建筑钢结构施工技术分析——以长沙火车南站站前东广场项目为例

刘永胜

长沙市轨道交通集团有限公司，湖南 长沙 410000

近年来，建筑行业已经成为钢结构产品运用最广泛的领域，国家与地方政府推出了大量支持政策，引导建筑钢结构技术革新与推广，鼓励钢结构产业化发展。根据调查显示，建筑钢结构体系已经逐步覆盖高层建筑、工业厂房、基建（包括桥梁、机场、高铁站、地铁站）等领域，因此进一步完善相关施工技术体系具有重要意义。

1 我国建筑钢结构发展背景

目前，在我国的建筑市场中，钢结构建筑数量快速增加，主要受益于产业政策的支持、装配式建筑的推广以及钢铁产能的不断增大，这些均为钢结构产业提供了良好的发展机遇。根据统计，2018年钢结构建筑完工项目用钢量达到276万t，建筑面积达到2450万m2，占当年全国房屋竣工面积（41.35亿m2）的0.6%。与发达国家相比，我国建筑钢结构发展与运用存在相对滞后的情况，钢结构建筑在全部建筑中的占比较低，而发达国家钢结构建筑约占其总建筑面积的50%。

基于此，我国钢结构建筑具有巨大的发展潜力，尤其是随着各种高层、超高层、大规模建筑的发展，广大群众对建筑品质的要求不断提高，使得建筑市场对钢结构的需求不断增加。对此，文章主要围绕建筑钢结构施工技术展开分析，以实现钢结构的快速、安全、高效安装，同时有效降低施工成本，为我国钢结构建筑的发展提供可靠的技术保障。

2 长沙火车南站站前东广场项目钢结构工程概况

2.1 工程基本情况

长沙市火车南站站前东广场工程项目位于长沙火车南站东侧，支路二与支路三之间。该项目南北长464m，东西宽156m，总建筑面积为169326.56m2，其中地下层建筑面积为153518.36m2，地上建筑面积为15808.16m2。地下三层（自下而上，楼地面标高分别为22.70m、26.90m、31.50m）；地上二层（分南栋、北栋），最大建筑高度为14.2m。

2.2 钢结构分布情况

该项目钢结构工程主要分布在地上部分，分为南、北、中3个区域。南、北两栋结构主体为屋面梁体系，每个区域分为3个南北方向小分区，分区之间通过屋面天桥相连；中区为少量轻钢框架结构。总体施工区域南北长约470m，东西长约120m，总面积约为56400m2，钢结构总体量为2320t。

由于南区、北区为对称结构，仅对南区钢结构进行说明。南区钢结构长108m，宽75.6m，其平面布置图如图1所示。

图1 南区屋面钢结构示意图

3 长沙火车南站站前东广场项目钢结构施工技术要点

该项目钢结构施工面积大、工期紧张、结构复杂，主要从钢结构制作、现场安装出发，阐述具体施工技术要点。

3.1 钢结构加工制作

该项目大量弧形梁腹板为弧形，下料必须通过编程使用数控切割，增加了下料阶段的作业量，对此需合理调配下料资源，投入足量下料机；大部分弧形梁截面高1200mm，最大板厚30mm，无法通过常规H型钢组立机进行装配，需要采用搭设胎架人工组装。为了保证构件装配效率，在车间划出多块装配区域，并在各个区域制作胎架等，调配装配工人进行多人多点装配。

弧形梁焊缝为弧形，无法使用专用T型埋弧焊机进行焊接，为了保证焊缝效率和外观质量，使人工打磨工作大量增加，从而增加焊工数量、班次、作业面等资源投入。

3.2 钢结构现场安装

（1）施工区域及流水段划。该项目钢结构主要分布于南、北屋面及中区广场，因此将整个钢结构施工划分为南区、中区、北区3个区域。其中，南栋、北栋屋面钢结构间断分布衔接于混凝土结构中，将南、北栋屋面分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ段钢结构屋面安装。

