張利彬 羅國(guó)興 李 錚 劉長(zhǎng)春

經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展推動(dòng)了建筑業(yè)的蓬勃發(fā)展，建筑企業(yè)要想獲得更多的利潤(rùn)，應(yīng)積極引進(jìn)新技術(shù)，研發(fā)既能保證施工質(zhì)量又能降低施工成本的新工藝。

1 項(xiàng)目概況

南陽(yáng)卷煙廠科技綜合樓修繕項(xiàng)目位于河南省南陽(yáng)市，主體建筑16 層，裙房3 層，建筑總高度為57.15 m，總建筑面積為9252 m2，幕墻建筑面積約為2.1 萬(wàn)m2。建筑外立面為白色瓷片貼面，窗戶為老式鋁合金藍(lán)色玻璃窗。建筑南側(cè)立面局部采用凸出的圓弧型玻璃幕墻，東西2 個(gè)側(cè)面為凸出的鋁合金幕墻。

科技綜合樓項(xiàng)目的修繕內(nèi)容包括5 方面：第1，改造科技綜合樓外立面，增加外墻外保溫；第2，拆除外挑圓弧、女兒墻等構(gòu)件，進(jìn)行局部結(jié)構(gòu)加固；第3，外墻窗更換為節(jié)能玻璃窗；第4，修繕屋面保溫防水系統(tǒng)；第5，改造入口大廳，增加建筑沿街立面外圍廊架等。

2 高層建筑屋頂大跨度桁架吊裝式施工工藝概述

結(jié)合南陽(yáng)卷煙廠科技綜合樓修繕項(xiàng)目建設(shè)內(nèi)容，本文提出一套高層建筑屋頂大跨度桁架吊裝式施工工藝。具體施工工藝如下：第1，采用測(cè)距儀復(fù)核現(xiàn)場(chǎng)結(jié)構(gòu)的尺寸，保證測(cè)量數(shù)據(jù)精確；第2，建立建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM），驗(yàn)證造型比例關(guān)系；第3，進(jìn)行鋼桁架分段單元化加工，在保證施工質(zhì)量和安全的同時(shí)，保證施工進(jìn)度；第4，實(shí)施工廠標(biāo)準(zhǔn)化加工，確保構(gòu)件焊接精度高、速度快；第5，實(shí)施整體單元式分段吊裝。

3 高層建筑屋頂大跨度桁架吊裝式施工工藝原理及操作要點(diǎn)

3.1 施工工藝原理

利用測(cè)距儀對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行精準(zhǔn)測(cè)量，測(cè)量出桁架梁總長(zhǎng)度，并根據(jù)吊車吊裝噸位與施工便利性，對(duì)鋼桁架梁進(jìn)行尺寸分段。加工廠將分段后的鋼桁架龍骨進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化切割、批量化下料，然后將龍骨焊接成滿足吊裝尺寸的鋼桁架。將分段桁架吊裝到屋面相對(duì)應(yīng)的位置上進(jìn)行拼裝焊接，以此類推，達(dá)到分段安裝的目的。

3.2 施工操作要點(diǎn)

3.2.1 施工準(zhǔn)備

準(zhǔn)備部分有4 方面:第1，根據(jù)圖紙及施工進(jìn)度，編制詳細(xì)的物資需求計(jì)劃及加工計(jì)劃；第2，檢測(cè)所用機(jī)具，確保其性能良好；第3，對(duì)管理人員和操作工人進(jìn)行培訓(xùn)；第4，準(zhǔn)備各種施工材料。

3.2.2 測(cè)量放線

測(cè)量依據(jù)。該項(xiàng)目的原有軸線已不存在，需要工人鑿除表面裝飾面磚，漏出混凝土結(jié)構(gòu)，進(jìn)行實(shí)測(cè)實(shí)量，找出原圖紙與現(xiàn)場(chǎng)不相符之處，并調(diào)整圖紙。

