整体预拼吊装技术在大跨度空间钢结构施工中的应用

李保强

（东华工程科技股份有限公司，安徽合肥 230024）

1.概述

1.1 项目地理位置概况

项目位于天山北麓、准噶尔盆地南缘，区内受南北向主压应力作用，形成东西向展布的北天山纬向构造体系。场地地形大体呈南高北低、东高西低，地面基本平坦，高差起伏不大。绝对高程423.07m～426.16m，最大高差3.13m。

1.2 工程概况

某项目包装单元成品库设计采用钢结构，结构型式为门式刚架。刚架梁、柱及节点板采用Q355B系杆、檩条等的连接板及加劲板材质同被连接件。高强螺栓均采用10.9级。摩擦型连接高强螺栓结合面不得涂漆，采用抛丸处理法。普通螺栓采用C级螺栓，其性能等级为4.6级[1]。

2.钢结构预拼吊装技术应用

2.1 总体施工工艺

每条轴线在安装过程中，先安装立柱，立柱完成两轴安装以后及时安装钢柱间刚性系杆，调整钢柱的垂直度，最后安装钢梁和钢梁间的连接构件，使钢结构尽快形成稳定的整体。后续每安装一轴及时将钢柱间刚性系杆安装完成，调整好立柱的垂直度，然后安装钢梁和钢梁间的连接构件，保证钢结构的整体稳定性。特别说明的是，进行钢梁连接构件和屋面板安装等高处作业时，施工跨的钢梁之间必须挂设安全防护网，保证施工安全[2]。

2.2 钢结构安装准备

2.2.1 施工准备

安装前对用于安装定位的基础支座面标高、基础中轴线和地脚螺栓的标高，测量螺栓的位置，做好检查记录，超过允许偏差时进行技术处理。

钢柱基础的混凝土强度满足设计要求，基础分层回填。锚固螺栓的垂直度、外露长度和螺纹长度应符合设计标准。螺纹齿没有损坏，螺母可以正确拧紧。检查起重机械和起重工具。钢丝绳、滑轮、紧固件等符合使用要求，脚手架或工作平台按照施工组织的设计要求设置。在吊装钢构件前，必须清除钢构件表面的油污、沉积物、灰尘等杂质。现场准备部分钢板，用于调整钢柱的高度。

2.2.2 起重吊装准备

（1）钢丝绳选用。根据钢丝绳标准YB/T5343-2015，选用直径符合吊装重量要求的合成纤维芯钢丝绳。对起吊用钢丝绳进行检查，钢丝绳应无断股、断丝、断线问题，无死弯、结扣等质量隐患的钢丝绳方可用于现场起吊，否则不得使用。

（2）牵引绳使用。牵引绳材质为麻绳或塑料绳，绳径#8m～12mm，长度为5m～8m，牵引绳要专人保管，经常检查，确保安全有效，如磨损超过安全范围的要及时更换。

吊物起吊前，将牵引绳挂好在吊物的一端，吊物吊起后由指定指挥者牵绳掌握操纵吊物方向以适应装卸目标，操作时，牵引绳要保持拉紧，确保能操纵吊物方向，操纵的司索工要与吊物保持安全距离。根据安全作业需要调整吊物方向。

吊绳到达目标上空下降到一定高度而牵引绳无法安全操作时，应放开牵引绳，改用拉钩操作。

吊物放下后，先解开牵引绳后再由吊机拉出吊索。

2.3 钢柱安装

（1）吊装前准备。钢柱吊装前先将地脚螺栓表面清理干净，然后用水准仪把调节螺母调至设计标高，吊装钢柱采用调节螺母调平至准确设计标高。把钢柱按编号分别运至安装位置。钢柱吊装前再次检查柱的各种基准点、中心线、吊（捆扎）点以及表面是否有损坏和污垢，确认无误后开始捆扎和吊装。

（2）试吊。钢柱的吊装由具有资质的人员操作，准备工作完成后必须先进行试吊，先整体提升量100mm～200mm时停止提升，此时检查索具的强度、起重机的稳定性和钢柱的垂直度。施工人员一定要分工明确，测量、吊装、紧固螺母等器具要齐全，起重机、指挥、对位、绑扎和现场施工质量安全人员要各尽其责。在施工过程中，闲杂人员不得靠近吊装现场。

