大跨度空间钢结构施工技术和危险源检测技术研究

文／郑伟 上海二十冶建设有限公司 上海 201901

1.钢结构建筑具体优势

1.1 外部更加美观

以往传统钢筋混凝土建筑受建筑材料的限制，其造型过于单一。但钢结构建筑却能够满足建筑设计者奇思妙想的设计想法。钢结构建筑具有时代感，且其外观更容易得到大众喜爱与青睐。除此之外，钢结构建筑内部空间比较宽敞，管线的铺设并不会对钢结构建筑工程结构的效果造成影响。

1.2 可循环利用

不论是钢结构剩下的边角料，还是废弃钢材料，都能够循环再利用，这就能够减少对外界周边环境造成的污染，同时使用钢材料能够减少空气中的粉尘及杂物，不会对建筑周边环境产生不良影响。除此之外，钢结构具有独特特质，能够在负荷较大的建筑结构中广泛应用钢材料。

1.3 有效降低成本

钢结构材料能够通过标准化与规范化规模生产技术开展生产，缩短施工时间以及降低施工成本，保障钢材料能够循环利用，将原先钢材料进行拆分后进行合理运用，这样能降低钢结构施工成本及费用。除此之外，由于钢结构重量较轻，在处理过程中具有便捷性与全面性。

2.钢结构建筑施工技术特征

2.1 复杂性

建筑钢结构的广泛应用，钢结构施工技术愈发频繁，其施工质量管理极其复杂。钢结构施工质量问题的复杂性主要是由于导致钢结构质量问题的因素很多，而质量问题产生的原因也非常复杂。在面对这种情况时，施工人员在解决问题上往往会遇到较大的困难，不断增加建筑钢结构质量问题的复杂性。针对焊接裂缝而言，产生的原因不只是焊接材料的选择不当，也可能是焊接预热与后热不当。

2.2 可变性

建筑钢结构质量具有可变性，这就意味着建筑钢结构会不断出现推移问题，以及会因外界环境因素的影响而发生变化，使得钢结构质量缺陷问题日益突出。例如在应力的推动作用下，建筑钢结构并未存在裂纹情况，但在实际焊接过程中极其容易出现裂纹。所以，倘若长期以往超重与超载，必将导致建筑钢结构出现扭曲与变形状况，进而产生巨大的安全风险及隐患。

3.工业厂房钢结构工程施工流程和影响因素

当前，我国的工业厂房项目是逐层施工，为保障工业厂房的整体质量，施工单位在施工过程中需要保障各个环节的施工质量达到相应的质量标准，并重视了解工程施工技术要点，实现对于施工质量的优化。与此同时，还应该保障各个施工环节之间的科学连接，以此保障工业厂房的整体施工质量。除此之外，在进行工业厂房施工的过程中，因为施工周期相对较短、垂直施工难度较大以及施工环境较差等多种因素的影响，为保障施工顺利安全地进行，建筑企业需要聘用经验丰富且技术水平较高的施工团队。总而言之，通过对工业厂房项目施工情况的分析来看，如何提升工业厂房结构施工水平是当前影响我国建筑行业长远发展的关键内容之一。

3.1 工业厂房钢结构工程施工流程

在进行工业厂房钢结构施工的过程中，主要需要遵循着以下流程进行施工：构件质量验收——吊装施工——螺栓调整——焊接质量验收——压控钢板——螺栓施工。工业厂房的钢结构施工相对于其他施工环节来说具有较高的综合性，施工工序是非常复杂的，并且钢结构的整体性较强，一个环节的质量问题就会影响到整体施工质量，所以在进行钢结构建设施工的过程中，施工工作人员需要根据工业厂房施工的实际情况，详细分析可能会对施工质量与安全造成影响的各个条件，并合理利用与实施项目建设资源和施工技术，最大程度上保障工业厂房施工的安全开展。

