大跨度钢结构厂房吊装施工方案及质量控制分析

2023-09-17张佩先

城市建设理论研究（电子版） 2023年24期

张佩先

中国二冶集团湖南分公司湖南长沙 410000

近年来，随着我国社会经济的高速发展，厂房工程项目也随之增多，规模不断地扩大，钢结构已经成为厂房工程结构设计中的主流形式，有着极大的优势，需要予以高度重视，不容忽视。大跨度钢结构厂房施工并不是一项简单的工作，其涉及到多方面内容，具有一定的复杂性，要实施系统化管控。应当根据实际情况来制定适宜的施工方案，把控好每一项施工工序，不可忽视细节部分的处理，以保障大跨度钢结构厂房吊装施工质量。与此同时，还应当采取有效的质量措施来加以把控，引入先进技术，使用现代化设备，促进大跨度钢结构厂房工程的可持续发展。

1 大跨度钢结构厂房安装工艺

大跨度钢结构厂房安装工艺，主要包括了以下几种：第一种是高空散装。指的是在设计位置上直接进行小拼单元、散件拼装，常见的方式有两种，一种是全支架法，另一种是悬挑法。前者主要适用于散件拼装，后者则适用于高空中小拼单元的拼装。无需使用大型吊装设备，但由于要进行高空作业，所以还需要准备大量支架及相关设备；第二种是分条安装，指的是将结构分成条状，再使用起重设备进行吊装，升至高空设计位置再将其连成一个整体。大部分的拼装、焊接施工都于地面完成，有利于节省拼装支架的时间，同时也能够保障施工质量。适用于一些分割成安源之后仍然有着较好刚度，而且自身几何尺寸不变的结构施工中；第三种是整体提升施工法。该方法是在地面整体拼装结构之后，再使用起重设备，将该结构逐步升至设计位置进行安装。其包含了三种方式，一种是整体顶升，一种是整体提升，另一种是整体吊装。前两者较为相似，只是提升设备位置不同，提升是将起重设备放在结构上方，顶升是将支柱作为滑道，在结构下面安装千斤顶。对于一些中小型空间网络结构，则更适合使用整体吊装，使用大型起重机来进行高空平移安装；第四种方式是滑移安装。指的是先将滑轨上单条滑移至设计位置，安装于结构单元，然后再拼接成整体。一般是架空作业，不会太过影响建筑物内部施工，也不需要使用较大的起重机设备、牵引设备[1]。

2 工程概况

某大跨度钢结构厂房长度和宽度分别为185米和56米，低跨部分两侧均为11米，柱和柱的距离以7米为标准。厂房柱结构采用的是Q345A钢，需使用高强螺栓进行连接以形成完整的结构体系。在大跨度钢结构厂房吊装施工中，桥式单梁吊车是重要施工设备，一共有两台五吨的桥式单梁吊车，四台两吨的桥式单梁吊车。

3 大跨度钢结构厂房吊装施工方案

3.1 预埋地脚螺栓

插入式方式来安装钢柱的时候，需要控制好其底板标高，使用适量的螺母来调节和控制钢柱脚，使之保持平稳。要利用微膨胀C30细石混凝土来填筑柱底板下50毫米位置。在预埋地脚螺栓的时候，应当严格按照施工流程来执行作业，先要根据工程的施工要求和实际情况，来选择适宜型号的地脚螺栓，然后做好测量放线工作，确定轴线，再安装好定位板，配套螺栓组，进行地脚螺栓固定作业，需通过锚栓来提高其稳定性，最后进行浇筑施工。要做好材料质量验收工作。在地脚螺栓进场之前，要做好质量验收工作，不仅要检查地脚螺栓的出厂合格证书，还要确保其尺寸、规格、数量符合实际施工要求，只有达到质量标准的地脚螺栓才能进入施工现场，并且要将其分类堆放好，可做好相应的标识，以免后续施工中误用。在安装定位板的时候，要充分认识到定位板的作用，其能够精准把控螺栓的安装位置，使之安装更加精准，因此需要按照设计要求来制作定位板，并进行复核，确定好定位板螺栓孔的分布位置，如若复核无误就可以划十字丝，结合定位轴线来确定定位板的位置[2]。

加固地脚螺栓的时候可分阶段完成，先要对螺栓的标高、垂直度进行复核，满足标准之后要使用短钢筋头来焊接脚撑。可使用十字交叉法，使加固螺栓、定位钢筋焊接工作更加精确，保证螺栓的稳定性，防止混凝土浇筑受影响而偏移。完成加固处理之后还要对螺栓进行检查，看其垂直度、标高是否符合标准要求。

