慈龍玉 馬尚斌 黃鴻鵬 晁明永

建筑行業(yè)是我國社會經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展的支柱行業(yè)，為促使各類建筑工程項目都能取得理想的效益，建筑工程建設(shè)單位在施工中，需要加大對新材料、新工藝、新設(shè)備和新方法的應(yīng)用。就目前我國建筑工程發(fā)展現(xiàn)狀，混凝土框架結(jié)構(gòu)和鋼結(jié)構(gòu)屋面具有施工操作簡單、施工速度快、結(jié)構(gòu)形式多樣化以及穩(wěn)定性比較高等特點，深受社會各界人士的廣泛青睞，在很多建筑工程項目中都有很好的應(yīng)用。為更好地保證施工質(zhì)量，獲得更大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，需要對混凝土框架結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)屋面安裝方法進(jìn)行更加系統(tǒng)化的分析研究，以保證后續(xù)施工中各道工序都能高效、有序、安全開展，促使施工任務(wù)和目標(biāo)得以順利完成。

1 鋼結(jié)構(gòu)屋面施工前相關(guān)的準(zhǔn)備工作

1.1 總體部署

混凝土框架結(jié)構(gòu)的鋼結(jié)構(gòu)屋面內(nèi)部以鋼結(jié)構(gòu)為主，再輔以其他土木工程，因此現(xiàn)場施工條件比較復(fù)雜。為使每道工序都能順利開展，提升鋼結(jié)構(gòu)屋面安裝的效率和質(zhì)量，需要提前規(guī)劃施工的總體部署，并結(jié)合設(shè)計圖紙和現(xiàn)行相關(guān)規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)，編制施工方案，做好后續(xù)施工的分區(qū)建設(shè)部署工作，合理劃分吊裝分區(qū)[1]。同時，還要保證地面拼裝工作中，成品和半成品驗收合格之后再開始吊裝作業(yè)。通過這樣的方法既能減少高空作業(yè)量，也可以降低施工難度，保證施工質(zhì)量，促使鋼結(jié)構(gòu)屋面安裝任務(wù)能夠在合同規(guī)定的期限內(nèi)完成。

1.2 技術(shù)準(zhǔn)備

鋼結(jié)構(gòu)屋面安裝工作大多在高空完成，不但安裝難度大，還存在很多安全隱患。解決這一問題的關(guān)鍵在于，正式安裝之前做好鋼材、連接材料質(zhì)量和性能的檢查驗收工作。同時，結(jié)合設(shè)計圖紙、施工技術(shù)文件以及現(xiàn)行規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)等，編制科學(xué)、合理、完整的鋼結(jié)構(gòu)屋面安裝工藝流程，并切實做好施工現(xiàn)場的技術(shù)交底和安全交底相關(guān)工作，對參與鋼結(jié)構(gòu)屋面現(xiàn)場安裝工作的人員進(jìn)行技術(shù)和安全培訓(xùn)[2]。在正式安裝前，要保證網(wǎng)架安裝的所有零部件加工完成，質(zhì)量驗收合格后，擺放在指定位置。

1.3 資料與材料準(zhǔn)備

鋼結(jié)構(gòu)屋面安裝對連續(xù)性有很高的要求，需要在正式安裝之前切實做好材料準(zhǔn)備工作，為施工方案和技術(shù)方案的落實提供助力。同時，還需要確認(rèn)開工報告等多種文件內(nèi)容，以保證后續(xù)施工能夠順利開展；做好施工機(jī)械設(shè)備和工程材料的準(zhǔn)備工作，保證機(jī)械設(shè)備的性能、質(zhì)量都滿足鋼結(jié)構(gòu)屋面的安裝要求。另外，應(yīng)全面落實好技術(shù)交底工作，按照技術(shù)文件內(nèi)部的具體內(nèi)容，做好技術(shù)和工作人員之間的技術(shù)交底，強(qiáng)化現(xiàn)場施工人員自身的施工安全意識，以保證每位施工人員在施工中都能嚴(yán)格遵循施工標(biāo)準(zhǔn)的要求。

為提升后續(xù)施工的有效性和連續(xù)性，施工前需做的準(zhǔn)備工作較多，包括標(biāo)高檢查、支座軸線檢查、支座混凝土強(qiáng)度檢查等。為營造一個安全穩(wěn)定的操作平臺，當(dāng)腳手架平臺搭設(shè)完成后，還需要及時、詳細(xì)地檢查每個支點的位置和標(biāo)高等；在高度調(diào)整中要使用千斤頂，以保證調(diào)整的精度能夠滿足要求[3]。網(wǎng)架支座軸線和標(biāo)高設(shè)計必須嚴(yán)格遵循相關(guān)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，以免在鋼結(jié)構(gòu)屋面安裝中出現(xiàn)問題，從而影響鋼結(jié)構(gòu)屋面的安裝質(zhì)量。

