钢结构安装难点及对策分析
时间：2022-12-03 22:30:02 来源：柠檬阅读网 本文已影响 人 
赵达，陈猛，施坚坚，李卿博，杨欣
（中建二局第一建筑工程有限公司，北京 100023）
钢结构具有强度高、刚性好、自重轻、变形能力强、抗震性能好等特点，适用于建造大跨度以及超高、超重型建筑，而且与其他结构混合运用能够获得更好的效果。钢结构构件大多是在工厂生产的，所以，主要工作集中在施工现场。安装时，需要使用大型的机械设备，按照计划顺序依次进行，由于受干扰的因素比较多，存在一些典型的施工难题，需要提高重视程度，根据项目特点和要求，提前做好应对之策。
三亚农科院项目涉及钢结构的部位主要为南区上部结构、北区地下报告厅屋面、B楼钢连廊以及其他部位钢结构。报告厅位于地下室，其屋面一端标高在±0.00，一端标高从2.7 m斜至6.95 m标高，两端横向柱间距为32.4 m，均采用3.3 m高斜向桁架，桁架上弦为型钢梁，腹杆、斜杆及下弦杆均采用钢结构。由于A楼边框架位于报告厅上空，其两根边柱只能落至上弦杆，A楼一侧为转换桁架，在对应柱的位置相应设置竖腹杆。与B楼相连一侧桁架右边还存在一部分斜向报告厅屋面，导致B楼2层3根框架柱为错层柱。报告厅纵向柱间距约21 m，采用实腹工字钢梁，梁高1.55 m。B楼3～5层中间为5.3 m宽连桥，6层以上连为一体，连桥跨度约25 m，采用实腹工字钢梁，3～5层梁高1 m，6层以上梁高1.2～1.5 m。南区地上采用纯钢框架。中间展示厅跨度21.4 m，钢梁高度900～950 mm。北区抗震等级为框架四级、剪力墙三级，转换梁柱、错层柱为三级，转换桁架及其下框支柱、受托柱中混凝土为二级、钢构为三级，南区钢结构抗震等级为四级、地下室混凝土框架为四级。
3.1 交叉作业问题
施工现场条件比较复杂，北区钢构分别布置于地下报告厅和B楼3～5层等位置，在安装过程中，不可避免地会存在其他班组交叉作业的情况，有时甚至有多个作业班组同区域施工作业，很容易出现质量和安全隐患，对于工期控制也十分不利。
针对这个问题，采取了如下解决措施：施工前，完善工程项目计划体系，编制施工组织设计和施工方案，经审批确认后实施，根据施工进度计划，组织好作业流水，做好资源进场安排，合理利用场地，不得出现相互干扰和混乱的情况，利用BIM技术建立模型，在3D模型的基础上加入施工进度形成4D模型，用以模拟实际施工情况，及时与土建、消防水等其他专业班组进行沟通，对存在冲突的作业内容进行调整，根据本工程实际工期情况，可先进行钢筋混凝土结构施工，然后再统一吊装钢梁，这样可以解决施工交叉作业矛盾的问题[1]。
3.2 测量定位问题
本工程施工难度大，钢结构和混凝土结构组成一个整体的复合结构，钢结构与混凝土结构间又以支座相连，需要安装工人具有一定的工艺水平，给安装作业增加了难度，必须保证测量定位的准确性，否则需要重复调整，浪费施工资源和时间。
针对这个问题，采取了如下措施：从安装前到拼装就位，都要做好测量工作，测量精度的高低直接影响着安装质量和效率。首先，做好测量前的准备工作，研究图纸，核对数据，掌握施工现场情况，检查和准备相关测量仪器，保证器材能够符合测量要求，对测量资料进行反复验证。其次，加强测量过程控制，建立主体控制网和高程控制网，预埋件安装定位后，利用测控网对预埋件位置进行测控，然后实施基础测量放线工作，尤其做好钢构与混凝土结构连接节点间的测量，对于误差较大的部位，及时在吊装前进行等强度的修改，尽可能使安装一步到位，减少后续施工麻烦[2]。
3.3 吊装机械问题
本工程钢结构构件型号多、单件构件重量大，吊装、转运都比较困难，如果吊装机械选择不合理，容易影响施工进程、造成资源浪费，还会产生一系列污染问题，不符合绿色施工。
针对这个问题，采取了如下措施：常用的起重机械有自行杆式起重机、塔式起重机、桅杆式起重机，其中，自行杆式起重机又分为履带式起重机、汽车起重机、轮胎起重机；
塔式起重机又分为轨道式塔式起重机、爬升式塔式起重机、附着式塔式起重机；
桅杆式起重机主要用于场地狭窄、吊装集中、构件较重、缺乏其他合适大型起重机械时。基于本工程钢结构的特点，结合技术经济条件，采用了汽车吊配合塔吊协同吊装的方式，汽车吊具有较强的稳定性，而且具有良好的机动灵活性，能够迅速转移场地，塔吊具有作业范围大、工作效率高等优点，二者结合运用，能够横好的解决上述问题[3]。
3.4 吊装顺序问题