測(cè)量方法。將原建筑標(biāo)高基準(zhǔn)點(diǎn)上引至樓層間柱面，再通過(guò)水準(zhǔn)儀將樓層標(biāo)高引至屋面。標(biāo)高點(diǎn)應(yīng)逐層從原土建基準(zhǔn)點(diǎn)上引，避免誤差累計(jì)。在需要施工的屋面上，根據(jù)模擬控制線的位置，利用經(jīng)緯儀和墨盒彈出墨線，形成水平控制基準(zhǔn)線。依據(jù)CAD藍(lán)圖確定連接點(diǎn)個(gè)數(shù)，結(jié)合圖紙放出鋼柱橫向控制線，并彈出埋件固定點(diǎn)位置[1]。

3.2.3 BIM建模

將調(diào)整后的圖紙，采用BIM 軟件進(jìn)行1:1 建模，如圖1 所示，為施工下料、制訂施工方案提供最新、最準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，并進(jìn)行存檔。

圖1 鋼桁架單元BIM 模型（來(lái)源：作者自繪）

利用Revit 軟件構(gòu)建BIM 模型，并將3D 模型展示給現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員。另外，可以將BIM 模型提供給加工廠，加工廠根據(jù)模型尺寸焊接鋼桁架單元，提高其作業(yè)效率。

3.2.4 龍骨材料下單

在測(cè)量放線、BIM 建模的基礎(chǔ)上，根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際需求，確定南陽(yáng)卷煙廠科技樓修繕項(xiàng)目屋面鋼桁架龍骨下料單，如表1 所示。

表1 鋼桁架龍骨下料單

3.2.5 龍骨焊接成單元

根據(jù)鋼桁架龍骨下料單，確定同規(guī)格尺寸構(gòu)件并統(tǒng)計(jì)數(shù)量。之后把鋼桁梁構(gòu)件進(jìn)行合理分段，并對(duì)分段構(gòu)件進(jìn)行編號(hào)，同規(guī)格構(gòu)件可以進(jìn)行批量生產(chǎn)。構(gòu)件生產(chǎn)完成后進(jìn)行加工焊接，焊接后對(duì)焊接部位進(jìn)行防銹處理，并噴涂防銹漆。

3.2.6 鋼桁架單元吊裝、拼接焊接

鋼桁架單元吊裝、拼接焊接具體分3 步：

1）提前聯(lián)系好吊車，合理安排吊裝順序。

2）通過(guò)對(duì)講機(jī)指揮吊車作業(yè)人員緩慢吊裝，保證起吊操作平穩(wěn)。整體骨架離地500 mm 時(shí)檢查無(wú)誤后再繼續(xù)起吊。吊車臂吊裝到屋面合適高度，采用人工拉拽的方式將鋼桁架單元點(diǎn)焊固定到預(yù)定位置。桁架連接點(diǎn)焊接固定后，才能摘除吊鉤，如圖2 所示。

圖2 龍骨架單元板塊固定完成（來(lái)源：作者自攝）

3）每個(gè)桁架單元焊接完成后，利用水平尺檢查平整度，平整度誤差控制在2 mm 以內(nèi)，以滿足面層對(duì)基層平整度的要求。對(duì)整體桁架單元進(jìn)行位置校核，確定無(wú)誤后，將連接部位的桁架進(jìn)行滿焊。焊縫達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，在焊縫涂刷防銹漆[2]。

3.2.7 清理驗(yàn)收

高層建筑屋頂大跨度架吊裝式施工中的清理驗(yàn)收工作分為如下3 步進(jìn)行：第1，檢查焊縫是否滿焊，是否滿足設(shè)計(jì)要求，是否存在沙眼和漏焊部位；表面涂刷2 遍鐵紅防銹漆，待防銹漆干燥后，再涂刷1 遍銀粉防銹漆。第2，清理干凈焊縫表面的焊渣。第3，準(zhǔn)備驗(yàn)收。