2 鋼結(jié)構(gòu)屋面的安裝施工

2.1 鋼屋架加工制作

2.1.1 測量放樣

為保證鋼結(jié)構(gòu)屋面的施工質(zhì)量，提升鋼屋架加工制作精度，測量放樣工作要保證在平整的工作平臺上進(jìn)行，根據(jù)圖紙中的尺寸要求進(jìn)行加工，在平臺上劃出大樣，且測量放樣的工具必須提前進(jìn)行校準(zhǔn)調(diào)整。另外，起拱度也要滿足設(shè)計圖紙的要求。起拱方面的制作時，各起拱部位需要同時進(jìn)行，始終保持豎腹板方向不能發(fā)生變化，腹桿方向應(yīng)嚴(yán)格依照設(shè)計圖。對于屋架的測量放樣工作，還需要考慮焊縫方面的收縮變形問題以及切割可能造成的誤差，因此需要留有余量。例如，針對焊縫收縮問題要留出大約10 mm 的余量，為提升測量放樣的準(zhǔn)確性，要對整個鋼梁和平臺同時放樣，確認(rèn)全部達(dá)標(biāo)后才能下料。

2.1.2 下料

下料前需仔細(xì)核對材料的種類、型號以及性能，按照測量放樣的結(jié)果在材料上劃出切割線、鉆孔位置，清楚標(biāo)記每個零件的編號；并結(jié)合配料表進(jìn)行號料操作，以節(jié)約鋼材。同時，按照鋼材料的實際厚度和使用的切割方法，適當(dāng)增加切割量，尤其是在角鋼端部切割垂直軸線，允許切除一部分，但不能將另一肢全部切除。在鋼結(jié)構(gòu)下料操作中，變形客觀存在且難以有效規(guī)避，但可通過火焰校正法進(jìn)行校正處理，以減少變形。在采用火焰加熱校正中，最高加熱溫度不宜超過900 ℃。

2.1.3 制孔和組裝

裝配件完成下料后，需要按照設(shè)計圖紙的規(guī)定進(jìn)行制孔操作。裝配件連接操作中要保證上弦桿、下弦桿以及腹桿的接縫不能在同一個截面上，且相互之間錯開的距離要控制在200 mm 以上。裝配件組裝需要在測量放樣的平臺上完成，并通過電焊的方式固定好構(gòu)件，形成桁架片，制作好后再將其翻轉(zhuǎn)作為模板。在這一模板上復(fù)制出結(jié)構(gòu)相同的桁架片，得到尺寸、結(jié)構(gòu)一致的形狀，按照這種方式逐個制作，制作完成后搭設(shè)桿件并焊接固定，形成完整的屋面結(jié)構(gòu)。為保證焊接的質(zhì)量，在進(jìn)行組裝和焊接之前，需要做好搭接部分的質(zhì)量檢查工作，并進(jìn)行各桁架片的防銹處理。在裝配安裝施工時，需要注意尺寸方面的控制。例如，腹桿及弦桿之間要留有間隙，大約15 ～20 mm；屋架節(jié)點板要伸出弦桿邊緣大約15 ～20 mm 的尺寸。

2.1.4 焊接和校正

在焊接施工前，屋面應(yīng)先做好墊實固定工作，避免焊接過程中移動。焊接施工應(yīng)以屋面中間為切入點，再依次朝著兩側(cè)對稱焊接。為了保證焊接的固定質(zhì)量，不能單面施焊，而應(yīng)在一面焊接施工完成后，再反轉(zhuǎn)過來焊接另一面。由于屋架體積大、重量大，在反轉(zhuǎn)時要利用吊裝設(shè)備完成，選擇合適的吊點，并加強(qiáng)對吊點位置的把控，以免發(fā)生變形和損壞。屋架各節(jié)點要連續(xù)焊接，全部焊接完成后，對變形彎曲情況進(jìn)行校正處理。由于屋架制作節(jié)點位置的焊縫比較多，為保證焊接質(zhì)量，要先做好拼裝工作，再進(jìn)行焊接。焊接結(jié)束后及時校正，最好選擇火焰校正法。此方法校正量可控，操作簡單，成本低，但需要控制火焰溫度不超過900 ℃[4]。

