浅谈大跨度钢框架结构安装施工卡控要点

浅谈大跨度钢框架结构安装施工卡控要点

肖银成

中铁六局集团北京铁路建设有限公司  北京  100036

内容摘要：随着建筑事业的快速发展，各种型式的钢结构应用已遍布全国各地各行业，钢结构具有自重较轻，安装方便灵活等特点，因而在结构设计中应用较多，尤其在房建工程中得到了快速的发展。钢结构施工中由于焊接质量把控难度大且对既有混凝土质量有影响，故大部分钢结构在设计中就采用了螺栓连接，因此施工测量精度要求及其高，施工中应引起高度重视，否则易引发质量问题。

本文以国际葡萄酒小镇一期1#博览馆钢框架结构施工为例，通过对其安装施工卡控要点的总结，从施工准备方面、测量放线方面、预埋件安装方面、钢结构安装及矫正方面、高强螺栓安装方面等系统介绍了钢结构施工卡控要点，突出了钢结构安装施工的质量卡控要点，为今后类似项目工程的施工提供了极其可贵的经验。

关键词：测量精度，钢框架，钢结构安装及矫正

1工程概况

国际葡萄酒小镇一期1#博览馆地上3层，地下1层，地上主体为钢框架结构，地下室为钢筋混凝土框架结构。钢柱采用箱型柱，钢柱下插至基础底板内，最大截面为“□700*700*32*32”。钢梁为H型钢梁及箱型梁，最大截面分别为“□1300*400*25*36、H1250*450*20*40”，部分钢梁跨度较大，最大跨度为23.2m，自重最高达24吨。钢柱、钢梁材质均采用Q355B。

2工序关键卡控要点

钢框架结构安装施工流程如下图所示：

钢框架结构安装施工施工流程图

从以上的工艺流程图中，我们可以看出钢框架结构安装施工卡控要点主要有如下几个方面：

1）施工准备卡控

①技术准备：一收到业主下发的钢框架结构设计图纸后，应立即组织有经验的技术人员对图纸进行审核，对钢框架结构的标高、平面位置逐个进行审核，确保施工图纸准确无误；二由专业钢结构施工厂家对图纸进行二次深化设计，以满足施工需求，深化设计完成后由原设计单位确认；三组织专业技术主管工程师进行施工方案编制，编制施工方案要结合现场施工条件进行编制，要有针对性地进行编制，方案的审批程序要符合业主的要求，方案批准后，及时组织技术人员进行施工技术安全交底的编制，施工前组织对具体安装施工的劳务人员进行细致的交底，并留存交底记录。

②物资材料准备：根据审核完成的施工图纸和施工顺序，提报物资需求计划，由专业钢结构制作厂家进行加工生产，加工制作前对钢结构原材进行取样复试，钢构件型号规格应满足施工图纸要求，重点对预埋柱脚材料、钢立柱、钢梁、螺栓等材料的型号规格进行核实，确保满足图纸要求；钢构件进场后，及时组织物机部、工程部、安质部专业人员进行验收，验收合格后，找现场负责验收监理工程师验收，并留存有验收记录。

③机械设备准备：根据杆件最大重量和吊装作业半径选择塔吊或者吊车，使其经济适用且满足杆件的吊装需求，在国际葡萄酒小镇一期钢框架结构的施工中，根据杆件的最大重量和吊装半径，采用了汽车吊和塔吊相配合的施工方式，利用既有2台塔吊，3台吊车进行全部杆件的吊装，总体满足工程施工的需求。

④施工人员准备：项目管理人员应具有钢结构的施工经历，熟悉钢框架结构安装施工工序，熟悉各个工序要求，重点对预埋件安装精度要高度重视，务必要满足相关规范要求；各队伍作业人员应选取对钢结构有丰富施工经验的作业人员，且在施工中应不断总结经验教训，确保总结的经验能够指导现场施工。