本工程钢结构构件类型和数量都比较多，如果吊装方法和顺序安排不合理，必然会导致施工混乱，产生错误、遗漏等问题，需要重新进行调整，对工程质量、工期、安全等方面都十分不利。
针对这个问题，采取了如下措施：常用的钢结构吊装方法有分件吊装法和综合吊装法，这两种方法都有一定的优缺点，分件吊装法指的是每次吊装同一类型构件的方法，可以有效减少起重机变幅和索具更换的次数，有利于提高吊装效率，充分发挥起重机的工作能力，而且不易产生错漏问题，但是，该方法不能为后续工作及早提供工作面，起重机的开行路线较长，消耗的能源较多，反之，综合吊装法需要吊装完一个节间后再继续进行下一节间工作，这样就可以让后续工作及早开始，有利于开展交叉平行流水作业，而且开行路线短，但是，该方法需要频繁更换索具，这样会影响工作效率，受构件供应及结构复杂的影响，更容易产生错误，校正起来更加困难。图1为分件吊装法构件吊装示意图，图2为综合吊装法构件吊装示意图（图中数字为构件安装序号）。经过综合比对，本工程吊装采用了分件吊装法，这样能更好地控制质量和工期，减少意外情况的发生[4]。
图1 分件吊装法构件吊装示意图
图2 综合吊装法构件吊装示意图
3.5 吊装安全问题
本工程吊装作业难度大，安全隐患比较多，由于施工现场条件复杂，很容易产生安全事故，而且高空作业、交叉作业也给施工带来很大的安全隐患，可能会由于指挥判断错误导致不可控因素的出现。
针对这个问题，采取了如下措施：安装塔吊吊钩可视化系统，塔司可以实时多角度查看吊装位置等情况，增加信号工，加强与塔吊操作者的默契配合度。塔吊吊钩可视化系统是基于塔吊运行过程中可能遇到的隔山吊、盲吊等情况，可以辅助塔吊操作者作业时的视觉清晰，通过在小车上或大前臂安装摄像头，然后将捕捉到的画面实时传送到司机室屏幕上，也可以通过无线网络或移动网络在客户端远程观看，实现了塔吊作业的远程监管。塔吊吊钩可视化系统与塔机安全管理系统配合使用，能够让高清摄像机自动跟钩变焦，保证画面清晰，司机室和项目部都可以实时观看吊钩运行画面，经过视频实时分析，能够实现异常图像存储和报警提醒，这样便解决了施工现场塔机司机存在视觉死角的问题，可以根据高清图像快速准确的进行判断和操作，有效降低事故发生的概率[5]。
3.6 焊接质量问题
钢结构构件的连接离不开焊接施工，但焊接效果受现场条件、技术水平、质量管理等方面的影响很大，经常会出现焊接缺陷，常见的有焊瘤、咬边、焊脚不足、焊缝形状不整齐、焊高过高或过低、焊缝起伏、气孔、熔合不好、弧坑气孔等，严重影响了钢结构整体的坚固性和稳定性。
针对这个问题，采取了以下措施：对于焊瘤，如果发生在平板和立板两侧，主要是由于电弧电压低、与焊接电流不匹配的原因导致的，可以适当提高电压和焊接速度，如果发生在平板处，需要将焊枪角度向立板一侧抬起，抬高焊枪的行进角度；
对于咬边，主要发生在焊高过高时，所以，要减小焊接电流和焊接速度，并且加长焊丝干伸长；
对于焊脚不足，当两侧全部尺寸不足时，需要加大电弧电压和焊接电流，并增加焊丝的干伸长度，当只有一侧尺寸不足时，需要向焊脚尺寸不足的反方向调整焊枪角度；
对于气孔，需要调整保护气体流量，如果风速较大，还要采取适当的防风措施，将导电嘴内沉积的飞溅物清除干净，焊枪行进角度应该保持在60°～90°，在使用二氧化碳气体时，注意控制喷油嘴高度和混合气体，使用富含脱氧物质的焊丝；
对于熔合不良问题，需要纠正可能存在的误差，保证焊接焊丝打弯大小以及导电嘴的质量，适度调整焊枪角度，保护气体的选用要合理。除了这些技术措施，还应加强组织管理，完善焊接质量控制程序，首先，做好准备工作，既包括各种设备器具、焊接材料的准备，也包括焊工培训考核、技术能力的准备；
其次，做好技术交底，保证所有操作人员都能掌握焊接要点，然后按规范要求进行焊接；
最后进行质量评定，整理相关资料。焊接环境的控制也至关重要，如果钢材表面湿度较大或风速较大，则不能开展露天焊接作业，如果必须进行，需要采取相应的去潮、防风措施，当环境温度在零下时，需要采取适当的预热措施[6]。
综上所述，在钢结构安装过程中，存在着许多重难点问题，如果处理不当，容易留下质量和安全隐患，所以，必须采取行之有效的应对措施，保证建筑结构整体施工质量。钢结构施工主要包括制作加工、构件连接、预先拼装、防腐防火、运输起吊、安装连接等环节，技术应用复杂，组织管理困难，需要从各个方面出发，提前做好计划和协调，尽可能减少缺陷，保证安装过程顺利进行。
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