趙迎，彭崢，金明珠，梁光慧，范建民

（中國(guó)新興建筑工程有限責(zé)任公司，北京 100079）

0 引言

隨著社會(huì)對(duì)“醫(yī)療關(guān)懷”需求的日益增加，對(duì)醫(yī)院環(huán)境的要求越來(lái)越高，醫(yī)院接待大廳要保證溫暖舒適、寬廣安靜的環(huán)境，以緩解病人及家屬的焦慮情緒，有利于醫(yī)護(hù)人員工作順利進(jìn)行及病人病情恢復(fù)。為增強(qiáng)空間視覺(jué)感，增加天然采光，門廳屋面多采用玻璃采光頂。為保證型鋼玻璃采光頂安裝，屋面梁承載力高。滿足承載力要求的鋼筋混凝土梁截面尺寸大，自重大，既不利于結(jié)構(gòu)安全，也會(huì)降低玻璃采光頂采光性能，影響其美觀性。因此門廳頂部梁多采用承載力大、抗震性能好、剛度大、自重輕、施工簡(jiǎn)捷的型鋼混凝土梁組合結(jié)構(gòu)。目前，國(guó)內(nèi)外型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)安裝研究成果多為安裝質(zhì)量要求及現(xiàn)場(chǎng)安裝技術(shù)要求，未涉及通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)、鋼構(gòu)件一體化安裝等內(nèi)容。國(guó)內(nèi)外很早就已經(jīng)開(kāi)始對(duì)型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)安裝進(jìn)行研究，總結(jié)出很多型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)安裝質(zhì)量要求及現(xiàn)場(chǎng)安裝技術(shù)要求規(guī)范。但缺少對(duì)于簡(jiǎn)化安裝流程，降低現(xiàn)場(chǎng)施工難度的相關(guān)研究?；谝陨?，本文針對(duì)簡(jiǎn)化安裝流程，降低現(xiàn)場(chǎng)施工難度提出以下改進(jìn)方法：一是，通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)鋼構(gòu)件，降低現(xiàn)場(chǎng)構(gòu)件拼裝難度，二是一體化安裝，簡(jiǎn)化安裝流程[1]。

本文通過(guò)研究利用BIM 三維建模、對(duì)型鋼梁、柱進(jìn)行深化設(shè)計(jì)，采用構(gòu)件一體化設(shè)計(jì)制作和構(gòu)件一體化安裝相結(jié)合的方法，降低現(xiàn)場(chǎng)施工難度，提高工程施工質(zhì)量，保證工程工期。

1 工程概況

嘉祥縣人民醫(yī)院新院區(qū)工程門診醫(yī)技樓，總建筑面積72 783.8m2，地下1 層，地上5 層，結(jié)構(gòu)形式為框架剪力墻結(jié)構(gòu)。門廳部位高18m，東西跨度48m，南北跨度16.8m，門廳梁為型鋼混凝土折型梁，總用鋼量約52t。門廳層高高，跨度大，為保證其頂部剛度，同時(shí)減小梁的截面尺寸以保證采光率，梁采用了承載力大、剛度大、自重輕的型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)，為保證梁與柱剛接，與鋼梁相接的柱也需采用型鋼柱，因此門廳柱需采用型鋼混凝土柱。門廳處框架柱高18m，若全長(zhǎng)使用型鋼混凝土柱，不僅型鋼柱用鋼量大，柱鋼筋綁扎難度增大，混凝土澆筑工作難度提升。且型鋼梁為折型梁，現(xiàn)場(chǎng)拼裝難度大，模板支設(shè)難度大，與型鋼柱連接安裝難度大。鋼架結(jié)構(gòu)施工的主要風(fēng)險(xiǎn)是安裝人員和安裝機(jī)械能否實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)，避免發(fā)生事故。因此需根據(jù)施工環(huán)境、施工工序?qū)︿摻Y(jié)構(gòu)安裝方法進(jìn)行研究改進(jìn)。

