浅谈大跨度悬挑钢结构制作与吊装施工

[关键词]大跨度悬挑钢结构 吊装施工 制作  

　　下文以采用钢筋混凝土框架结构的某工程项目为例，根据其特点，详细论述了施工难点及其解决思路，然后具体阐述了工程施工方法，进而保证了施工安全和质量，降低造价、节约成本，以便为类似工程提供借鉴经验。 

　　一、工程特点 

　　本工程特点包括：在地上的布局中，采用了钢板幕墙、钢筋混凝土结构、玻璃幕墙和钢结构等多种结构；此工程属于群体工程，具有单层面积大、层数少的特点，且需处理、协调成本与进度、质量、安全之间的关系；相关管理协调的工作量较大，且协调分包单位的难度较大；具有齐全、完善的专业系统，且其具有较强的信息化和智能化特点。 

　　二、工程施工难点及其解决思路 

　　1、工程项目的施工难点 

　　本工程钢结构的第一层高度为5.3m，第二层高度为4.8m，沿着第三层和第四层进行外挑，悬挑桁架和室外地坪之间的最高距离为10.08m，而总的钢结构高度为14.85m，而其西侧和北侧具有10.5m的悬挑长度，南侧和东侧具有7m的悬挑长度。 

　　本工程由4根钢板箱形柱组成了垂直受力构件，利用工厂分段的加工方法，并在施工现场进行连接。其中每根柱子的四个主桁架都与柱子同时相贯，且相贯端口非常繁琐、复杂，而受力构造同样复杂，另外，其焊接、加工和组拼的难度也非常大，并有较高的精度要求。 

　　本工程施工中，很难对钢结构进行焊接、吊装和拼接。此工程由24榀桁架共同组成，且每榀桁架都含有很多个H型钢，并通过焊接的方式用连接板将腹杆和主梁连接在一起。此外，此工程的悬挑梁为主桁架，且主桁架悬挑梁端口紧接着次桁架，而存在于钢结构柱上面的牛腿预接件和各悬挑梁就是在次桁架上依次进行连接，从而形成一个整体骨架，其中的连接点首先利用高强螺栓进行连接，并在调整后，统一进行焊接。另外，楼层之间用H型钢梁和主梁进行连接，尔后以支模浇筑的方式对钢筋混凝土进行浇筑。 

　　本工程首层楼板的范围包括其三层内廊局部、东侧以及南侧楼板，且首层楼板具有-0.5m的标高，而楼板和悬挑之间的净距离为9.95m，因而施工场地过于狭小，且需要复杂的施工工艺，其拼接和吊装难度也相对较大。 

　　2、相关的解决思路 

　　（1）施工现场拼接 

　　此工程通过高空分榀拼装的方法进行钢结构施工，首先根据预定吊装顺序进行第一次拼装，然后根据既定顺序对各个桁架依次进行吊装，进而将所有构件共同拼装成一个整体。其中试吊装要在保证安全，确保施工人员、吊装设备和相关设施全部到位，且气候许可的情况下进行，同时调离主桁架至平台的500mm处，若被吊桁架无异常、无摆动、安全，方可开始吊升；一定要平稳、匀速、缓慢的吊升，且吊索要保持垂直，以防产生外拉力；在吊装就位之后，要使用经纬仪核实其垂直度和轴线，进而用高强螺栓进行固定；吊装次桁架就位时，采用塔式起重机实施，并将其与主桁架进行焊接，整体检查安全、稳定后，对下榀桁架依次进行吊装，以形成完整的空间桁架体系，另外，需拉线检查桁架两端，同时调整其起拱的高度，并以找正等的方式进行细部调整，然后临时将其固定，确保其垂直度和轴线在经纬仪核查中符合要求之后，使用高强螺栓实施定位连接。此外，在验收焊缝合格后，浇筑混凝土楼板，直至符合拆模条件，方可整体进行卸载落位。 

　　（2）焊接 

　　若想有效平顶焊接工艺，一定要根据预定的工艺评定参数进行试焊试件，若其符合外观检查、工艺性能检测、超声波无损探伤以及机械性能等要求，那么此工程的焊接方法及其工艺参数就被确定下来。 