（3）吊装就位。钢柱的提升采用旋转法和滑动法。在滑动提升时，在钢柱的底部放置滑动板或滚动杆。采用旋转法提升时，即将运到现场钢柱绑扎好后，起重设备边起钩边回转，使钢柱绕柱脚边旋转边提升。起吊可采用正吊和斜吊的方式，正吊法安装方便，采用斜吊法可降低吊钩的提升高度。钢柱安装前，测量钢柱牛腿面高程，然后计算柱底座和基础面高程，并适当调整支撑面。钢柱的提升点位于柱的重心。在安装钢柱时，应将吊起的立柱缓慢降低到基础上方，以避免与地脚螺栓的沉重冲击和碰撞。到位后，操作人员在柱底板预留螺孔内安装好地脚螺栓，并对柱脚适当调整，使柱中心线与基础十字线对齐。校准立柱时，先校正立柱的标高，再校正立柱脚的轴线，最后校正立柱的垂直度。钢柱的安装和校正应根据温差和阳光等因素进行。立柱垂直度调整完毕后，应及时将立柱底部与基础之间的连接部分进行灌浆处理，以保证立柱的稳定。

2.4 柱间刚性系杆安装

对于柱间刚性系杆的安装，为确保施工安全性，钢柱安装后即进行系梁的施工，待系杆完成后再安装钢梁。在施工过程中，不得因系杆安装有难度而随意切割构件。现场先找出原因，采取应对措施进行处理。否则，必须由设计人员给出处理方案。

2.5 钢梁拼装

钢梁安装前进行拼装，一般采用卧式和立式拼装两种拼装方式进行多节钢梁的拼装，根据现场具体情况选择。采用卧式拼装方式时，应将钢梁用轨道木找平调直，使拼装缝对齐，穿好临时螺栓，并检查成型构件的尺寸。合格后再拧入高强螺栓。组装后测量钢梁的实际长度是否符合设计要求。立式竖向拼装时，钢梁起脊处应垫踏板或支架。支撑点高度以屋架起坡度高度为准。组装时，构件临时固定在支架上，每个构件的中心位于同一铅垂面上。对齐接点，插入临时螺栓，成型后检查构件尺寸，合格后拧入高强螺栓。

2.6 钢梁安装

（1）安装顺序及要求。先由山墙附近有柱间支撑的钢架开始进行钢梁的安装，从建筑物的一端向另一端依次进行，安装过程中采取扩大拼装和综合安装的方式，并减小累积误差产生的影响。吊点严格绑扎后再进行钢架起吊，采用四点法进行吊装。吊装时确保钢梁不产生变形，钢梁在提升过程中保持水平，便于高空定位安装。

（2）吊装。吊装前备好高强度螺栓。梁与梁和柱与梁的连接采用高强度螺栓。梁柱连接处的摩擦面应平整、干燥，不得有油泥等附着物。安装前，应对接触摩擦面进行处理，以满足安装规范的要求。钢梁吊装时，应先进行试吊，当起吊高度达到100mm～200mm时，停止起吊，检查索具的牢固性和起重机的稳定性。确认无误后，可指示起重机缓慢提升。当梁连接板靠近柱连接板时，根据操作人员的安装需要，指示起重机停止上升和移动。操作员首先在一端使用撬棍将柱板连接到梁板。螺栓孔插入后，稳定后易于与高强度螺栓连接。螺栓一端用螺栓固定后，不应拧紧，待另一端与柱梁板吻合且插入高强度螺栓后，即可将两端螺栓拧紧平整。

2.7 钢联系构件的安装

主体构件安装完成后再进行联系构件的安装固定，且主体构件不得在联系构件安装完成前承受设计荷载。在进行屋盖综合吊装时同步进行屋架系统联系构件的安装，联系构件须在屋面安装前固定完毕。钢联系杆构件节点处需要焊接切割作业的，待作业完成后再进行屋面系统安装。联系构件安装完毕后必须进行检查，发现已变形或连接困难的构件现场纠正，无问题后再固定联系构件。

2.8 屋面檩条系统安装

钢结构主体在柱间支撑、水平支撑和刚性支撑（系件）安装完毕，并进行调校后再进行屋面檩条的安装。安装时先进行檩托的焊接，根据图纸所示尺寸在钢梁上画好直线，施焊时注意不同轴线的同一位置檩条标高在同一直线上，同时确保檩条与钢梁（柱）保持垂直。焊接完成后，将药渣清理干净，并对焊缝外观质量进行目测检查，合格后再涂两遍防锈底漆和面漆[3]。

檩条安装完毕及时进行拉条的安装，拉条位于檩条间，对檩条的稳定具有重要作用。拉条安装时每端在檩条两面的螺母均要拧紧，使其处于受力绷直状态。

2.9 屋面压型钢板安装

（1）检查清理。屋面采用成品岩棉金属夹芯板，材料进场后即进行验收，验收合格方可使用，验收时对其外观质量检查，表面不得出现油污、划伤和裂纹等缺陷，同时需要检查产品出厂合格证和检测报告，对于达不到设计要求的现场禁止使用。