2 安裝技術(shù)思路

（1）為保證型鋼混凝土梁剛接，與梁相接的柱應(yīng)為型鋼混凝土柱，門廳框架柱高18m，若全長(zhǎng)使用型鋼混凝土柱，柱用鋼量大，柱鋼筋綁扎難度大，因此取消全長(zhǎng)型鋼柱，將與鋼梁連接部位鋼柱優(yōu)化為連接用短柱，僅作為鋼梁與混凝土柱剛接構(gòu)件。既保證了型鋼梁的剛性連接，又減少用鋼量，節(jié)約鋼材，降低材料成本。減少與框架柱鋼筋重合面積，降低框架柱鋼筋綁扎難度。相較于傳統(tǒng)型鋼柱安裝施工工藝，省去了在框架柱根部底腳螺栓預(yù)埋與鋼骨柱定位安裝等施工步驟，減少施工工序，降低施工難度，縮短工期。

（2）型鋼梁為折型梁，折型位置現(xiàn)場(chǎng)拼裝難度大，安裝精度不易控制。且主梁跨度16.8m，單榀重量達(dá)7.3t，現(xiàn)場(chǎng)現(xiàn)有塔式起重機(jī)不滿足起吊要求，且因跨度大、重量大導(dǎo)致施工難度大，安裝精度不易控制。因此，對(duì)鋼梁進(jìn)行優(yōu)化分節(jié)，型鋼梁柱現(xiàn)場(chǎng)安裝連接點(diǎn)均設(shè)在受力較小處，保證了結(jié)構(gòu)安全性。折型位置及梁柱連接位置，優(yōu)化為整體構(gòu)件，大大降低現(xiàn)場(chǎng)拼裝難度，也減少了現(xiàn)場(chǎng)的測(cè)量定位、安裝、焊接等工程量。型鋼梁柱固定安裝時(shí)互為定位固定措施，穩(wěn)定性好，且減少固定加固措施投入，施工質(zhì)量及施工安全性大大提高。

（3）型鋼混凝土柱鋼筋采用雙螺套鋼筋連接技術(shù)，不需要旋轉(zhuǎn)鋼筋就可以完成連接作業(yè)，可將鋼筋上下螺紋軌跡不共線調(diào)整成共線，操作簡(jiǎn)單，力學(xué)性能好

3 施工質(zhì)量控制與安全管理

3.1 施工質(zhì)量控制

（1）嚴(yán)格按照《鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收程范》（GB50205-2020）、《建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接規(guī)程》（JGJ8l-2002）、《鋼結(jié)構(gòu)高強(qiáng)度螺栓連接 的設(shè)計(jì)施工及驗(yàn)收規(guī)程》要求進(jìn)行施工；（2）施工前應(yīng)仔細(xì)核對(duì)施工圖上所有尺寸，對(duì)鋼構(gòu)件進(jìn)行放樣和試拼裝確認(rèn)準(zhǔn)確無(wú)誤后方可進(jìn)行施工；（3）所有螺栓孔均已預(yù)制完成，未經(jīng)許可不得現(xiàn)場(chǎng)擴(kuò)；（4）除結(jié)構(gòu)圖上專門注明，不允許在鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件上開(kāi)洞、埋盒等；（5）對(duì)高強(qiáng)螺栓摩擦面應(yīng)特別保護(hù)，確保高強(qiáng)螺栓的抗剪強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求；（6）安裝施工前制定包括施工方法、施工步驟、施工管理并能確保安裝質(zhì)量和安裝精度以及安裝安全的計(jì)劃，該計(jì)劃必須經(jīng)施工監(jiān)理確認(rèn)認(rèn)可；（7）臨時(shí)固定架應(yīng)搭設(shè)牢固，不得有松動(dòng)現(xiàn)象等；（8）在澆筑混凝土前，木模板澆水濕潤(rùn)，模板內(nèi)無(wú)積水。模板與混凝土的接觸面應(yīng)清理干凈并涂刷隔離劑，模板內(nèi)的雜物應(yīng)清理干凈；（9）因型鋼柱部分鋼筋綁扎較復(fù)雜，有關(guān)人員及時(shí)進(jìn)行檢查、隱蔽驗(yàn)收；（10）在混凝土澆筑時(shí)混凝土澆筑負(fù)責(zé)人跟班檢查，如鋼筋有明顯的偏位或間距發(fā)生變。