4 高層建筑屋頂大跨度桁架吊裝式施工管理措施

4.1 施工質(zhì)量管理措施

在實(shí)際施工過(guò)程中，作業(yè)人員需要按照《建筑裝飾裝修工程質(zhì)量驗(yàn) 收 規(guī) 范》（GB 50210—2018）、《建筑施工安全技術(shù)統(tǒng)一規(guī)范》（GB 50870—2013）、《建設(shè)工程施工現(xiàn)場(chǎng)消防安全技術(shù)規(guī)范》（GB 50720—2011）、《建筑節(jié)能工程施工質(zhì)量驗(yàn) 收 規(guī) 范》（GB 50411—2019）、《民用建筑設(shè)計(jì)通則》（GB 50352—2019）、《民用建筑工程室內(nèi)環(huán)境污染控制規(guī)范》（GB 50325—2020）、《鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》（GB 50205—2022）、《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》（GB 50009—2019）等標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格規(guī)范自身操作，保證施工質(zhì)量。

基于上述規(guī)范，作業(yè)人員可從以下4 方面加強(qiáng)施工質(zhì)量管控：第1，工程使用的各種材料和組件應(yīng)有產(chǎn)品合格證書、進(jìn)場(chǎng)驗(yàn)收記錄、性能檢測(cè)報(bào)告及材料復(fù)驗(yàn)報(bào)告，其質(zhì)量應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求及國(guó)家現(xiàn)行產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)和工程技術(shù)規(guī)范的規(guī)定[3-4]。第2，施工人員進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)前，應(yīng)進(jìn)行施工前的技術(shù)和工藝交底，編制詳細(xì)的書面交底至每一位參與施工的作業(yè)人員。第3，前期放線作業(yè)成立放線小組，需要指派專業(yè)測(cè)量員現(xiàn)場(chǎng)負(fù)責(zé)，復(fù)核后才能進(jìn)入下道工序。第4，指派專業(yè)質(zhì)量員駐扎加工廠，監(jiān)督加工情況，嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)。第5，實(shí)施現(xiàn)場(chǎng)施工質(zhì)量安全責(zé)任制，每個(gè)管理人員對(duì)自己所監(jiān)管的施工區(qū)域質(zhì)量安全負(fù)責(zé)。

4.2 施工安全管理措施

施工安全管理措施包括9 點(diǎn)：第1，項(xiàng)目部應(yīng)成立項(xiàng)目安全領(lǐng)導(dǎo)小組，由項(xiàng)目經(jīng)理?yè)?dān)任安全活動(dòng)領(lǐng)導(dǎo)小組組長(zhǎng)，成員包括項(xiàng)目安全員、技術(shù)負(fù)責(zé)人和勞務(wù)班組長(zhǎng)。第2，施工作業(yè)人員進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)前，必須進(jìn)行施工前的安全培訓(xùn)、技術(shù)和任務(wù)交底，明確各自職責(zé)，服從指揮，聽(tīng)從分配。第3，現(xiàn)場(chǎng)臨時(shí)用電及配電箱放置要符合電氣安全規(guī)程，電氣開(kāi)關(guān)和手動(dòng)電動(dòng)工具要有漏電保護(hù)器。第4，配電線路的允許荷載冗余量保持在30%，不得使用絕緣破損的線路。第5，不定時(shí)檢查進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)的作業(yè)人員是否正確佩戴安全帽。第6，埋件施工人員在施工時(shí)不應(yīng)將大塊鑿除混凝土隨意向下拋灑，及時(shí)清理懸掛吊籃內(nèi)的廢棄物，裝入垃圾袋，由輔助人員用繩索提出裝好的垃圾并傾倒在指定區(qū)域；不得在懸掛吊籃內(nèi)放置超過(guò)吊籃起重荷載的重物；在吊籃下方設(shè)置警戒標(biāo)志，其他人員嚴(yán)禁進(jìn)入危險(xiǎn)區(qū)域內(nèi)，防止掉落物品砸傷其他人員。第7，采用電錘打孔時(shí)，電錘的鉆頭必須垂直于工作面，要用手均勻按壓電錘，連續(xù)送進(jìn)，不得使鉆頭在孔眼內(nèi)左右擺動(dòng)，以免扭力傷害操作人員。第8，檢查鋼材焊接的焊口是否脫焊，是否有損傷，若有損傷及時(shí)維護(hù)；檢查安全帶、安全繩、鋼絲繩是否有損傷，繩扣是否有松動(dòng)，槽鋼軌道固定部位是否有松動(dòng)，若發(fā)現(xiàn)異常，及時(shí)更換。第9，現(xiàn)場(chǎng)所有人員嚴(yán)禁吸煙，焊接作業(yè)時(shí)開(kāi)具動(dòng)火作業(yè)申請(qǐng)。