3.2 钢结构吊装施工

在进行钢结构吊装施工的时候，要先吊装钢柱，对其进行有效的固定，再安装好柱和柱之间的支撑，使之保持稳定性。吊车一边退一边吊装屋架，然后按照操作要求来吊装吊车梁，合理设置檩条、撑拉杆。由于大跨度钢结构厂房的建设规模相对来说比较大，而且对钢材料的用量较大，因此可以分两个班组来进行连续性施工。使用吊装方式来安装中间跨的钢结构，待其各方面参数达到规定要求之后，再来进行边跨的吊装施工[3]。

在实际施工过程中，要注意以下几点：一是要控制好基础。需对标高基准点进行复测，然后对每一个立柱上平面的水平标高进行检查。查看地脚螺栓是否出现偏位和失稳情况，要对定位轴线、基础轴线进行全面检查，看其位置是否精准；二是要确保施工材料质量达标。要确保钢结构和连接材料质量符合标准要求，同时还要提供相应的焊接工艺评定报告，以全面了解各材料的质量状况，质量验收合格的材料才能投入到施工中使用；三是要做好钢柱找正工作。首先要进行平面位置找正，先做好地脚螺栓检查，吊装的时候要一次性对位钢柱平面，之后不需要再进行调整；其次，实施标高找正，如若发现设计值和实际测量结果不相符，有一定的偏差，那么可以使用螺栓来加以调整，也可以利用垫块来处理；最后，做好垂直度找正工作。可以采用千斤顶校正法或是缆风绳校正法。可根据现场的实际情况来进行相应的选择。可使用经纬仪来进行校正，综合考虑现场风力因素、温度因素，防止钢柱出现自动偏斜状况，完成校正之后，要拧紧地脚螺栓，使之更加稳定。

3.3 钢梁吊装施工

在进行钢梁吊装施工的时候，应当注意以下几点：一是在进行地面拼接之前，要全面检查构件。其目的在于构件质量达标，避免出现变形等问题。可使用枕木来垫起构件，两侧设置木杠，对构件进行有效的支撑，以便于更好地开展地面拼装施工。应当按照拼装需求来创建作业平台，可使用平拼的方式来处理半榀拼装，使用立拼方式处理每榀拼装。在第一榀拼装之前，先要进行预拼装，以便于根据实际情况来进行相应的调整，同时还要进行试吊，将起吊高度控制在100-200毫米之间，达到这一高度之后就停止起吊，全面检查吊装使用的索具、吊车等装置，以便于为之后的拼装施工提供可靠的参考依据。完成第一榀安装之后，缆风绳要系在两端，两侧对拉予以临时固定，之后在安装第二榀屋架的时候，需使用适宜的构件、檩条来稳定连接第一榀。安装屋架的时候，需由专业人员使用经纬仪进行检测，以便于全面了解屋架的实际情况，防止其出现偏斜问题，一旦发现有偏斜要及时纠正和调整，以免影响安装质量[4]。

二是要根据钢梁重心点来选择适宜的吊点。在实施大长度钢梁安装的时候，要利用先进科学技术来进行科学计算和分析，通过试吊之后来确定吊环位置，将其设置在靠近端头的部位，每一端各设置一个，以便于调整吊索的姿态，夹角要控制在45度以下。吊索顶点和钢梁吊环要保持一定的距离，大概在6米左右，这有利于平稳吊装钢梁。

3.4 高强螺栓安装施工

在安装高强螺栓的时候，要注重以下几点：一是在安装高强螺栓的时候，不用当强行敲打，以免其无法顺利穿入孔中，可使用绞刀绞孔来进行处理，避免使用气割扩孔方式，确保绞刀、板层能够紧贴在一起，防止铁屑进入到板缝内部。完成绞孔处理之后，需要将孔边区域的毛刺清理干净，一般使用砂轮机来处理；二是在安装高强螺栓垫圈的时候，方向要保持一致，螺母一侧放置垫圈，带有倒角的一侧则要紧密接触螺母；三是分阶段来紧固高强度螺栓。先要初步拧紧螺栓，力度控制在螺栓标准轴力的60%-80%即可，拧矩为最终值的30%；之后再进行终拧，需拧掉梅花头[5]。安装到位的所有螺栓都应当在当天就进行终拧，以免出现漏拧的情况，影响螺栓的稳固性，需做好全面检查工作。

