用高强无收缩灌浆料灌浆，注意一定要灌实。

c.钢柱起吊时(见图2)，边起钩，边转臂，钢柱要垂直吊离地面。钢柱起吊到就位位置200 mm时，要使钢柱平稳，通过细微调整使其对准螺栓孔，然后再慢慢落下。用角尺检查钢柱的定位轴线与基础定位轴线重合度，安装并调整地脚螺栓。

d.钢柱固定后，作业人员通过钢柱上的爬梯将柱头挂钩摘下。在吊装过程中，吊车缓慢上升和降落，保证作业人员人身安全。首层柱误差要尽可能的小，才能保证上面柱的精度。

3.2　钢梁吊装

1)吊装前检查钢梁起吊的起拱方向，方向朝上。

2)检查钢梁的安全绳安全后再起吊，梁与柱连接所用高强螺栓及盖板装入工具袋内，挂在梁两端，与钢梁同时起吊。安全绳待钢梁与柱可靠连接后拆除。

3)钢柱的分节位置为楼面表高向上1 m，竖向的构件吊装顺序由下向上逐节进行。

吊装顺序：先安钢柱→测量校正→钢梁就位→螺栓初拧→钢梁安装→测量校正→螺栓终拧→次梁安装→螺栓拧紧→散铺上层压型钢板与栓钉焊接→上层边沿、洞口封板→边沿、洞口封板→钢梯、平台吊装→楼盖钢筋混凝土楼板施工。

3.3　构件校对

1)为确保钢柱垂直度偏差在规范允许内，采用在钢柱的纵横两个轴线上同时测量，用千斤顶进行校对调整。

2)钢柱垂直度控制。

首层钢柱在安装前应控制好柱底标高，有偏差的用垫板调整。第二节钢柱安装时要复测第一节的柱顶标高，符合规范要求后用连接板及螺栓固定好钢柱再指挥吊车落钩。复测柱顶标高前在柱体两侧挂上磁力线锤来测量钢柱的垂直度，用千斤顶校正垂直度然后再测标高，反复几次无误后达规范要求。

3)钢柱轴线控制。

以每一节柱为单元，将原始控制点引到安装楼面上，弹出钢柱的轴线测量点作为钢柱的校正基准，在每节钢柱安装前都要校核上一节柱的轴线偏差值，在下一节安装时及时调整。调整以轴线控制线基准线为准。

4)校正时外侧柱柱顶以向外侧倾斜2 mm～3 mm。焊接过程中进行抽样轴线变化观察，并相应调整焊接顺序。焊接时在柱两侧挂磁力线锤，测定焊接过程中的轴线变化，并作相应焊接顺序调整。

3.4　高强螺栓施工

1)框架四周边螺栓向结构内穿入安装，内部螺栓贯入方向按设计要求进行贯入。同一个节点的穿入方向应一致。

2)高强螺栓在同一层进行施工时，按先施工主梁，后施工次梁的顺序。同一节点应从中心向四周施工。贯高强螺栓前。应用四枚冲钉将栓孔与连接板孔对正，待冲钉能够自由通过后再贯入高强螺栓。禁止用电动铰刀扩孔。

3.5　钢结构焊接

1)本工程建筑面积大，钢结构现场连接节点多、焊接量大，箱型柱—柱采用全熔透，梁—柱翼缘抗弯连接。综合考虑焊接效率和操作难度，现场焊接采用CO2气体保护焊(GMAW)，立焊采用焊材为E501T-1药芯CO2气体保护焊。施工时采用小角度坡口进行焊接，坡口呈V形。为保证焊接质量减少钢材的收缩量要尽量采用窄间隙单面坡口焊接工艺。

2)工人施焊前要对以下内容进行检查：螺栓是否终拧，坡口、间隙、钝边是否符合设计要求等，如有严重错误，按方案重新进行补焊。

3)箱型柱接头焊接。

a.箱型柱接头焊接应由两名配合默契的熟练焊工从相对应的位置同时匀速进行焊接，一个柱接头必须连续焊完。全部焊接完成后割掉上下柱连接耳板，保留5 mm。第一遍从柱边5 cm处起焊，第二遍从离第一遍5 cm处起焊，第三遍从离第二遍5 cm处起焊，依此类推。两相对边的焊缝首次焊接的3层，焊完一个3层，清理焊缝表面后，转90°焊另两个相对边的焊缝。如此循环直至焊满整个柱接头的焊缝为止(见图3)。

b.拐角处放慢焊条移动速度，焊成方角。盖面层也放慢焊接速度，并将电流调小，以达到焊缝美观的效果。焊接完成后，焊缝两侧10 cm用磨光机打磨干净，以备探伤。

4　结语

通过本工程多层钢结构安装施工技术的实践应用，现总结如下：

1)钢结构工程自重轻，可靠性好，抗震动性好，造价低；

2)钢结构工程现场装配化水平高，施工快，工期短，使用劳动力少，也大大降低了劳动强度；

3)钢结构施工现场污染少，以后易解，回收率高，能重复利用，实现了资源可循环利用；

4)通过本工程的施工，我们总结形成了一套钢结构安装施工工艺，纳入本企业施工工艺标准目录，为今后大面推广施工提供了借鉴。