工业厂房钢结构屋面施工技术应用探讨

2023-04-22高瑞军

居业 2023年11期

高瑞军邓伟李锦张军

(中国建筑第四工程局有限公司,广东广州 510665)

0 引言

钢结构建筑不但物美价廉、安装便捷、对周围环境污染较少，且结构本身整体有着极佳的抗震性、受拉强度和承载能力，被广泛应用于现代建筑工程当中。但其结构构造和结构设计却相对复杂，必须要求工程人员综合运用各种施工技术实施各种构件拼接作业，从而在保障施工质量的基础上加快施工进度。

1 工程概况

以某钢结构工业厂房建设项目为例，该厂房包括4层地上建筑与地下3层建筑，总建筑高度达到32m。全部厂房屋面由部分混凝土墙、压型钢板及钢桁架组成，屋面总长度达到79.5m。其中房屋钢桁架结构为30m跨度，设计间距长度为3m，最低设计高度为2.3m，最高设计高度为2.8m。主要结构材料为H型钢，钢桁架单榀重量约为13.2t，其底座结构主要依附于房屋纵墙区域，每个桁架间主要运用系杆、支撑构件和次梁实施连接，顶面区域主要铺设镀锌型压型钢板，并将桁架上弦与压型钢板采用栓钉进行焊接固定，作为整体屋面底模板结构区域的主要支撑装置。全部钢结构建筑构件均在工厂内完成防火涂料、油漆涂刷及其他加工制造工作，最后采用工程专用运输车辆将其运输至指定施工区域，实施整体安装与构件拼装作业。

2 施工准备

2.1 施工技术与人员准备

本次案例工程项目在正式开始前，已安排专门技术人员基于整体工程项目实际情况，布设了相应的技术应用方案，并基于施工图纸设计内容及相关施工工艺要求，编制了详细的施工技术文件，并呈报至相关部门进行审批。在文件审批通过后深入施工现场对现场管理人员及施工工人进行了详细的技术交底，为现场人员答疑解惑避免出现理解误差，从而为后续工程施工作业奠定良好的技术应用基础。而施工人员作为整体工程项目的实施主体，必须制定合理的人力资源应用计划，本次案例项目施工人员计划要求如下：第一，钢结构施工安装阶段的全部施工人员在正式施工开始之前，必须经过三级安全培训及教育活动。油漆工、焊工、电工及起重工等特殊工种，必须配备相应的职业资格证书，严禁无证上岗。第二，应充分明确工程钢结构施工阶段岗位职责与人员分配，并实施具有针对性的岗位技能培训。而针对高风险作业区的工作人员，必须在正式上岗之前确认其身体情况与精神情况处于最佳状态，严禁酒后作业[1]。

2.2 施工设备与施工环境准备

在本次案例项目工程中，主要用到的机械工具及设备包括吊索用具、磨光机、电焊机、塔吊及汽车吊等。全部工程施工设备必须在正式施工开始前进行试运行，并在确保无任何性能异常后投入使用。而施工过程中所用的计量工具，也必须符合项目要求及有关部门规定，进而保障整体工程项目不会因设备问题而引发工程停滞或出现其他质量问题。除此之外，相关人员应在钢结构构件正式安装作业之前，合理规划完善的构件堆放场地和运输路线，且应对各个带车站点实施系统的夯实处理，并确保混凝土结构抗压强度符合工程项目需求。此阶段应重点注意以下几个方面：第一，严禁在6级以上大风、大雾及暴雨天气进行吊装施工，在使用汽车吊实施吊装作业时，必须暂停附近塔吊作业并严禁将汽车吊大臂装置进入塔吊范围。第二，构件焊接作业时其整体温度应控制在5℃以下，而周围环境温度则应控制在-10℃以下，一旦周围环境湿度超过85%，必须按时停止户外区域的一切焊接作业，并布设相应的防护措施。而在针对油漆施工作业时，其整体环境温度必须保持在5℃至35℃范围内，应尽量在75%以下相对湿度环境下进行涂漆，一旦相对湿度高于85%时，则必须立即停止一切油漆施工。此外，还应保持材料表面干燥清洁，涂漆时表面实际温度必须高于结构温度3℃以上。