2）测量放线

因钢结构框架安装精度要求高，因此测量工作在钢结构安装施工中极为重要。项目进场后应及时与建设、监理单位沟通进行交桩工作，及时组织专业测量人员进行复核导线点，确保无误后报监理业主批准，批准后的导线点方可作为测量的基本依据。施工中应高度重视预埋柱脚的安装精度，采用的仪器精度务必要满足测量精度要求，仪器在检定有效期内，且要定期进行自校，确保测量仪器精度满足施工需求，尤其在钢柱和钢梁安装施工过程中应勤量测，确保钢柱的中心位置和垂直度，确保钢梁的平面位置和水平度。

3）基础及预埋件施工

根据设计图纸，本工程钢结构柱脚为预埋锚栓，型钢柱截面形式为箱型等。预埋锚栓规格为M30，长度850mm，底部弯折100mm，材质为Q355B。基础采用的是独立基础和墙下条形基础型式，在基础安装底部钢筋安装完成后进行预埋件安装。预埋件利用现场塔吊进行安装，随土建施工分区及基础施工进度依次进行各分区的预埋件安装。

用塔吊将柱脚锚栓整体吊装至安装位置，安置时根据测量数据定位锚栓位置及螺杆顶部标高，在整个安装过程中应进行精确测量，确保预埋件的安装精度，完成后采用φ16的钢筋打斜撑，将锚杆与基础内的附加筋焊接固定加固，再与主筋进行绑扎，保证预埋锚栓在混凝土浇筑过程中位置不发生变化。埋件固定牢固后再采用全站仪和经纬仪复检锚栓顶部标高及埋件中心点位置是否与设计位置相符，若发现偏差立即进行调整。混凝土浇筑前提前进行技术交底，明确浇筑施工要点，混凝土浇筑时不得直接振捣锚栓，避免施工对地脚锚栓的扰动。混凝土浇筑时安排专人在混凝土浇筑时全程盯控，发现预埋件有扰动时及时进行纠偏矫正。

在预埋螺栓定位后至钢柱安装前，螺栓外露丝扣应采用胶带缠绕保护，并在四周设防护装置，以免浇筑过程中粘上混凝土或其他机械物件碰撞引起无法进行螺母安装。

型钢柱预埋锚栓加固示意图

4）钢柱安装

基础施工完毕，经测量检查预埋件的安装位置符合图纸要求，钢柱进场经检查验收合格，施工其他准备完成后便可进行钢柱安装。由于钢柱自重大，施工中应合理安排钢柱吊装顺序，首节钢柱的安装位置和垂直度应高度重视，务必要确保满足设计和规范要求。首先根据钢柱底的标高安装螺杆上的螺帽，并放置好垫块。当钢柱吊至安装上方200㎜时，应停机稳定，对准螺栓孔与十字线后慢慢下落，下落时应避免碰撞柱脚螺栓的丝扣而引起隐患。当钢柱的底板进入到柱脚螺栓后，应及时检查钢柱四边中心线跟基础十字轴线的对应情况（四边均要兼顾），钢柱的平面偏差和垂直度，采用千斤顶调整，钢柱的定位偏差在3㎜内，然后再下落钢柱。当钢柱校正完毕后拧紧柱脚螺栓，及时将柱脚的垫铁跟钢柱底板进行点焊，点焊后移交下道作业进行施工。劲性钢柱在安装期间需要拉上揽风绳，用以固定钢柱，做测量调校准备。揽风拉设部位需提前预埋地铆，用于拉设揽风，埋设在各区域钢柱就近一层的筏板或楼板上，标高根据实际情况确定。缆风绳拉设时，地锚位置的筏板或楼板混凝土强度应达到设计要求的75%以上。以下为钢柱安装及矫正示意图。

