程 楊 白 宇 袁 茉 李月欣 馬忠巍

1 工程概況

以長(zhǎng)春遠(yuǎn)大項(xiàng)目的幕墻采光頂施工作業(yè)為例，項(xiàng)目含1 層地下室、1 棟高層、1 棟商場(chǎng)，總建筑面積12.5 萬m2，單位工程有A-Z1#棟、A-S1#棟，分別為剪力墻與框架結(jié)構(gòu)建筑。前一棟的建筑高度為99.85 m，地下1 層、地上29 層建筑；后一棟的建筑高度為34.85 m，為地下1層、地上6 層建筑。

結(jié)合對(duì)本工程項(xiàng)目的總體結(jié)構(gòu)分析，在A-S1#樓西側(cè)中庭采用了幕墻采光頂，其中，軸線為9 軸-15 軸/J 軸-L 軸，采光頂標(biāo)高、跨度、長(zhǎng)度分別為35.74 m、19.76 m、43.5 m，主梁以及次梁的尺寸分 別 為350 mm×200 mm×10 mm、80 mm×80 mm×4 mm，主梁與次梁間距分別為2.8 m、1.383 m。不同鋼架之間選擇的是焊接方式，焊接強(qiáng)度為二級(jí)，焊接作業(yè)結(jié)束后開展除渣、打磨與拋光處理。

2 施工難點(diǎn)及常見問題

2.1 現(xiàn)場(chǎng)拼裝、焊接工藝問題

此工程項(xiàng)目的采光頂鋼結(jié)構(gòu)施工中，現(xiàn)場(chǎng)拼裝與焊接的難度較大，地面拼裝作業(yè)開始前，應(yīng)組織專人檢查全部構(gòu)件，如果在檢查中發(fā)現(xiàn)構(gòu)件存在變形等問題，需立即處理。地面拼裝按規(guī)定完成后，使用枕木墊起構(gòu)件，兩側(cè)用木杠支撐，以提升整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。每個(gè)構(gòu)件上的標(biāo)記應(yīng)暴露在外，以方便識(shí)別[1]。吊裝作業(yè)中，應(yīng)配備塔式起重機(jī)或者汽車式起重機(jī)，如果選擇的是塔式吊裝，需結(jié)合塔式起重機(jī)的起重能力，在吊裝部位確定施工平臺(tái)桁架的單次起重重量；如果選擇的是汽車吊，需正確選擇起吊位置。吊裝作業(yè)實(shí)施之前，需確定吊裝流程，了解吊裝的操作規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)。參與焊接作業(yè)的人員需持證上崗，并加強(qiáng)焊接作業(yè)中的技術(shù)管理[2]。

2.2 組織協(xié)調(diào)問題

采光頂鋼結(jié)構(gòu)安裝施工中，由于本工程項(xiàng)目為高層建筑，吊裝施工的安全風(fēng)險(xiǎn)大，再加上吊裝施工的特殊性，施工時(shí)技術(shù)要求高、要素多，組織協(xié)調(diào)任務(wù)艱巨。本工程項(xiàng)目的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體量大，構(gòu)件類型多，有多個(gè)單位參與，吊裝施工中應(yīng)加強(qiáng)不同單位、專業(yè)之間的協(xié)調(diào)工作。因?yàn)槭┕がF(xiàn)場(chǎng)相對(duì)混亂，組織協(xié)調(diào)難度大，工程企業(yè)需要思考如何設(shè)立項(xiàng)目組織機(jī)構(gòu)、怎么分配管理人員、如何協(xié)調(diào)各專業(yè)的施工進(jìn)度等。