2.2 鋼結(jié)構(gòu)屋面安裝施工

2.2.1 安裝準(zhǔn)備

在鋼結(jié)構(gòu)屋面安裝之前，需要復(fù)驗軸線控制點，測量標(biāo)高水準(zhǔn)點，并利用經(jīng)緯儀測量出鋼結(jié)構(gòu)屋面安裝的標(biāo)高控制線和吊裝輔助線，詳細(xì)檢查屋面支座和支撐系統(tǒng)上的預(yù)埋件。如果軸線、標(biāo)高、水平度、預(yù)埋件的位置以及構(gòu)件露出長度等沒有達(dá)到設(shè)計要求，則需要及時調(diào)整處理，達(dá)標(biāo)后再檢查吊裝設(shè)備的質(zhì)量和性能，按照設(shè)計要求在鋼結(jié)構(gòu)屋面安裝現(xiàn)場搭設(shè)腳手架和操作平臺。屋架腹桿通常為拉桿，但在具體吊裝施工中，一旦和吊裝位置交叉碰撞，會導(dǎo)致拉桿轉(zhuǎn)變?yōu)閴簵U。為避免屋面出現(xiàn)變形、結(jié)構(gòu)損壞等質(zhì)量缺陷問題，應(yīng)對屋面進(jìn)行加固處理，尤其是屋面上的承重構(gòu)件，需要通過鋼管、木方以及其他措施相互結(jié)合的方法進(jìn)行加固處理。

2.2.2 屋面安裝

由于鋼結(jié)構(gòu)屋面的結(jié)構(gòu)尺寸與重量都比較大，對安裝精度的要求非常高，為降低施工難度，提升鋼結(jié)構(gòu)屋面安裝質(zhì)量，通常會采用高空吊裝法。通過吊裝設(shè)備，將鋼結(jié)構(gòu)屋面各部分構(gòu)件垂直擺放在合適的位置，并保證每個零件都能有效分?jǐn)?shù)開。在具體安裝中，需嚴(yán)格按照設(shè)計圖紙進(jìn)行安裝操作，保證內(nèi)部編號能相互對應(yīng)，尤其是吊點要布設(shè)在屋架三匯交叉點上。吊離地面約50 cm后，停止吊裝，對吊繩、吊鉤、鋼結(jié)構(gòu)屋面進(jìn)行全面檢查，確認(rèn)無誤后再繼續(xù)吊裝[5]。通過吊裝設(shè)備將屋架移至安裝位置，在松開吊鉤之前檢查位置是否有偏差，確認(rèn)無誤后勻速緩慢下落，將屋架構(gòu)件安裝至既定位置。在這過程中，要時刻注意垂直度以及是否有側(cè)彎等問題，保證各項偏差都在設(shè)計允許的范圍內(nèi)，再繼續(xù)完成鋼結(jié)構(gòu)屋面安裝任務(wù)，使得鋼結(jié)構(gòu)屋面安裝符合設(shè)計受力狀態(tài)與整體穩(wěn)定性要求。

進(jìn)行高空拼裝操作中，首先要保證支座的擺放位置能夠精確對準(zhǔn)承點部位，然后再與網(wǎng)架下弦進(jìn)行連接，確保能夠穩(wěn)定連接到另一端支座節(jié)點上，同時還需要將網(wǎng)架下弦桿的腳手架平臺墊平、墊牢。其次，嚴(yán)格按照螺栓球的上弦節(jié)點精確布置好對應(yīng)的編號，以完成對應(yīng)網(wǎng)架椎體的拼裝。最后，及時開展復(fù)檢操作，無問題后再采取推拉的方法連接網(wǎng)架椎體和網(wǎng)架的下弦節(jié)點，并旋緊所有的節(jié)點螺栓，校準(zhǔn)網(wǎng)架軸線，全面復(fù)檢網(wǎng)架網(wǎng)格。若網(wǎng)架自身具有良好的剛性，則可通過千斤頂來移動軸線間的網(wǎng)架單元，以實現(xiàn)精確調(diào)整。

2.2.3 構(gòu)件的連接和固定

構(gòu)件的連接和固定是混凝土框架結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)屋面安裝的核心內(nèi)容，任何一個細(xì)節(jié)控制不當(dāng)，都會對總體混凝土框架結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)屋面安裝質(zhì)量造成較大影響。在進(jìn)行構(gòu)件安裝時，需要充分提高其穩(wěn)定性能，具體可以通過螺栓+焊接的方式將各個節(jié)點緊密連接成一個整體。在使用螺栓時，所有螺栓孔都可以隨意擴(kuò)孔，對于需要永久緊固的螺栓上不能超過2 個墊圈。