3.5 吊车梁吊装施工

在进行吊车梁吊装施工的时候，应当注意以下几点：一是在安装吊车梁之前，一定要先对各个梁的质量进行检查，看其是否符合规定要求，是否出现变形，存在缺陷，如若没有问题便可以投入使用。在制作、转运梁的时候，可能致使其表面出现油污等污染，需要予以清理，保持梁面洁净。可使用16吨的汽车吊来进行吊车梁施工，采用对称绑扎方式，起吊之后将其维持在水平状态下，保持其稳定性，以便于有效完成吊装作业。可将缆风绳绑扎在梁的两端，以便于把控梁的转动量。在进行吊装的时候，注意观察梁底和牛腿面的距离，达到150-200毫米的时候，可以调整两个基准线，进行检测，使之更加精准，然后再由指挥员来指挥吊车作业，保持缓慢速度下降，把吊车梁放置在牛腿面上并对其进行加固，等到其处于稳定状态之后便可以摘下挂钩；二是要做好校正工作。先要对平面位置进行校正。主要利用经纬仪、钢尺来进行校正，由专门的人员来执行作业，确保吊车梁平面位置达到规定标准。根据已经校正的吊车梁中心线进行参照，一根一根的拨正线，并且做好检查工作，避免出现误差；与此同时，还要校正好标高、垂直度。使用水准仪进行操作。完成检测之后需在钢柱上面确定标高水准点，并做好相应的标记。利用钢尺来进行检测，看水准点到梁面铺轨的高度十分合理，并对标高进行相应的调整。同步开展吊车梁两端垂直度校正作业，如若发现存在偏差超出允许范围，则要利用楔形钢板来加以纠正。全部校正完毕之后，要做好固定工作[6]。

4 大跨度钢结构厂房吊装施工质量控制

4.1 加强柱结构材料质量验收

大跨度钢结构厂房吊装施工并不是一项简单的工作，其具有一定的复杂性，而且工序繁杂，为了确保该项施工的顺利开展，保障整体施工质量，则必须严格遵循相关图纸设计要求，所使用的材料质量要达到规定标准要求。基于此，一定要对主结构材料进行质量验收，确保高强螺栓、焊接材料等质量达到施工标准要求。可选择高信誉、经常合作的供应商采购相关材料，必须确保合作供应商资质达标。材料运输到现场之后要先进行验收，不仅要配备相应的材质证明书、出厂合格证书，材料尺寸、规划、数量、外观质量等各项参数都要符合要求。之后，还需要在监理单位、业主单位的共同监督下，对材料进行取样并送检，分析材料的化学成分、机械性能，看其是否合格，合格后才能投入到吊装施工中使用。

4.2 做好构件检验和吊装前准备工作

为提高大跨度钢结构厂房吊装施工质量，应当加强对构件的检验。在制作构件和运输构件的时候，可能会出现一些问题，基于大跨度桁架安装特点，为避免在起吊过程中存在缺陷，耽误施工，则一定要在起吊构件之前就对其进行检验，看其是否质量无误。除此之外，还应当做好吊装前的准备工作，可根据实际施工情况来选择适宜的吊装施工方式，比如说分两段来进行一百米桁架输送作业，接口要相互错开，不可在同一垂直面上，上弦、下弦需错开3.5米左右，纵向四根弦需保持在同一纵向轴上。模拟对接两段桁架后，上弦杆和轴线间偏差控制在一度左右。可在中间支撑柱搭建临时平台，以方便进行空中对接。

4.3 控制好焊缝质量

大跨度钢结构工程工期相对来说较为紧张，结构上较为复杂，对于施工质量有着较高的要求。焊接施工是其中重要环节，必须把控好焊缝质量，否则会影响大跨度钢结构工程的整体质量。所设计的孰料输送一百米桁架通常采用斜向支撑来处理，这就会使得实际施工中粒焊、斜立焊中存在许多结构焊缝，加大了焊接难度。焊缝长度在一千多米左右，立焊和斜立焊长度相加约有五百多米，占了焊接总工程量的一半。面对这种情况的时候，则要根据实际情况来进行工艺试验，寻找最佳的工艺参数，由水平较高的焊接人员来施工。同时还要加强安全防护措施，确保能够一次焊接成功，以免返工。在处理钢柱、钢梁这些常规焊缝时，则要提高焊接质量，避免焊接中出现变形。焊接前要进行预热，焊接后要做好保温工作，采取对称施焊措施，把控好层温，以有效维护焊接质量[7]。

4.4 加强安全防护措施

为提高大跨度钢结构工程施工质量，还需实施有效的安全防护措施。一方面，要做好钢岗前培训工作，进行有效的技术交底。这有利于强化施工人员的专业技能，使之充分意识到该项工作的重要，培养施工人员良好的安全意识和责任意识，使之严格按照相关规定来执行作业。同时，要求所有施工人员都持证上岗，认真佩戴安全帽、系好安全带来施工。如若需要进行屋面材料人工转运，则应当临时铺设走道，并做好防高空坠落工作；另一方面，在进行吊装作业之前，还要检查好各项机械设备、吊绳等附属装置，看其是否正常运行，如若有异常要及时处理，不能使用。听从指挥人员来安排吊装，协调好各项生产要素，以便于有序开展工作，清理好杂物。