2.3 設(shè)計(jì)問題

采光頂鋼結(jié)構(gòu)施工中，吊裝施工的難度系數(shù)較高，主要是因?yàn)榇斯こ痰慕Y(jié)構(gòu)復(fù)雜，涉及了大型、復(fù)雜構(gòu)件的吊裝，這些構(gòu)件的形狀不規(guī)則，吊點(diǎn)選擇、吊裝工藝確定都相對(duì)困難。為保障吊裝施工作業(yè)的高效開展，在工程企業(yè)內(nèi)部需注意吊裝方案的設(shè)計(jì)，每一個(gè)部分的吊裝環(huán)節(jié)都應(yīng)做好構(gòu)件特點(diǎn)、受力情況等的分析。在當(dāng)前的施工條件下，為設(shè)計(jì)出更合理的吊裝方案，應(yīng)盡量實(shí)現(xiàn)三維建模，在模型中整合工程的相關(guān)數(shù)據(jù)與信息，用軟件自動(dòng)完成吊裝模擬。

3 采光頂鋼結(jié)構(gòu)安裝技術(shù)要點(diǎn)

3.1 施工準(zhǔn)備

3.1.1 構(gòu)件運(yùn)輸

采光頂鋼結(jié)構(gòu)施工中，整體結(jié)構(gòu)體系包含的構(gòu)件數(shù)量龐大，不論是在構(gòu)件的裝卸、運(yùn)輸環(huán)節(jié)，均應(yīng)針對(duì)構(gòu)件做好保護(hù)工作，避免裝卸、運(yùn)輸不當(dāng)導(dǎo)致的構(gòu)件損壞。部分次要構(gòu)件，如果數(shù)量較多，可采取打包運(yùn)輸?shù)姆绞?，盡可能避免散裝。構(gòu)件應(yīng)對(duì)稱放置在運(yùn)輸車輛上，裝卸的過程中也應(yīng)保持對(duì)稱性，以固定車身、車上的構(gòu)件。次要構(gòu)件與主要構(gòu)件應(yīng)一起裝車運(yùn)輸，可放置墊木，用鋼絲繩固定的過程中應(yīng)保護(hù)好構(gòu)件的四角，嚴(yán)禁在次要構(gòu)件上堆放重型構(gòu)件?，F(xiàn)場(chǎng)二次運(yùn)輸采用自制平板車，如圖1 所示。

圖1 自制平板運(yùn)輸車

3.1.2 構(gòu)件堆放

現(xiàn)場(chǎng)構(gòu)件的堆放過程中，也需嚴(yán)格遵守相應(yīng)的規(guī)范。堆放構(gòu)件的場(chǎng)地，平整性要好，場(chǎng)基應(yīng)堅(jiān)實(shí)，嚴(yán)禁有雜草或者積水。構(gòu)件堆放中應(yīng)利用墊木，且墊木要上下對(duì)齊。每一堆構(gòu)件的堆放高度，應(yīng)該結(jié)合構(gòu)件自身的情況來確定，但堆放高度一般不能超過1 m。對(duì)于結(jié)構(gòu)內(nèi)涉及的重型和大型構(gòu)件，應(yīng)采用單層堆放的方式；對(duì)于平面剛度較差的桁架等構(gòu)件，應(yīng)豎立堆放。

每堆構(gòu)件與構(gòu)件之間需保持一定距離，如果現(xiàn)場(chǎng)面積較大，構(gòu)件可依據(jù)吊裝順序、安裝位置，在滿足起重機(jī)械、運(yùn)輸車輛通行要求的前提下，依據(jù)型號(hào)進(jìn)行構(gòu)件分類，將這些構(gòu)件安裝在吊裝位置周圍[3]。

3.1.3 現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)備

采光頂鋼結(jié)構(gòu)的施工中，現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)備工作，主要涉及以下工作。第一，由專人對(duì)土建施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施全面檢查，審核基準(zhǔn)支承面的尺寸、標(biāo)高、軸線位置等是否與設(shè)計(jì)要求相一致。第二，吊裝作業(yè)開始之前，進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)開展調(diào)查，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)情況選擇安裝路線，清理現(xiàn)場(chǎng)的障礙物，外圍構(gòu)件條件允許的情況下采用塔吊安裝的方式。第三，現(xiàn)場(chǎng)堆放場(chǎng)地、吊裝區(qū)域場(chǎng)地應(yīng)按照規(guī)定完成處理，處理后的場(chǎng)地應(yīng)堅(jiān)實(shí)平整，與吊裝要求相一致。第四，臨時(shí)用電、機(jī)具、支架、安全設(shè)施等，都應(yīng)當(dāng)按照施工要求準(zhǔn)備妥當(dāng)。