（2）施工总体思路。该项目所有钢结构采用原位支撑散件安装，根据总包整体施工部署，结合工期要求及现场道路交通条件，南区与北区屋面钢结构平行施工，分别采用2台150t履带吊进行吊装，2台50t汽车吊辅助转料卸车，150t履带吊共计4台，50t汽车吊4台。中区广场钢结构雨棚、观光电梯采用1台25t汽车吊进行构件卸车转运、吊装。

由于南区与北区结构基本对称，以南区为例对其施工思路进行说明。如图2所示，1#履带吊覆盖Ⅰ、Ⅱ段钢结构吊装，2#设备覆盖Ⅲ、Ⅳ段钢结构吊装，并沿箭头所示方向行进完成钢结构屋面安装。

图2 南栋屋面安装思路

（3）施工关键点。①钢曲梁、钢框梁分段：根据结构杆件、节点特征，结合设备选型及钢结构施工安全高效的原则，对屋面钢曲梁进行分段；根据屋面钢框梁深化结果，每根框架梁长度为14.4m，重量约为5t，150t履带吊在行走路线上站位时，轴线K至轴线G之间框架梁超过设备性能，需将其分成2段，分别重2.3t、2.7t。②屋面钢结构吊装：选用150t履带吊60m主臂+19m副臂、主副臂夹角15°塔式工况，站位于距结构边沿12.8m行车路线上进行吊装作业。建立三维模型，根据每个吊装段控制点三维坐标，在起吊前采用倒链调节弧形梁吊装就位姿态，准确就位。③屋面预埋件施工：该项目屋面预埋件主要分布在钢曲梁下部混凝土结构、悬挑梁、混凝土柱等节点处。为了保证预埋件的安装精度，埋件安装完成后将锚筋直接在钢筋笼上电焊加固；混凝土工程浇筑、养护、拆模后，清理预埋件板面，并复核其位置，最后测量放线，精确定位钢梁连接板、底座位置，并在埋件上划出控制线。④散件吊装过程中采用下部临时支撑，吊装完成后整体校正、焊接，最后整体卸载的方法。为了保证各段曲梁在安装过程中的稳定性，安装从标高一侧开始，不断扩大安装单元，减少构件安装失稳风险。钢曲梁在吊装过程中采用两点吊装，为了保证构件安装效率及精度，在钢梁一段设置倒链调节好空中姿态，再进行吊装就位。⑤Ⅰ、Ⅳ段安装方法：安装第一根框架梁，就位后对其进行临时加固，避免构件倾倒，并设置第一段钢曲梁临时支撑；从框梁中部向两侧对称安装第一段钢曲梁，曲梁腹板采用临时螺栓与框架梁连接，另一端焊接临时码板连接；安装小连系梁，就位后采用临时安装螺栓连接成稳定单元，然后插入高强螺栓施工，用高强螺栓置换掉安装螺栓；按照散件原位支撑安装所有屋面结构，钢曲梁之间采用双夹板进行临时连接，完成吊装后进行整体校正，并及时插入高强螺栓安装及焊接作业，最后进行整体卸载。⑥Ⅱ、Ⅲ段安装方法：安装首榀钢曲梁，下部设置临时支撑措施，临时加固后，及时安装Y向连系梁，增强单个钢曲梁稳定性，以免发生失稳事故；此区域内钢框梁分为2段，安装时，钢框梁下部设置临时支撑措施；安装X、Y向系杆，形成稳定整体；以上述方法安装剩余屋面钢结构，完成吊装后进行整体校正，并及时插入高强螺栓安装及焊接作业，最后进行整体卸载。⑦项目遵循“整体校正、整体焊接”原则，在吊装段处于支撑状态下整体校正，完成后采用合理的焊接顺序及工艺，减小累积误差及焊接变形的产生。

4 结束语

综上所述，钢结构在我国现代建筑建设中的地位日益突显，具有工期短、质量好、成本低等优势，符合建筑行业绿色、生态发展趋势。为了实现钢结构建筑稳步推广，加强施工技术研究具有重要意义。因此，工程实践中必须根据钢结构布置情况合理选择施工工法，做好深化设计、加工制作与现场安装，有效提高施工效率，保障工程质量，并不断总结施工经验，持续推进新材料、新技术的研究与推广，促进钢结构施工技术体系的完善。