与此同时，在施工的过程中还需要重视对各个环节开展的质量验收工作，保障钢结构工程各个环节的施工质量与相关标准一致，管理人员还需要加大对于高空作业环节的管理力度，确保在高空作业环节不会出现安全事故以及质量问题，避免为建筑企业带来不必要的经济损失。除此之外，还需要重视对于高强螺栓和焊接等环节的质量管理，保障钢结构材料的焊接、连接与施工设计一致，以此降低因构建连接不合理导致的施工质量问题，保障工业厂房施工的有序实施。

3.2 影响工业厂房钢结构工程施工的因素

与传统建筑项目施工相比，工业厂房由于修建高度比较高，所以在进行结构设计的过程中，钢结构是必要的组成结构。使用钢结构进行工业厂房施工，主要会受到场地条件、荷载传递以及施工技术水平等多方面因素的限制，特别是荷载传递与技术水平这两方面，若是荷载传递设计的不科学，就会导致钢结构的承载能力受到影响，无法承受工业厂房传递的荷载，最终影响到工业厂房的施工与使用安全。而施工人员钢结构施工技术水平也是影响钢结构施工质量的主要因素之一，若是钢结构设计科学合理，但是在实施的过程中存在着技术实施不规范或是技术应用错误等问题，就会导致钢结构施工无法通过质量验收，需要返工重建，不但影响到工业厂房项目施工进度，还会为建筑企业带来较大的经济损失。因此，在进行工业厂房钢结构施工的过程中，施工单位需要重视上述影响因素，避免对于钢结构施工质量与效率造成影响。

4.大跨度钢结构施工过程中常用施工技术及应用案例

4.1 高空散装法

高空散装法，从理论层面来解释，指将结构使用到的构件划分为多个小的散件，然后直接在高空设计位置上进行安装的方法。高空安装法在实际施工过程中主要利用两种方法，分别是悬挑法和支架法。其中，应用频率更高的方法是支架法，因为支架法更适合应用在节点比较多的网架结构上面。高空散装法有利也有弊，其优势是不需要借助大的起重设施，弊端是具体搭建过程中需要使用较多的材料。

4.2 整体吊装法

整体吊装法，是把原来分散的各个构件拼接到一起，用起重设备把拼接到一起的构件吊到指定位置上面，再安排安装。在当前实际应用中可以看出，整体吊装法多被应用到中等跨度的钢结构建筑中。与高空散装法不同的是，整体吊装法需要借助起重设备，而且在使用过程中对地面施工的影响更大。

4.3 分段吊装法

分段吊装法，是将每一施工层划分为若干个安装段。起重机在每一段内按柱、梁、板的顺序分次进行安装，直至该段的构件全部安装完毕，再转移到另一安装段去。待一层的所有构件安装完毕并最后固定后，再安装上一层的构件。

4.4 整体提升法

整体提升法，实施流程是先把起重装置放在主体构件的上方，在完成主体构件装配任务后再借助吊杆把装配好的主体构件提升到指定位置上面。整体提升法采取的是以小换大的策略，先利用较小的机械群体安装一个较大的构件框架。不仅能够合理减少整体吊装成本，还能够把主体结构中存在的附属部分同步起吊在合适的部位上面，例如电器管线、通风设备等。

4.5 高强螺栓施工技术

（1）大跨度钢结构螺栓进场后，应及时按照规范要求取样送检，送至有资质的检测单位检测，检测合格后方可使用。

（2）钢构件螺栓孔应确保螺栓能自由插入，如果因开孔位置错误，螺栓无法自由插入，不得采用气割扩孔，应与设计人员沟通制定方案，再按照方案施工。

（3）考虑钢构件应力因素，在安装高强度螺栓时应从中间向两侧进行，防止应力集中，影响整个结构体系安全。

（4）应采取初拧、终拧的顺序安装高强度螺栓，初拧时应在螺栓头上涂刷标记，防止漏拧和重复拧的现象，初拧采用小锤敲击检查，待终拧完成4h 后且24h 以内完成终拧扭矩检查。