3.2 安全管理

（1）模板拆除使用撬杠時(shí)，人要立穩(wěn)，應(yīng)一手扶穩(wěn)，一手操作，撬杠插入深度適宜，不宜撬動(dòng)距離過(guò)大；（2）高處操作人員使用的工具，零配件等應(yīng)放入工具袋內(nèi)，不可隨意丟擲，嚴(yán)禁高空落物傷人，盡量避免垂直交叉作業(yè)；（3）在拆除模板架時(shí)，要保證有足夠的操作空間和平臺(tái)；（4）鋼結(jié)構(gòu)吊裝時(shí)配置安全掛欄，在柱與柱之間拉安全繩。高處作業(yè)必須精神集中，系好安全帶。吊裝時(shí)的指揮人員應(yīng)使用統(tǒng)一指揮信號(hào)，信號(hào)要鮮明準(zhǔn)確；（5）鋼梁焊接時(shí)，要制作專用擋風(fēng)斗，對(duì)火花采取嚴(yán)密的處理措施，以防火災(zāi)、燙傷等，下雨天不得露天進(jìn)行焊接作業(yè)；（6）施工中的電焊機(jī)、空壓機(jī)、氣瓶、打磨機(jī)等必須采取固定措施存 放于平臺(tái)上，不得搖晃滾動(dòng)。

4 施工工藝流程與方案設(shè)計(jì)

4.1 利用BIM 建模技術(shù)對(duì)鋼結(jié)構(gòu)深化設(shè)計(jì)及構(gòu)件拆分

原設(shè)計(jì)型鋼梁折點(diǎn)處為連接節(jié)點(diǎn)，型鋼梁分為兩段進(jìn)行拼裝。型鋼柱為單獨(dú)鋼構(gòu)件，與型鋼梁在設(shè)計(jì)原位進(jìn)行拼裝。鋼構(gòu)件吊裝難度大，質(zhì)量難保證。先將整體鋼構(gòu)件模型搭建好，通過(guò)模擬構(gòu)件安裝，將折型梁折點(diǎn)位置優(yōu)化為整體構(gòu)件，梁由原來(lái)一榀分兩段改為一榀分三段，頭尾兩段與型鋼柱相接部位，優(yōu)化為整體構(gòu)件，中間段為折梁部分，為單獨(dú)構(gòu)件[2]。將鋼構(gòu)件優(yōu)化為折型梁、邊柱梁、角柱梁三大類構(gòu)件，如圖1～4 所示。

圖1 深化設(shè)計(jì)構(gòu)件分解圖

圖2 型鋼梁分段示意圖

圖3 邊柱梁、角柱梁模型圖

圖4 折型梁模型圖

確定深化方向后，將型鋼柱、型鋼梁及框架柱構(gòu)件搭設(shè)好，模擬三者的位置關(guān)系，保證鋼構(gòu)件精度。模型建立完成后，進(jìn)行構(gòu)件受力分析，進(jìn)行分節(jié)拆分。結(jié)合施工順序，尤其是柱筋、梁筋、箍筋等交織密集的節(jié)點(diǎn)位置，選擇適用的鋼筋連接方式，預(yù)留鋼筋套筒、鋼筋預(yù)留孔。

完成模型校核，確認(rèn)鋼構(gòu)件的標(biāo)高、規(guī)格、節(jié)點(diǎn)形式等無(wú)誤，對(duì)構(gòu)件進(jìn)行編號(hào)，完成出圖，對(duì)深化后的圖紙?zhí)峤辉O(shè)計(jì)單位簽章確認(rèn)。

4.2 構(gòu)件加工、制作及運(yùn)輸

根據(jù)最終的設(shè)計(jì)確認(rèn)圖紙及模型，由鋼結(jié)構(gòu)廠家完成鋼構(gòu)件的加工、制作、運(yùn)輸至現(xiàn)場(chǎng)。

4.3 滿堂腳手架搭設(shè)

模板支撐體系搭設(shè)高度17.83m，部分局部框架梁集中線荷≥24KN/m，屬于高大模板工程，已完成高大模板安全專項(xiàng)方案并進(jìn)行專家論證[3]。

架體采用盤扣式鋼管架體，架體步距為1200mm，立桿橫距600mm，縱距450mm，設(shè)柱拉結(jié)點(diǎn)，使架子管把柱子四周連接牢固，然后與架體連成一個(gè)整體，如圖5 所示。