3 施工技术应用

3.1 施工材料

为保障材料各方面性能符合工程项目要求，本次案例项目已安排专门人员，对全部进场材料相关的检验报告、合格证、基本性能及数量进行全面检查。此外，还包括对钢构件涂装质量、尺寸及外观等，依据工程项目材料标准进行系统验收，一旦发现存在质量问题或不符合工程要求的施工钢材一律进行返厂处理。最后，将验收完成后的相关材料放在提前布设好的存放区域。此阶段必须注意的是，钢构件存储时，必须保障整体构件平稳放置，在构件底部采用枕木铺垫，并对材料名称、规格等信息进行单独标记[2]。

3.2 单榀钢桁架拼装及测量

因本次案例项目钢桁架整体跨度相对较大，很难进行整体构件一次性运输。故而，相关人员决定将钢桁架加工制作分为两段进行，待分别运输至指定施工现场后再实施整体拼装。此阶段必须注意的是，应尽可能地在距离施工场地较近的区域实施钢桁架构件预拼装作业，并保障拼装场地具备足够的构件回旋空间，从而在最大限度上避免钢构件因空间不足而进行过多的倒运。在分布安装两端钢桁架构件时，施工人员应将4个不同的拼接点，分别布设于支撑结构、上弦与下弦之间，为进一步保障整体构件拼装精度和拼装效率，必须运用机械装置结合人工方式提前对施工场地实施夯实与整平处理，进而保障构件在拼装施工作业时的安全性和稳定性。此外，为便于钢桁架结构拼装作业，本次案例项目人员专门制作了相应的混凝土辅助支墩(规格为400mm×400mm×800mm)，并在支座装置侧面和底部分别布设了预埋件，采用H250mm×125mm×6mm×9mm规格型号的型钢材料来制作整体钢平台，最后在运用专用测量工具对平台进行测量找平后，将相应的钢桁架分段构件布设于平台上实施拼装作业。此期需要借助50t汽车吊实施整体钢桁架构件的翻身工作。而关于本次案例项目支座装置轴线与标高测量方面，相关人员主要以施工场地平面为测量基准，分别采用水平尺、水准仪及全站仪等装置，对建筑墙锚栓及支座预埋板进行了全方位系统化测量，并在反复测量中确认轴线及标高位置，最后采用记号笔和墨线做好相应的标记工作。

3.3 钢屋面基础施工与吊装

本次案例工程项目在钢屋面基础施工与吊装方面，主要包括以下几点：第一，选择吊装作业设备。因案例厂房钢屋面结构处于主体建筑的中心区域，其两端位置裙房高度达到29m，工程人员在基于场地实际情况，进行一系列综合分析后，最终决定采用汽车吊(650T)结合主臂(92m)及平衡配重(197t)来共同完成，并分别布设两个不同站位点实施整体构件的吊装作业，并采用塔吊装置来实施系杆、支撑结构与次梁结构的吊装。第二，吊索具和吊点。本次案例项目钢桁架构件吊装作业主要选择4个对称的吊点实施，并将吊点全部设置到构件支撑节点位置，从而在最大限度上避免构件产生变形，保障整体吊装作业的安全性和稳定性。此外，本次案例项目主要采用卸扣和吊带作为吊索具，并采用两点扼圈方式适合绑扎作业，且吊索具在通过一系列绑扎操作后，应与后侧钢梁产生45°至55°角。第三，整体吊装作业流程。首先应根据场地实际情况实施模拟吊装，启动汽车吊进行空钩操作，模拟正式施工时的全部动作，保障施工场地拥有足够的大臂旋转空间，若在模拟过程中发现空间不足或存在障碍物遮挡，则必须及时加以清除，且在吊装作业时必须与塔吊装置保持相应的安全作业距离。其次，施工人员在试吊阶段，必须先将相应的吊装物吊离地面，通常使其离地200mm至300mm时暂时停止设备运行，待检查吊装构件与吊装索具无任何异常的情况下，才可继续实施吊装作业。最后，在正式吊装阶段，操作人员必须严格依照模拟设计路线实施构件吊装作业，并安排专门人员指挥起重设备，严格控制塔吊与汽车吊施工作业安全距离。在正式吊装时可在钢梁与吊装带之间布设橡胶轮胎作为包边结构材料，同时也能起到防滑作用。而为了有效避免吊装带在施工作业过程中出现打滑现象，可在钢梁端头区域将U型卡件布设于螺栓孔内，并将辅助吊装带或缆风绳穿过布设好的U型卡件，进而增强整体装置防滑效果[3]。