钢柱安装及矫正图

钢柱吊装前，应在钢立柱的一侧安装钢爬梯，以此作为施工人员行走至钢柱顶操作平台的通道。钢柱吊装就位后，在钢柱顶部、钢节点处设置可装配式的操作架，等吊装焊接作业完成，然后将操作架拆卸，分块吊至地面，循环使用。钢构件吊装点设置应使吊装简便稳定，可采用安装在钢柱端的连接耳板当作起吊点，为作业穿卡环便利。夹板临时连接应采取合理的技术措施，钢柱临时连接按照设计要求，钢构件上每块连接耳板采用双连接板进行固定，每块连接耳板上共设置3个螺栓。

5）钢梁安装及矫正

由于钢梁跨度大、自重大，最重可达24吨，在吊装作业时应高度重视，精心准备，严格卡控钢梁的安装质量。钢梁安装次序应遵循“先主梁、后次梁”的顺序，钢梁在工厂加工时应设置好吊耳作为起吊点。构件进场时安排堆放在结构附近，尽可能减少吊车回转及起降时间，提高塔吊工作效率。吊装作业前，应仔细检查钢梁轴线、标高、钢梁编号、长度、截面尺寸、螺栓孔的直径及位置、节点板表面质量，符合设计要求后，才能进行安装。用钢刷清理接触面上的浮锈，保证连接面平整，且无毛刺、油污、飞边、泥土、水等杂物。端梁节点采用栓焊连接时，将腹板的连接板采用螺栓连接在相应位置，且连接板不得超出梁端。连接节点螺栓，应按照需求数量一并装进帆布包内捆扎在梁端的节点处，一个节点应采用一个帆布包。按照以下顺序进行钢梁安装。

①钢梁吊点设置：由钢梁加工厂在加工钢梁时留出吊装孔作为吊装的起吊点。对于跨度大、重量大的钢梁吊装应采用焊接吊耳方法进行吊运和安装，吊耳等钢梁安装就位完成后及时进行切割打磨。

②钢梁吊运安装与临时定位：梁体吊装应严格按照施工图纸进行就位，大梁吊装前要检查钢梁的水平方向及正反方向，提前做好标注，确保安装准确无误，而且要核对钢梁的靠向。钢梁就位过程先采用冲钉将梁两端孔对应起来，然后再安装拧紧螺栓。螺栓安装的数量不得少于这个节点处螺栓数量的30%，且数量最少3颗。

钢梁安装及矫正

钢梁安装控制措施，首先应进行吊耳与吊装孔的设置。为方便现场安装，保证吊装作业安全，钢梁厂内加工制造时，提前在钢梁翼缘部位开吊装孔，或者焊接吊耳，吊点至梁端距离一般为钢梁总长度的1/4。钢梁就位与临时连接，钢梁就位后快速夹好连接板，对螺栓孔有细微差异的接头应采用冲钉配合调整，最后拧紧连接螺栓。连接螺栓数量按设计及规范要求不得少于这个节点螺栓数量的30%，且最少3个。安装钢梁前应进行吊篮及安全绳设置，吊篮制作采取φ20～25mm圆钢管，在地面上验收合格后安装在钢梁的侧面，以便于现场作业人员安装和调整钢梁。内侧的钢梁吊运安装前，在钢梁两端上翼缘部位竖向各设置一根φ48mm、高度不低于1200mm的钢管，并且在两根立杆之间挂好钢丝绳，以确保施工人员行走安全。

6）高强度螺栓施工

无论是钢柱安装还是钢梁安装都离不开高强度螺栓施工，且螺栓施工是确保受力的关键因素，故螺栓施工质量在钢结构施工中至关重要。安装和紧固接头螺栓时，应从已安装好的一端向自由端进行安装；高强螺栓的初拧和终拧，要严格根据设计及规范要求进行，应从螺栓群中间开始，由里向外、由中间向两边对称进行初拧和终拧，逐个拧紧螺栓。具体紧固顺序见下图：