　　实施焊接时，应确保焊接部位的表面无油污、干燥、无锈蚀和清洁，并事先检查错口量、坡口角度、间隙以及钝边，保证其符合施工验收规范和设计要求。而进行焊接时，必须由中间节点向两端节点逐渐扩展的顺序进行，促使桁架一直保持自由伸张的状况，以防焊接收缩导致累积在一端而造成的尺寸误差，与此同时，要确定好预留的偏差值，以便有效控制焊接收缩形成的内应力。焊接同一个构件时，必能同时焊接其两端，一定要依次进行焊接。若确定的焊接顺利非常合理，就可尽量减少或杜绝焊接裂缝和焊接变形等情况的发生。 

　　焊接施工结束后，要根据相关规范规定严格检查验收焊缝质量：第一，观察检测出厂构件，同时根据相关规范要求实施超声波测试，以此发现焊接部分的不连续、分层或夹杂物等情况。第二，若焊接过程中出现裂缝，一定要通过PT或者MT的方法确定其走向和长度，并提交给监理进行备案，然后使用碳刨刨除或者除去其50mm的两端长度，尔后补焊；若焊缝咬边超标、尺寸不足或凹陷，必须要补焊；若焊接时出现焊瘤或焊缝过溢，则需用碳刨刨除，或者用砂轮打磨。第三，若构件焊接中发生变形，可通过火焰加热法矫正，但低合金钢不能超过850℃的加热温度，切记不可用水急冷。 

　　（3）工程施工的关键因素 

　　工程施工中，一定要确保各相关部门紧密配合，并根据专家论证确定的相关施工方案实施。 

　　由于施工种存在搭设大荷载、大跨度承重支撑架，拼装平台过高，拼接、吊装大型构件等难点，因而要有效控制施工过程，并利用电子设备或计算机系统严密控制和监测承重架的拼接、吊装过程中出现的四柱侧桁架同步及变形等情况，一旦发现异常，需及时调整。此外，由于搭设的大型起重机的高度较高，且其需承受较大的荷载，因而需合理处理细部节点。而使用大型起重机时，也应根据进度计划统筹安排使用情况，以确保其在进出次数降至最少的基础上，实现连续作业的最佳效果，以便降低租赁费用。 

　　（4）施工质量要求 

　　为保证施工质量，应做到：确保所有原材料都有检验报告和出厂合格证；使用全熔透的方式进行焊接时，一定要为焊接缝开坡口，并剔除不符合标准的部分进行重焊；摩擦型高强螺栓的安装过程中，对于其穿孔，不能破坏喷砂的摩擦面，也不能气割扩孔或强行敲打；安装好柱后，必须要在顶部加盖板，避免杂物或雨水进入。 

　　三、工程施工方法 

　　工程项目施工中，为保证施工安全，需做到：吊装桁架就位后，相关作业人员一定要注意卸钩安全，因而在吊装前，需要在最上层的承重脚手架上铺置安全网，同时将其牢固的与架体相连；高处作业的施工人员，一定要将双保险的安全带系稳，并穿戴防滑鞋和安全帽；吊装每榀桁架就位后，需临时将其与托座底板进行焊接，以避免其在风力的影响下倾斜、颠覆，直至将所有桁架连接为一个整体后，方可解除临时固定；实现设计计算好吊装所用的滑轮组、设备、预埋件、构架、绳索以及螺栓等，并在制作中逐一进行检查验收，特别是焊缝，需要逐件检查其质量、长度和高度；吊装时，应先试吊，并严格检查吊车刹车的灵敏度、可靠性以及各受力部位，进而经过批准后，开始正式起吊；起吊时，应统一行动和指挥，并在试吊前明确分工和职责，然后再根据试吊经验明确分工和责任，确保检查无误后，开始正式起吊；为每位焊工配置安全绳，以便吊送相关的配用物品，并增设全新的双保险安全带，严禁焊接人员私自卸开安全带；为高空焊接人员配备防火罩，以防烧坏安全网。 

　　结语 

　　由上可知，此工程的施工效果、进度及质量相对较好，且都达到了预期目标，进而维护了施工企业的信誉和社会地位，并推动着大跨度悬挑钢结构工程的发展。 

　　参考文献 

　　[1] 戴连双，房连生.大跨度悬挑钢结构制作与吊装施工[J].工程质量A版，2011，29（9）：53-56. 

　　[2] 蔺胜苏.大跨度悬挑钢结构制作与吊装施工[J].城市建设理论研究（电子版），2012，（3）. 

　　[3] 尹卫泽，李庆刚，彭永锋等.深圳北站钢结构构件制作及安装技术[C].//第三届全国钢结构工程技术交流会论文集.2010：116-120.