（5）高强螺栓不同批号螺母、垫圈不能混用，同一批号的螺栓、螺母、垫圈应在同一个部位使用。

（6）高强度螺栓完成初拧和终拧检查后，应标记合格与不合格的螺栓，并按照事先制定的处理方案处理、改正不合格螺栓。

4.6 钢构件焊接施工技术

（1）钢构件焊接应制定焊接方案，在施焊前做好焊接工艺评定，合格后方可施焊。

（2）焊前应检查钢构件坡口尺寸、平整度、角度，焊接方法应得当，焊接人员应持证上岗，并严格检查焊接质量。

（3）一般钢构件焊接采用气体保护焊，防止氧化；焊接完成后，及时处理焊渣、焊瘤，并检查焊缝的宽度和厚度，严格控制焊接质量。

（4）可采用目测、尺量、超声波、射线探伤等方法检查钢构件焊缝。

4.7 屋架安装施工技术

（1）屋架安装时，应按照顺序先安装柱间山墙屋架，山墙屋架安装完成后，及时调整、固定屋架之间的水平系杆和支撑体系，并锁定支撑，确保体系稳定后，再安装其他屋架。

（2）安装钢架、檩条时应先进行校准，合格后方可拧紧螺栓。

（3）可采用全站仪或者经纬仪校正屋架，主要校正屋架的垂直度，在出现偏差时，可采用工具支撑进行纠偏。

（4）在安装檩条前，应保证钢屋架结构定位准确、安全，并采用拉杆调整檩条的平直度。

（5）整个钢屋架体系完工后，应严格检查油漆面层是否有擦伤，并对有擦伤部位进行补漆，检查所有螺栓的紧固程度，防止松动。

（6）钢屋架完工后，不得在其上面堆载材料，严格按照图纸要求施工，尤其在焊接时，不得私自增加钢板等作为焊接增强材料。

4.8 焊接阶段施工要点

钢结构焊接阶段需要注意以下几点：（1）在开始焊接之前，首先要立足实际需求来确定使用的材料，对焊接电压和电流进行调整。（2）焊接过程中要对钢结构变形情况予以高度关注，同时保证焊接处的清洁程度，为焊件的应用性能提供保障。（3）装配和检验过程中要确保钢结构的精密度。

5.大跨度空间钢结构危险源检测技术

5.1 检测方案

大跨度空间钢结构变形的主要因素是外部荷载和温度。在施工过程中控制变形量是硬性安全指标，可采用全站仪检测钢结构的变形量，保证钢结构的变形量在控制范围内，并在钢构件施工中受力较大的部位设置观测点，测得三维空间坐标方向的位移数值，计算后与标准值比较，确定其在标准值范围内方可施工，后续继续观察，若超出标准值范围较大需制定整改方案，杜绝安全隐患。

5.2 检测内容

大跨度空间钢结构需要注意检测受力较大部位的应力和变形量，做好钢结构变形量检测和钢构件震动加速度检测，控制施工环境温度、风速和钢构件温度。钢结构投入使用阶段，主要控制钢构件受力较大部位的变形量，这也是大跨度空间钢结构重点检测项目，务必引起重视。

5.3 主要危险源

（1）钢结构吊装作业过程中的危险因素

第一，在吊机进入现场之前没有进行严格的检查与试验，导致吊机没有检验合格的证明，一旦吊机存在安全隐患，将直接影响到整个施工过程的顺利开展；第二，用于起吊作业的钢丝绳质量与强度较差，导致安全系数降低，在进行一些体积较大、质量较高的材料吊装过程中可能会出现钢丝绳断裂的情况，导致重物高空坠落，对施工现场造成一定威胁；第三，吊机在正式作业之前没有进行稳定加固，再加上不合理的起吊点设计，可能出现吊机倾倒等危险现象；第四，就是警戒区的设计不合理或者范围不够大，导致施工人员可能误入危险区域内；第五，就是在施工现场中没有专业的指挥人员与安全监管人员，经常出现违规操作等行为，增加了施工现场的安全隐患。

