长悬挑轻钢结构屋架施工技术研究

1   工程概况

本项目为某多高层公共建筑，项目建设地点位于濮阳市城乡一体化示范区。本项目总建筑面积38?212.90?m2，建筑总高度68.4?m。建设内容包括主体建筑物1栋，主楼12层，裙楼4层，主体结构为混凝土框架剪力墙结构。项目坡屋面采用钢结构形式，钢结构面积2?091.24?m2。钢结构主梁及檩条等均采用矩形管制作，总重量约100?t。主梁截面尺寸主要包括250×100×8和200×100×6，檩条截面尺寸为100×100×5，腹撑截面尺寸为150×100×5。

2   施工重难点

本项目钢结构屋架施工重难点包括：

（1）屋顶钢结构主梁、檀条、腹撑等构件数量较多，在吊装前如何合理拼装构件，提升施工效率，是本项目重难点。

（2）精度控制要求高，因钢结构施工涉及到和土建配合（土建精度要求比钢结构要求低）且本项目钢结构原材在现场加工并安装，加工和安装精度控制难度大。

（3）钢构件截面壁厚仅5~8?mm，如何控制焊接温度应力，减少焊接变形是本项目重难点。

（4）钢结构最大悬挑距离为4.17?m，因材料均为轻钢结构，截面壁厚薄，施工措施稍有不当悬挑端容易产生下挠。

（5）钢结构屋架施工时脚手架已拆除有大量钢结构安装和焊接工作属于高空和临边作业，危险性较大，如何制定施工方案，做好安全施工措施，是本项目的重难点。

3   长悬挑轻钢结构屋架施工关键技术

3.1   施工总体流程

施工现场两台ZJ5710塔式起重机配合吊装，结合ZJ5710塔式起重机起重性能和预埋件间距为3?700?mm，项目部决定采用拼装和散装相结合的模式进行钢结构加工和安装。水平方向按3?700?mm间距进行分段，间距3?700?mm范围内的所有零构件预先拼装为两个整体（一个为外挑桁架，一个为坡屋面钢梁架）进行安装。具体施工流程为：

预埋件安装→混凝土梁养护→预埋件位置复测，归方→安装结构墙上250×100×8短立柱→墙外每间距3700?mm的200×100×6长度为4?175?mm的钢梁主骨架、200×100×6的转接件、200×100×6主骨架和100×100×5檩条焊接为整体（记为外挑桁架）、隔一布一吊装并焊接→墙外每间距3?700mm的250×100×8斜钢梁和100×100×5檩条焊接为整体（记为坡屋面钢梁架）、隔一布一吊装并焊接→安装150×100×5腹撑→剩余100×100×5檩条焊接。

3.2   具体施工工艺

（1）预埋件安装

从测量基线往上引中心控制线和标高控制线时，钢结构和土建测量员一起参与，保证双方使用的控制点线一致。在混凝土梁墙钢筋全部绑扎好后，复核整体尺寸，在封模前埋入预埋件，预埋件和混凝土构件中主筋焊接牢固，形成稳固体系，再浇筑混凝土一次固定，预埋完成。封模和浇筑过程安排专人进行看护，避免土建专业施工对预埋件产生大幅度碰撞导致预埋件偏差。混凝土浇筑完终凝前，对预埋件位置进行复检，发现偏差较大要及时进行校正。

（2）钢结构加工

混凝土终凝后，钢结构测量员结合土建测量员对屋架层混凝土结构和预埋件位置整体复测并归方、标记结构基准线，同时在预埋件上定位各焊接点的中轴线和水平标高线并做好标记和记录，依据预埋后现场采集的相关尺寸记录，在预埋件上安装加劲肋板进行定位并对原材下料尺寸进行微调，作出详细的原材下料单指导加工，保证完成面尺寸和图纸一致。

因项目场地有限，钢结构加工工作定在主屋面上进行，将主屋面分为三个区域，东侧为钢结构原材堆场和下料场，中部依据图纸尺寸制作胎具，将下料后的零部件进行拼接和点焊固定后用推车运到西侧进行满焊工作。先进行外挑桁架加工，再进行坡屋面主梁加工。加工前期记录拼接半成品和满焊完成品的时间，据此调整三个区域面积比例和劳动力，保证加工正常流水施工。加工完成品后进行打磨除锈和两遍防腐底漆涂刷 工作。

（3）钢结构安装

因钢结构施工时脚手架已经拆除，安全施工管理是本项目的重点。混凝土梁墙上拉生命线，高空临边作业人员挂防坠器。另用方钢、圆钢制作钢结构吊篮，经各方验收后挂验收合格牌使用，外挑桁架和结构外侧预埋件焊接时采用其进行焊接。安装前，在外挑桁架左、中、右三处捆绑倒链，在桁架下弦位置满铺钢跳板方便上人和防护；在坡屋面钢梁架上挂钢爬梯并固定牢固，以方便后续焊接。

外挑桁架吊装时平稳起钩，缓慢就位。就位后利用三个倒链和塔式起重机进行上下左右精准调整至需要位置后施工人员在操作平台上进行构件与预埋件的加固焊接。倒链保持受力状态，塔式起重机松钩，吊装该区域的坡屋面钢梁架并进行焊接。之后在结构内侧进行腹撑的安装和焊接。全部完成后塔式起重机摘钩、松倒链。用同样的方法隔3?700?mm距离继续安装其他构件，然后用散装方法完成隔距间的檩条安装，外挑桁架上檩条散装时施工人员就位在两端已安装外挑桁架的钢跳板上，坡屋面钢梁架上檩条散装时施工人员就位在钢爬梯上。安装过程始终注意轴线度、水平度、坡度的统一控制和调整，将所有构件按照设计要求逐一安全到位并加固。安装完毕后对已涂刷底漆伤损的部位进行补刷处理。然后设专人用专业设备完成中间漆、面漆以及防火漆的涂刷工作。

3.3   施工质量控制要点

（1）安装精度质量控制

安装精度控制重难点在于长悬挑的外挑桁架精度控制。安装前对其进行预上挠来抵消悬挑后的下挠变形，另安装过程中采用三个倒链进行上拉减少下挠变形，安装外挑桁架后及时安装坡屋面钢梁架和腹撑，形成稳固体系后再拆除倒链。

（2）焊接质量控制

1)因原材为矩形管，焊缝焊接顺序为：先焊两侧焊缝，再焊上下板焊缝，焊接方向总体沿顺时针方向，来减少焊接变形。

2)坡屋面钢梁架与外挑桁架、立柱和腹撑焊接点均在底部，且壁厚仅8?mm，焊接时容易造成整个钢梁向内侧凹成弧形。鉴此在加工时在坡屋面钢梁架和立柱、腹撑焊接点位置加焊垫板并相应减少立柱和腹撑尺寸，在保证完成面一致情况下有效控制焊接变形。

3)散装檩条因在高空中进行焊接，四条焊缝中底面焊缝难以焊接，鉴此施工时在檩条上表面开“天窗”使焊条能伸入焊接檩条下表面，焊后将封口板复位并满焊。

4   结语

长悬挑轻钢结构屋架施工有较高的施工技术难度，在施工过程中也很容易受到诸多因素的影响而增加施工难度，如无脚手架、埋预埋件的混凝土结构精度控制较差、高空焊接作业无立足点等。因此，为了确保工程的施工质量，要求施工人员必须准确把握各项施工难点，采用科学的施工方法，在实际施工中落实针对性的施工精度控制措施，这样才能最大限度提高长悬挑轻钢结构屋架的施工质量。