（2）安装准备。屋面板安装前对钢结构整体进行检查，确保其焊接、节点、螺栓、油漆等工程是否完善，钢檩条平整度等。按设计使用紧线器拉钢丝线测放出屋面轴线控制线的数量和位置。弹线完毕，在有构件的位置处进行拉线检查，对于高低差大于8mm 以上的点进行处理。

（3）夹芯板安装。1）吊装。夹芯板吊装采用25t汽车吊进行，最大起吊数量不超过2块，吊装过程中注意保护板材表面镀层。2）安装。夹芯板安装时分2个班组同时进行，夹芯板吊装时注意板肋条一面向上，母肋调整至安装屋面的一侧，安装时注意将板束放置于檩条支座附件，不应放置于跨中。

进行第一块板安装应注意夹芯板的定位方向，板长方向与檩条保持垂直。当第一块钢板就位并固定后，沿着屋脊拉一根细钢丝绳。该钢丝绳是起固定作用，可加快后续夹芯板安装同时用于校核。然后在安装过程中，应随时检查固定屋面板。当安装达到每个跨度的一半时，还必须测量固定屋顶顶部和底部与未装配屋顶边缘之间的距离。通过这种方式来确定已安装夹芯板是否与轴平行。如果需要调整，应在后续板安装时进行微调，直到所有夹芯板与轴线平行。

（4）屋面板与檩条连接。将相邻一块板的边缘与前一块板的边缘对应压紧，在每个檩条相应的板材搭接处安装支架，支架与檩条固定之后再对支架连接部位进行调整。

（5）屋面板的搭接。屋面板采用自攻螺钉连接进行长度方向的搭接，采用密封胶条及密封胶对连接处进行处理防止渗漏，接缝确保严密、顺直。

（6）采光板安装。采光板与屋面面板间连接，采用螺栓、密封胶条。另外在采光板两侧各加一固定板，用于固定采光板与相邻屋面板，用自攻螺钉固定，采光板与上下2张板的压紧顺序依照屋面坡度方向。在采光板上部设置不锈钢分水岭。

（7）成品保护。金属夹芯板垂直、水平运输时需安放牢固，禁止拖滑夹芯板。在屋面面板上面必须及时清理杂物，避免工具、配件坠地，造成板面漆膜损坏。夹芯板的堆放场地应平坦、坚实，不得有积水。夹芯板堆放高度不得超过2m，分层堆放时，从底层起每隔300mm～500mm加放垫木，以免水淋湿积水后表层形成污点。

2.10 操作平台设置

钢结构安装时现场设置工人操作平台，操作平台采用可移动式，可移动平台采用拼接连接方式，底部安装移动滑轮，操作平台拼接缝之间采用14号铁丝固定牢固。由于钢结构安装高度较好，为便于操作平台移动，地面先要进行混凝土硬化处理，同时操作平台四周设置抛撑，保证操作平台的稳定性。

2.11 生命绳设置

生命绳采用一根φ12mm以上的钢丝绳，钢丝绳每端用3～4个卡扣固定在钢柱上，工人吊装作业时必须把安全绳挂在生命绳上，作业时安全绳须高挂低用，现场作业时高出作业面即可，当受作业环境限制时应确保安全绳固定牢固。

3.施工质量控制

（1）防腐。钢结构连接处焊缝须无焊渣、油污，除锈合格后方可涂刷涂料。构件的补刷漆按涂装工艺要求分层补刷。涂层干漆膜厚度应符合设计要求或施工规范的规定。

（2）检查验收。钢架安装后先检查现场连接部位的质量。钢架安装质量主要检查钢柱基准点标高，柱脚底座中心线对定位轴线偏移，柱垂直度；檩条的间距、弯曲矢高。钢架安装的允许偏差必须保证在规定范围内以保证符合设计受力状态及整体稳定性要求。钢架支座的标高轴线位移跨中挠度，经测量做出记录。

（3）垂直度偏差控制。钢柱吊装就位到支撑架上后，确定柱身方向正确，在测量人员的测量监视下，利用 斜铁、缆风绳、倒链等对柱顶标高偏差、柱身垂直度偏差、轴线偏差以及进行校正。使用全站仪观测在钢柱顶部相应控制点的坐标值并进行校正。

钢柱垂直度校正是在柱身相互垂直的2个方向用经纬仪照准钢柱柱顶侧面中心点，然后比较该中心点的投影点与柱底处该点所对应柱侧面中心点的差值，即为钢柱此方向垂直度的偏差值。其值应≤H/1000且绝对偏差≤±10mm。结合类似工程经验，拟定内部控制目标：≤8mm。当视线不通时，可将仪器架设在偏离其所在的轴线位置，但偏离的角度不应大于15°。

4.结语

近几年，钢结构在国内飞速发展，本文以实体项目为例，介绍了大跨度空钢结构安装施工工艺，并总结施工过程中质量和安全控制要点，该工艺对类似工程施工具有可借鉴性。