圖5 滿堂腳手架剖面圖

4.4 梁底附加固定架安裝

復(fù)核現(xiàn)有建筑平面上的軸線及鋼結(jié)構(gòu)基準(zhǔn)線控制點(diǎn)的精度。測(cè)量出各個(gè)鋼構(gòu)件的平面定位軸線及構(gòu)件標(biāo)高，并在型鋼梁安裝位置處用紅油漆做好標(biāo)記。由100mm×100mm 木方、Φ48m×3.6m 鋼管組合成臨時(shí)固定架，臨時(shí)固定架通過(guò)鋼管與支撐架體連接牢固。臨時(shí)固定架根據(jù)滿堂腳手架立桿位置進(jìn)行設(shè)置，每?jī)傻懒U即每1 200mm 設(shè)一道固定架，木方通長(zhǎng)鋪設(shè)于固定架梁底鋼管上，緊貼鋼梁底部。臨時(shí)固定架安裝完成后，固定架根據(jù)測(cè)量標(biāo)記，進(jìn)行位置調(diào)整，以保證鋼梁位置準(zhǔn)確，如圖5～6 所示。

圖6 型鋼梁臨時(shí)固定架立面圖

圖7 型鋼梁臨時(shí)固定架安裝示意圖

4.5 型鋼梁吊裝

吊裝前，應(yīng)按構(gòu)件明細(xì)表核對(duì)進(jìn)場(chǎng)的構(gòu)件。吊裝采用吊機(jī)兩點(diǎn)吊裝，鋼梁被起吊至適當(dāng)高度后緩緩轉(zhuǎn)桿，徐徐下鉤，根據(jù)紅線標(biāo)記，調(diào)整鋼梁位置，直至將梁平穩(wěn)地放置在臨時(shí)固定架上，剎住吊車。

4.6 型鋼梁位置臨時(shí)固定

調(diào)整臨時(shí)固定架卡扣，從側(cè)面對(duì)型鋼梁進(jìn)一步加固，形成穩(wěn)定空間體系。利用內(nèi)控點(diǎn)，使用全站儀對(duì)型鋼梁、型鋼柱位置進(jìn)行測(cè)量復(fù)核控制，并檢查型鋼柱垂直度。核查無(wú)誤后，撤去吊繩，完成臨時(shí)加固。

4.7 型鋼梁拼接及測(cè)量復(fù)核

進(jìn)行鋼構(gòu)件拼裝前，保證摩擦面干燥、整潔，用油漆在明顯部位編號(hào)，寫明構(gòu)件號(hào)和件數(shù)。型鋼梁拼接時(shí)，會(huì)受到風(fēng)力、溫差、日照等外界環(huán)境等因素的影響，采用項(xiàng)目自制鋼梁連接結(jié)構(gòu)安裝裝置，輔助進(jìn)行鋼梁拼接，簡(jiǎn)化鋼梁連接結(jié)構(gòu)的安裝流程，提高安裝級(jí)精度。最終焊接固定。

鋼梁拼裝完成后，及時(shí)對(duì)鋼梁位置、鋼柱位置、垂直度等進(jìn)行測(cè)量校核，保證梁柱位置準(zhǔn)確。

圖8 型鋼梁拼裝模型圖

4.8 焊縫探傷檢測(cè)

對(duì)型鋼梁焊接部位進(jìn)行外觀檢查，確保焊縫表面有無(wú)裂紋、夾渣等缺陷，焊縫幾何尺寸以及成型情況符合要求。外觀合格后由專職檢測(cè)人員做超聲波探傷檢測(cè)。

4.9 框架柱鋼筋綁扎

（1）完成施工縫處理、鋼筋位置調(diào)整、清理等基礎(chǔ)工序；（2）為不擾動(dòng)已安裝完成的型鋼柱、降低鋼筋安裝難度，縱向鋼筋連接采用雙螺套鋼筋連接技術(shù)連接。鋼筋與型鋼柱交疊部位，綁扎空間有限，采用鋼筋與型鋼柱預(yù)埋焊接套筒連接；（3）綁扎箍筋、安裝墊塊。鋼筋綁扎完成，進(jìn)行鋼筋隱蔽驗(yàn)收。

4.10 框架柱模板支設(shè)