焊接時，焊縫長度和焊腳尺寸要嚴(yán)格按照設(shè)計要求進(jìn)行。為提升焊接質(zhì)量，在整個焊接操作中，要嚴(yán)格控制以下2點。第一，選擇合適的焊接電流。根據(jù)安裝連接構(gòu)件的厚度、焊接層次、焊條型號以及焊條直徑等指標(biāo)，選擇合適的焊接電流，做到等速焊接，以保證焊縫的厚度、寬度均勻一致，焊接熔池中鐵水和熔渣間的距離要控制在2 ～3 mm[6]。第二，控制好焊接電弧的長度。按照所選焊條型號，選擇合適的電弧長度，盡量保證電弧長度穩(wěn)定不變。如果采用了酸性焊條，電弧長度需要控制在3 ～4 mm；如果采用了堿性焊條，那么電弧的長度要控制在2 ～3 mm。

在螺栓和焊接固定完成后，要對螺栓及焊接的質(zhì)量進(jìn)行檢查。先進(jìn)行表面檢查，若存在質(zhì)量缺陷則需及時處理；全部處理完后，再用超聲波探傷儀進(jìn)行內(nèi)部焊接質(zhì)量檢查，若存在焊瘤、未焊透、未熔合等質(zhì)量問題，也要及時處理。

2.2.4 拆除臨時支撐

當(dāng)混凝土框架結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)屋面全部安裝完成后，需要拆除臨時支撐結(jié)構(gòu)。但考慮到結(jié)構(gòu)受安裝、焊接順序以及殘余應(yīng)力的影響，實際受力情況和理論值通常會存在較大偏差。此外，在進(jìn)行結(jié)構(gòu)拆除中，無論是結(jié)構(gòu)自身情況，還是支撐體系的受力情況，都會發(fā)生不同程度的改變。為保證臨時支撐拆除后的位移和受力情況能夠與設(shè)計相符，需要對整個拆除過程進(jìn)行全面監(jiān)測，一旦發(fā)生偏差過大的情況，應(yīng)立即停止拆除，等相關(guān)問題全部處理后，再重新拆除。

混凝土框架結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)屋面在高空完成安裝后，要從跨中開始，逐步向兩側(cè)進(jìn)行分批拆除。為保證拆除的安全性，降低對已完成混凝土框架結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)屋面造成的影響，在整個拆除過程中要嚴(yán)格遵循“分批、等量、均勻、緩慢”的原則[7]。在拆除中要做好現(xiàn)場工況分析和對比分析工作，選擇科學(xué)合理的拆除順序，制定可行的拆除流程。

同時，檢查混凝土框架結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)屋面焊接是否全部達(dá)標(biāo)，確保鋼結(jié)構(gòu)屋面系統(tǒng)能夠形成一個穩(wěn)定的整體，并做好各安裝面的清理工作，以免存留的工具、構(gòu)件等造成高空墜物傷人問題。另外，各臨時支撐結(jié)構(gòu)還需要整理好編號，按照編號順序依次拆除。在屋面網(wǎng)架上選擇合適的位置布設(shè)好監(jiān)測點，以便在整個拆除過程中能夠?qū)崟r掌握結(jié)構(gòu)的變形量，保證整個拆除工作都能在可控范圍內(nèi)完成。

3 安裝質(zhì)量驗收

質(zhì)量驗收是混凝土框架結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)屋面安裝施工的核心環(huán)節(jié)，質(zhì)量驗收的效果直接關(guān)系到整個工程施工的總體質(zhì)量。這就要求在質(zhì)量驗收中必須嚴(yán)格遵循相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，控制縱向和橫向的安裝長度誤差在30 mm 以內(nèi)，周邊支座的高度誤差不超過15 mm，各桿件的彎曲矢高誤差不超過5 mm。在進(jìn)行混凝土框架結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)屋面安裝質(zhì)量驗收中，可采取經(jīng)過校準(zhǔn)的水準(zhǔn)儀和鋼尺相互聯(lián)合的方法進(jìn)行驗收，質(zhì)量驗收結(jié)果要全部填入驗收資料中，歸檔保存。

4 結(jié)語

本文結(jié)合理論實踐分析了混凝土框架結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)屋面的安裝，分析結(jié)果表明，該類安裝是一項難度大、質(zhì)量高、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)的項目，而且影響安裝質(zhì)量的因素較多，任何一個細(xì)節(jié)控制不當(dāng)都會影響最終的安裝質(zhì)量。這就要求在安裝前要切實做好各項準(zhǔn)備工作，以保證后續(xù)的安裝施工工序能夠順利開展。在安裝全過程中要落實好質(zhì)量控制措施，保證各項施工技術(shù)、管控措施使用的合理性與科學(xué)性，以便更好地保證混凝土框架結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)屋面的安裝質(zhì)量，不斷積累安裝施工經(jīng)驗，為我國工程項目建設(shè)提供更加有效的經(jīng)驗和啟示，促使我國鋼結(jié)構(gòu)工程事業(yè)持續(xù)健康發(fā)展。