（2）钢结构焊接过程中的危险因素

在钢结构焊接、涂料作业及消防管道安装等施工环节中，如果用电等重要操作的不合理也可能导致严重的危险事故出现。如在焊接钢结构过程中，氧气瓶与乙炔之间没有保持足够的安全距离，或者是距离明火区域过近，都有可能造成大范围的火灾发生；在消防管道安装或者涂料作业过程中，如果搭建的施工平台质量不足或者规范性不强，则十分容易出现坍塌等危险事故；在施工现场利用临时电架时，由于操作不够规范、电缆质量不高或者电缆接头部位没有合理的处理等原因，也可能导致施工现场发生严重的触电事故。

（3）基础施工过程中的危险因素

第一，就是基槽开发过程中在周围没有加设高质量的护栏，导致施工人员可能坠落到基槽当中；第二，受不合理的基槽开挖操作等原因，致使边坡出现坍塌的情况，对施工现场工作人员造成一定的生命威胁；第三，在混凝土与钢筋施工过程中，没有正确的搭设施工平台，没有规范的执行施工操作流程，导致施工人员可能会出现坠落等危险。第四，在安装预埋螺杆过程中，绑扎、焊接，发生触电危险因素。总的来说，在基础施工这一环节当中，存在各种各样的安全隐患，需要相关工作人员格外提起重视。

6.大跨度钢结构厂房危险源控制

6.1 吊装与稳固措施

钢结构的吊装分为两个方面，一方面是钢结构柱吊装；另一方面是钢结构梁吊装。虽然都钢结构吊装，但是两种吊装方法大不一样，需要根据工程的实际情况进行合理选择。钢结构的固定形式很多是采用增强结构的加强螺栓来稳定，同时结合高强度地脚螺栓来加强钢结构基础稳定性，所以，地脚螺栓的合理设计和地脚螺栓的位置的非常重要，按照设计方案图纸精准定位。通常施工经验可以看出，钢结构的加强地脚螺栓在结构固定过程中，严格要求位置精度，定位基准误差要严格控制在小于2mm，预埋的标高在位置误差要小于5mm。通过科学定位，加上先进仪器辅助，操作人员在预埋好螺栓之后需要严格的按照流程检查螺栓质量。一次定位审查后还要在浇筑混凝土工序完成后进行第二次位置核查。并在检查过程中实时调整，最终满足施工标准要求。

6.2 钢结构焊接

第一，焊接钢结构材料准备工作，要加固钢结构形态，避免摆动晃动等。焊接操作人员进行认真的焊接前准备工作，包含需要使用的各类材料和设备，对周围焊接环境进行了解，做好防护工作。第二，钢结构焊接操作人员的技能培训，提升焊接技术，从人员管理方面提升钢结构件的焊接质量。

6.3 安装过程中的安全管理

第一，必须要结合相关规定来制作和安装操作爬梯，还需要在起吊之前完成安装工作，从而方便施工人员的使用，同时要求操作爬梯的制作材料尽可能选用螺纹钢筋，从而加大阻力，降低施工人员滑落的概率；第二，结合具体要求搭建操作平台，操作平台在进行大型构件的焊接和安装作业中起到了不可替代的作用，因此为确保强度一般选择钢管材料进行搭建，要求长宽各在2m 左右。在操作台搭建过程中，需要注意梁与柱之间的紧密相连；第三，在安装梁与柱过程中，要求施工人员学会安全扶手绳的基础使用方法，从而起到更好的防护效果；第四，在安装梁与柱过程中，施工人员必须佩戴保护绳，避免在施工过程中意外坠楼。

结语：

综上所述，在最近几年中，中国经济社会发展，致使人口数量持续增加，建筑工程项目对钢结构施工技术有较高的要求，其发展与进步对中国经济社会发展起到重要影响作用。导致钢结构建筑工程存在质量问题的因素较多，各方面原因都极其复杂，其中钢结构施工工艺不符合标准以及管理不到位等问题极其严重，所以需要以施工管理技术为背景，高度重视与改善钢结构施工技术的应用，制定科学合理的施工管理体系，只有这样才能够保障钢结构施工技术完全满足当前建筑工程项目的建设要求。