4.3 環(huán)境保護(hù)措施

在實(shí)際施工過(guò)程中，按照《建筑工程綠色施工評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 50640—2010）、《建筑施工場(chǎng)界環(huán)境噪聲排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 12523—2011）等國(guó)家、行業(yè)和地方有關(guān)環(huán)境保護(hù)的法律法規(guī)、規(guī)范及相關(guān)規(guī)定，將施工場(chǎng)地和作業(yè)限制在工程建設(shè)允許的范圍內(nèi)，做到標(biāo)牌清楚、齊全，各種標(biāo)志醒目，施工場(chǎng)地整潔文明。同時(shí)，加強(qiáng)對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)燃油、廢棄材料、廢渣的控制和治理。此外，選用低噪音施工機(jī)械，裝卸物料時(shí)輕拿輕放，做到施工期間不擾民[5]。

5 項(xiàng)目效益分析

5.1 社會(huì)效益

該施工工藝采用鋼桁架分段吊裝施工，以BIM 技術(shù)為核心，采用數(shù)字化、標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，采用工廠化單元加工，通過(guò)簡(jiǎn)單的分段吊裝式施工，實(shí)現(xiàn)了復(fù)雜桁架梁安裝工作，達(dá)到了安全、便捷、經(jīng)濟(jì)及實(shí)用的施工目的。我國(guó)各地相繼興建了很多規(guī)模大的鋼構(gòu)公共建筑，如博物館、辦公樓、工業(yè)廠房及城市展覽館等，該施工工藝對(duì)于構(gòu)造相同的建筑具有一定的推廣應(yīng)用價(jià)值。

5.2 經(jīng)濟(jì)效益

采用分段吊裝焊接，安全系數(shù)高、成本低，能夠縮短施工周期。采用BIM 技術(shù)進(jìn)行虛擬施工，能夠提前解決龍骨碰撞沖突、收邊收口交替等問(wèn)題，有效降低了管理成本。采用該施工工藝后，該項(xiàng)目的安裝效率提高約30%，造價(jià)降低約20%。另外，相比搭設(shè)滿堂腳手架施工，采用吊車吊裝施工節(jié)約了人力搭設(shè)成本和租賃成本，避免了交叉施工，屋頂部位施工成本節(jié)省約9.88 萬(wàn)元。

6 結(jié)語(yǔ)

越來(lái)越多的建筑師選擇采用大跨度空間桁架鋼結(jié)構(gòu)作為高層建筑的設(shè)計(jì)亮點(diǎn)。針對(duì)大跨度空間桁架鋼結(jié)構(gòu)施工存在的問(wèn)題，本文結(jié)合南陽(yáng)卷煙廠科技綜合樓修繕項(xiàng)目建設(shè)內(nèi)容，提出一套高層建筑屋頂大跨度桁架吊裝式施工工藝，希望為類似工程項(xiàng)目施工提供借鑒。