图5:高强螺栓的紧固顺序示意图

当连接板的缝隙超过规定时应及时进行处理。高强度螺栓安装前应清除接触面上的浮锈、铁屑等杂物，接触面上不得有钢材凹陷及卷曲变形等现象。安装过程中应仔细检查连接板是否密贴，对因钢板制作误差或厚度偏差引起的接触面间隙应严格按照设计和规范进行处理，当缝隙t>3.0mm时，应加一层垫板，垫板厚度d>3.0mm，垫板材质和接触面连接构件一致；当t=1.0～3.0mm时，应将厚板一侧磨成1:10的斜坡，使间隙小于1.0mm；当t<1.0mm时，可不予处理。

临时连接螺栓的安装：当构件吊运安装到位，采用橄榄冲穿进孔位（橄榄冲穿进构件数量不宜多于临时连接螺栓总数的30%），在合适的位置插入临时连接螺栓，采用扳手手工拧紧，使连接面基本结合密贴。安装时不要使杂物进入连接面，螺栓紧固安装时，应遵循从中心开始对称向四周进行安装的原则，临时螺栓安装的数量不得少于本节点螺栓总数的30%且最少2个临时螺栓，不应采用高强度螺栓兼作为临时螺栓，以免损伤螺纹引起扭矩系数不满足规范要求，一个安装段临时螺栓安装完成后，经复查确认符合设计要求后便可进行高强度螺栓安装。

高强连接螺栓安装：待吊运安装完成一个段落，钢构件为稳定框架单元，经测量满足设计和规范要求后安装高强螺栓。扭剪螺栓安装时应注意拧设方向：垫圈应安装在螺母一侧，垫圈有倒角面和螺母接触。螺栓穿入方向以便于施工为准，每个施工节点面整齐一致。穿入螺栓采用扳手拧紧后，卸下已安装的临时螺栓，安装高强螺栓替换。螺栓的拧紧应分两次进行。第一次初拧：初次拧紧至螺栓标准轴力的60%～80%。第二次终拧：最终拧紧时扭剪型螺栓需将梅花卡头拧掉。初次拧紧的螺栓，应做好标识以供检查。为防止遗漏拧紧，当天安装的高强螺栓，当天必须终拧完成。初拧、终拧都应从螺栓群中心向四周扩散的方式进行拧紧。

3结束语

目前，国际葡萄酒小镇一期钢框架结构已安装完成，严格按照以上步骤卡控，确保施工质量，做好施工准备，从技术、物资、机械及施工人员等方面做好各种施工准备工作，是进行施工的前提条件；严格控制预埋件的施工质量，从型号规格、精准测量、施工过程严控预埋件的安装施工质量；控制钢柱和钢梁安装质量，从钢柱钢梁型号规格、施工顺序及矫正等方面保证钢柱钢梁的安装精度至关重要。通过以上各个环节的严格卡控，确保钢柱钢梁的安装精度，进而确保了钢框架的安装质量，直接关系到后期框架结构后期的运营安全。

以上是我对钢框架结构施工安装施工卡控要点的一些看法，当然，钢框架结构施工卡控要点也不仅仅是以上所述，各道工序质量的验收、校正后防锈层的修补、其他辅助设施的安装、吊装施工、钢框架杆件安装顺序等均为钢框架结构施工的卡控要点，钢框架结构施工技术仍在进一步研究当中，我相信在不久的未来这门技术将会发展的越来越成熟，卡控的要点将会越来越明晰。

参考文献：

[1]《国际葡萄酒小镇一期项目工程四区钢结构深化图纸》，中国京冶工程技术有限公司，2022。

[2]《钢结构工程施工规范》（GB 50755-2012），中国建筑工业出版社。2012。

[3]《钢结构工程施工质量验收规范》（GB 50205-2020），中国计划出版社。2020。

[4]《钢结构通用规范》（GB 55006-2021），中国建筑工业出版社。2022。

[5]《钢结构现场检测技术标准》（GB/T 50621-2010），中国建筑工业出版社，2011。

作者简介：肖银成(1986.6-)，男，汉族，河北廊坊，大学本科，工程师，研究方向：房建工程。