3.2 鋼結(jié)構(gòu)加工制作

采光頂鋼結(jié)構(gòu)安裝施工中，鋼結(jié)構(gòu)的加工制作是關(guān)鍵步驟，包含的工作任務(wù)較多。

第一，材料檢驗(yàn)。鋼結(jié)構(gòu)制作與安裝中，對(duì)鋼材的質(zhì)量要求較高，這些環(huán)節(jié)所使用的鋼材，需由材料供應(yīng)部門按規(guī)定出具合格證明、技術(shù)文件，確保各種鋼材的質(zhì)量符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。

第二，材料矯正。鋼結(jié)構(gòu)制作中，矯正是關(guān)鍵工序，科學(xué)矯正有助于提升鋼結(jié)構(gòu)制作的質(zhì)量，針對(duì)各種型材，如果存在變形情況，要在下料之前矯正。在矯正過程中應(yīng)配備平板機(jī)、型鋼矯正機(jī)，矯正一些特殊部位時(shí)可采用人工方式，矯正后的鋼材表面不得有明顯的凹面或者損傷，劃痕深度應(yīng)在0.5 mm 以內(nèi)。

第三，放樣。放樣工作開始之前，核對(duì)施工圖紙，熟悉相關(guān)環(huán)節(jié)的工藝標(biāo)準(zhǔn)，精確掌握各個(gè)部件的尺寸。樣板應(yīng)采用厚0.3 mm 的薄鐵皮制作，考慮切割、焊接、銑刨、火煨等加工余量，在樣板上要清晰標(biāo)注出切線、孔徑、上下、左右、反正的工作線和加工符號(hào)。放樣工作要在專門的放樣平臺(tái)上實(shí)施，所建立的放樣平臺(tái)應(yīng)符合要求，嚴(yán)禁受到外力沖擊[4]。

第四，號(hào)料。號(hào)料工作開始之前，施工人員需熟悉樣板上的符號(hào)、號(hào)料數(shù)量，板材號(hào)料應(yīng)號(hào)出基準(zhǔn)檢查線，號(hào)孔應(yīng)號(hào)規(guī)孔線，號(hào)料以后，在零部件上標(biāo)明零件的編號(hào)、數(shù)量、加工方法，結(jié)合零部件的材料差異，用不同顏色加以標(biāo)注。同時(shí)，應(yīng)依據(jù)施工工藝要求，預(yù)留切割與邊緣加工的余量、焊接收縮余量。

第五，切割。鋼板切割作業(yè)主要采用氣割方式，氣割鋼板、型材的過程中，對(duì)于厚度不超14 mm 的鋼板或者型材，縫寬設(shè)置為2 mm；厚度在16 ～20 mm時(shí)，縫寬設(shè)置為2.5 mm，氣割面的平面度、割紋深度、局部缺口深度都要與設(shè)計(jì)要求一致。

3.3 鋼結(jié)構(gòu)吊裝

3.3.1 預(yù)埋件復(fù)測(cè)

對(duì)前期設(shè)置好的各個(gè)預(yù)埋件加以復(fù)測(cè)，根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)判定預(yù)埋件的位置偏差是否與施工要求相一致，在埋板上彈出軸線定位線。預(yù)埋件復(fù)測(cè)的過程中，相關(guān)技術(shù)人員需熟悉施工圖紙的各個(gè)細(xì)節(jié)，與施工人員、設(shè)計(jì)人員等做好測(cè)量技術(shù)交底，由專業(yè)的測(cè)量人員根據(jù)測(cè)量的技術(shù)要求，從測(cè)量控制網(wǎng)中引出控制埋件、螺栓的控制線、標(biāo)高控制線，根據(jù)設(shè)計(jì)的預(yù)埋件測(cè)出預(yù)埋件的中心、標(biāo)高等參數(shù)，以這些參數(shù)完成定位。預(yù)埋件的復(fù)測(cè)，不僅要對(duì)預(yù)埋件的位置加以精準(zhǔn)定位，還需要保證預(yù)埋件的數(shù)量、大小等符合要求。