3.4 钢桁架及压型钢板安装

在钢桁架安装施工阶段，相关人员应在吊装作业时在构件两端分别挂设相应的缆风绳，并将其慢慢牵引到指定位置，最后采用预埋锚栓将混凝土墙支座与钢桁架固定到一起，进而避免第1个单榀钢桁架构件在安装时发生倾倒现象。本次案例项目人员在实施安装作业之前，采用了3条倒链对相关构件实施了临时性固定，且在后续每个钢桁架构件吊装完毕后都与前1个构件，以相同方式进行临时固定，进而保障整体构件安装作业的安全性和稳定性，使得每日安装完成的构件形成一个稳固的支撑体系。而当完成次梁与钢桁架构件安装施工后，必须根据实际情况对构件方位调整和校正，并在确认无误后将钢桁架构件装置底座与附近建筑墙体支座装置进行牢固焊接。此外，在完成钢结构构件安装作业后，不仅需要对车间内部提前预留的高强螺栓及焊接连接位置进行涂漆处理，还应针对整体构件在现场安装和运输时所产生的油漆涂层破损部位，实施整体补漆操作。且应在实施补漆操作之前，应将构件表面附着物、油污、灰尘、焊疤、焊渣、铁锈、氧化皮及毛刺等，采用专用工具进行彻底清除。本次案例项目主要采用滚涂方式来实施装置涂装作业，并在涂装过程中，始终保持涂装均匀、平整，且不得出现任何裂痕、涂漆流淌等现象存在。

而关于压型钢板构件安装方面，具体包括以下几点：第一，本次案例项目主要采用厚度规格为1.2mm的镀锌钢板制作，并运用熔透点焊来实施端头区域的焊接作业，中部区域则主要采用钢梁与栓钉穿透熔焊，在实施整体穿透焊施工作业时，必须针对局部区域布设相应的除锌措施，进而提高整体焊接作业质量。而各个压型钢板之间的连接作业主要采用塔接扣合方式来实施，连接材料主要采用M19×150规格的ML15AL型栓钉。第二，应在安装压型钢板之前基于工程场地实际情况进行铺设排版设计，并在实际安装过程中严格按照提前设计好的排版图来实施，在以压型钢板装置母肋结构作为起始基准进行均匀铺放的同时，并以片为单位结合装置实际宽度进行定位，使定位操作与铺设操作同步实施。第三，应在整体铺设过程中始终保持板面结构的平整性，构件中各个相邻肋槽间必须扣紧，进而保障在构件铺设完成后不会出现上凸下凹等不良现象发生。第四，钢梁与压型钢板之间整体锚固支撑长度必须控制在50mm以上，且在跨越钢梁区的每个波谷范围内，布设一处临时焊点固定区。第五，在完成压型钢板作业后，应采用栓钉进行焊接作业，其具体焊接参数必须基于工程实际情况而定，并在每次焊接作业前进行系统调试，在确认无任何异常后才可实施后续焊接作业，此阶段的栓钉装置必须以30°锤击弯度标准进行性能检测[4]。

4 施工控制要点

本次案例项目主要施工控制要点如下：第一，由于原始设计中钢桁架长度过长而无法实施整体构件运输，必须在生产加工时将其分成两段进行，其不但解决了运输问题，还可在最大限度上降低构件运输变形概率。但必须注意的是，在分段施工时必须合理设计每段钢桁架加工长度，不可全部按照1/2比例制作，且应按照控制两段钢桁架构件的拼接过程，进而保障整体钢桁架安装作业的安全性和稳定性。第二，通常来讲，钢桁架构件只可实施上挠操作、不可实施下挠操作。故而，在钢桁架实际制作过程中需要提前起拱出约100mm左右距离。且在现场拼装与车间加工制作时，必须采用合理方式来控制挠度，进而保障构件装置起拱度的准确性。第三，在焊接栓钉时，因本次案例工程压型钢板材料主要以镀锌材料为主，且钢桁架与压型钢板上弦之间存在不同程度的间隙，极易在焊接作业时出现缺陷。故而，应在实际焊接作业之前，对相应的焊接点实施除锌处理，并减少钢桁架与压型板之间的间隙距离，进而保障焊接作业质量避免焊接缺陷产生。