柱模與下層柱頂交接處貼海綿條，柱底模板預(yù)留清掃口，柱模板與滿堂腳手架體連成一體，增加整體穩(wěn)固性。模板安裝完成后二次清理堵縫，進(jìn)行模板驗(yàn)收。

4.11 柱混凝土澆筑

混凝土應(yīng)分層澆筑振搗，振動(dòng)棒不得觸動(dòng)鋼筋和鋼構(gòu)件。當(dāng)混凝土澆筑至型鋼柱底部時(shí)，兩側(cè)兩人對(duì)稱進(jìn)一步振搗?；炷两K凝后，覆膜并進(jìn)行保濕養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時(shí)間不得少于14 天?；炷翉?qiáng)度達(dá)到拆模要求，即可進(jìn)行拆模，拆模后及時(shí)對(duì)框架柱進(jìn)行驗(yàn)收。

4.12 型鋼梁位置校核

框架柱驗(yàn)收合格后，即型鋼梁與框架柱連接固定完成。利用測(cè)量?jī)?nèi)控點(diǎn)，對(duì)型鋼梁位置進(jìn)行復(fù)測(cè)校核。

4.13 型鋼梁附加固定架拆除

型鋼梁位置偏差復(fù)測(cè)合格后，即完成與框架柱剛接及固定定位，可拆除臨時(shí)固定架。固定架拆除時(shí)，先拆除梁側(cè)固定鋼管，再緩緩松動(dòng)梁底固定鋼管，盡量減少對(duì)原架體擾動(dòng)，拆除后，對(duì)原架體進(jìn)行加固。

4.14 梁鋼筋綁扎

安裝梁上下縱筋，將上下鐵直接穿入箍筋內(nèi)部，縱筋在梁柱節(jié)點(diǎn)處與預(yù)先焊接在鋼柱上的直螺紋套筒進(jìn)行連接，或與框架柱縱向鋼筋連接撐起箍筋形成骨架。由于型鋼梁栓釘密集，縱向鋼筋直徑大、數(shù)量多，綁扎難度大，要加強(qiáng)技術(shù)交底及綁扎質(zhì)量控制工作，土建工長(zhǎng)盯班作業(yè)，以保證梁最終成型質(zhì)量。

4.15 梁模板支設(shè)及混凝土澆筑

鋼筋綁扎完成，按照梁底、梁側(cè)的順序支設(shè)模板。梁底模板必須預(yù)留清掃口，防止夾渣，在安裝梁側(cè)模板時(shí)，根據(jù)型鋼梁腹板預(yù)留螺栓孔設(shè)置對(duì)拉螺栓。

混凝土澆筑時(shí)，應(yīng)從梁一側(cè)下料，待混凝土從另一側(cè)冒出高于型鋼梁下翼緣板時(shí)，再對(duì)稱下料，避免梁底出現(xiàn)混凝土不密實(shí)的現(xiàn)象?；炷两K凝后，及時(shí)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，以保證型鋼混凝土梁成型質(zhì)量。

4.16 梁位置監(jiān)測(cè)

在混凝土澆筑完成14d 內(nèi)，對(duì)梁位置、架體進(jìn)行定期監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)無(wú)異樣，養(yǎng)護(hù)滿28d，方可進(jìn)行模板拆除。

5 結(jié)論

型鋼混凝土梁柱一體安裝技術(shù)在設(shè)計(jì)方面，有強(qiáng)化設(shè)計(jì)意圖、優(yōu)化設(shè)計(jì)方案的優(yōu)點(diǎn)；在安裝方面，有降低現(xiàn)場(chǎng)拼裝工作量、降低安裝難度、提高安裝精度、降低高空安裝大重量鋼構(gòu)件的危險(xiǎn)系數(shù)的優(yōu)點(diǎn)，解決了型鋼混凝土組合機(jī)構(gòu)型鋼構(gòu)件現(xiàn)場(chǎng)定位難度大、拼裝難度大，施工危險(xiǎn)系數(shù)高等問(wèn)題。減少了機(jī)械設(shè)備投入量，加快了施工進(jìn)度，降低了安裝成本、保證了工程質(zhì)量及安裝工期。

在大空間、大跨度的型鋼梁柱安裝中，采用型鋼混凝土梁柱一體安裝技術(shù)，確保了施工安全，可加快施工進(jìn)度，減少機(jī)械設(shè)備投入量，降低安裝成本。