3.3.2 中庭區(qū)域水平防護(hù)兜網(wǎng)搭設(shè)

此環(huán)節(jié)的施工作業(yè)中，涉及到以下工作。

第一，材料準(zhǔn)備。按照施工要求，配備高質(zhì)量材料，如選用Ф12 鋼絲繩，安全網(wǎng)采用平網(wǎng)，需完全符合相應(yīng)的施工規(guī)定，在綁扎中采用8#鉛絲。

第二，施工準(zhǔn)備。樓層臨邊防護(hù)方面，需按照有關(guān)規(guī)定進(jìn)行搭設(shè)，及時(shí)清除搭設(shè)場(chǎng)地內(nèi)的各種雜物；架管、安全網(wǎng)等所需搭設(shè)材料，應(yīng)準(zhǔn)備齊全，并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)情況堆放整齊。

第三，為避免在后續(xù)的施工作業(yè)中出現(xiàn)高空墜物等事故，可在屋面層、4 層、2 層和1 層的中庭區(qū)域布滿水平兜網(wǎng)。

第四，設(shè)置安全挑網(wǎng)。結(jié)合此工程項(xiàng)目的特點(diǎn)，南北向設(shè)置5 根鋼絲繩，東西向設(shè)置2 根鋼絲繩，形成鋼絲繩網(wǎng)架，相鄰鋼絲繩之間應(yīng)設(shè)置2 道鋼絲繩。鋼絲繩之間用繩卡固定好，將鋼絲繩固定在框架柱上。

3.3.3 吊裝程序

構(gòu)件進(jìn)場(chǎng)以后在卸車區(qū)通過塔吊吊運(yùn)到屋面，單根構(gòu)件不超2 t，利用現(xiàn)場(chǎng)塔吊配合屋面平板車完成二次屋面運(yùn)輸。構(gòu)件在屋面加工區(qū)加工完成以后，利用龍門吊車將其吊運(yùn)到J-M/9-10 軸，吊裝吊點(diǎn)設(shè)置在鋼梁端部位置。鋼梁上應(yīng)設(shè)置纜風(fēng)繩，以避免吊裝過程中鋼梁出現(xiàn)前后晃動(dòng)的問題，而纜風(fēng)繩的固定點(diǎn)設(shè)置在已完成安裝的鋼梁、圈梁上。

3.4 現(xiàn)場(chǎng)焊接

采光頂鋼結(jié)構(gòu)的安裝作業(yè)中，涉及的焊接任務(wù)要求高，需要根據(jù)焊接工藝流程開展相關(guān)工作。

市場(chǎng)上可采用的焊接工藝流程較多，為保障焊接質(zhì)量，需根據(jù)實(shí)際的焊接要求，合理選擇焊接方式。一般情況下，氣體保護(hù)焊的焊接效率高、質(zhì)量好，在此鋼結(jié)構(gòu)安裝施工中，采用了80%Ar+20%CO2氣體保護(hù)焊，對(duì)應(yīng)鋼柱材質(zhì)選用ER50-6 型實(shí)芯焊絲，焊絲直徑為1.2 mm。對(duì)于短路過渡，適用于采用平、橫、立、仰全位置焊接，噴射過渡選用平焊、角焊；對(duì)于板厚超過6 mm的開坡口焊接，可采用多層多道焊接工藝，焊接厚度控制在100 m 以內(nèi)；對(duì)于低合金鋼板厚超過28 mm 的情況，引入預(yù)熱工藝，以避免出現(xiàn)冷裂紋。

焊接作業(yè)開始前，需做好充分的準(zhǔn)備工作，主要涉及以下工作。

第一，技術(shù)準(zhǔn)備。按照焊接工藝的要求，編制鋼柱技術(shù)交底、作業(yè)指導(dǎo)書，參與焊接作業(yè)的有關(guān)施工人員，根據(jù)作業(yè)指導(dǎo)書與操作規(guī)范進(jìn)行焊接處理，每個(gè)焊接人員人手一冊(cè)焊接記錄表。在開展焊接工作的過程中，及時(shí)記錄焊接開始時(shí)間、預(yù)熱溫度、層間溫度、焊接結(jié)束時(shí)間、焊材用量、探傷結(jié)果等信息。

第二，人員準(zhǔn)備。針對(duì)參與焊接作業(yè)的人員，要做好崗前培訓(xùn)，并在培訓(xùn)結(jié)束后開展嚴(yán)格考核，只有通過考核的人員才可以開展焊接作業(yè)。

第三，設(shè)備準(zhǔn)備。焊機(jī)工作時(shí)，電壓應(yīng)符合要求，地線壓緊牢固，接觸可靠，電纜與焊絲嚴(yán)禁存在破損情況，送絲機(jī)應(yīng)可以均勻送絲。第四，焊接材料準(zhǔn)備。對(duì)于焊接過程中采用的各種材料，質(zhì)量必須達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。

針對(duì)此工程項(xiàng)目的采光頂鋼結(jié)構(gòu)焊接作業(yè)，焊接時(shí)要做好焊前預(yù)熱，焊中應(yīng)嚴(yán)格控制層間溫度，焊后需開展熱保溫處理。焊接作業(yè)開始之前，在始焊點(diǎn)附近板厚15 倍且不小于100 mm 的范圍內(nèi)實(shí)施火焰預(yù)熱。使用火熱加熱器預(yù)熱時(shí)，當(dāng)加熱停止后進(jìn)入測(cè)溫環(huán)節(jié)，利用紅外測(cè)溫儀測(cè)量預(yù)熱溫度，測(cè)溫點(diǎn)與電弧經(jīng)過前的焊接點(diǎn)距離應(yīng)合理，溫度需達(dá)到120 ℃。在開展焊接作業(yè)的過程中，層間溫度應(yīng)保持在120 ～150 ℃，為保障層間溫度符合要求，應(yīng)利用CO2保護(hù)焊，一旦溫度不符合要求，及時(shí)采取有效的控制措施[5]。

第一層焊道應(yīng)封住坡口內(nèi)母材與墊板的連接部位，隨后逐道逐層累焊到填滿坡口，每一道焊縫的焊接任務(wù)結(jié)束后，將焊接部位的焊渣或者飛濺物清除干凈，如果存在焊接缺陷，立即修復(fù)，焊接操作時(shí)嚴(yán)禁在坡口外的母材上打火引弧。為避免邊沿區(qū)域冷卻過快，使焊縫部位保持均勻散熱，減少焊接應(yīng)力分布不均、驟冷裂紋的出現(xiàn)，要在邊沿區(qū)域加蓋保溫性能好、耐高溫的保溫棉，加蓋的保溫棉厚度應(yīng)在8 cm 左右。

4 結(jié)語

很多大型建筑體都采用了幕墻采光頂，這種工藝技術(shù)對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的安裝施工要求較高。為提高鋼結(jié)構(gòu)安裝施工的整體水平，工程企業(yè)在實(shí)際的施工建設(shè)中，需根據(jù)整體的結(jié)構(gòu)要求加強(qiáng)施工過程中的技術(shù)管理、流程把關(guān)，嚴(yán)控鋼結(jié)構(gòu)安裝施工中的每個(gè)步驟，提高結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、安全性，保障采光頂在建筑中發(fā)揮出應(yīng)有的作用。