大型钢结构网架屋面分块吊装技术应用研究

大型钢结构网架屋面分块吊装技术应用研究

李云  张红枭 苏亚博 刘磊 刘湘琼

湖南省建设工程质量安全监督管理总站   中建八局华中建设有限公司   中国建筑第五工程局有限公司     中建八局华中建设有限公司  湖南建工集团有限公司

摘要：随着我国经济的快速发展，大型建筑物越来越多，其中大型钢结构网

架屋面在建筑行业中得到了广泛的应用。然而，由于其结构特殊，施工难度较大，给施工带来了很大的挑战。因此，针对大型钢结构网架屋面分块吊装技术进行研究，分析了其施工特点，提出了一种有效的施工的质量保证措施。

关键词：大型钢结构；网架屋面；分块吊装；措施

引言

大型钢结构网架屋面由于其优良的性能和美观的外观，被广泛应用于大型场馆、机场、火车站等建筑物中。然而，由于其结构复杂，施工难度大，给施工带来了很大的挑战。特别是对于大跨度、高精度要求的网架屋面，其吊装施工技术尤为关键。因此，以某大型钢结构网架屋面工程为背景，研究了分块吊装技术的应用，为类似工程提供了参考。

1大型钢结构网架屋面分块吊装技术特点

1.1高效性

分块吊装技术在大型钢结构网架屋面施工中表现出显著的高效性。传统的整体吊装方式往往需要较长的施工周期和复杂的技术准备，而分块吊装技术则将整个网架屋面划分为若干个小块，每个小块独立进行吊装。这种做法不仅减少了施工过程中的复杂性，还大大提高了施工效率。每个小块的独立吊装可以并行进行，减少了施工的等待时间和协调难度。此外，分块吊装还可以实现多作业面同时施工，进一步缩短了施工周期。这种高效的施工方式对于需要快速完成施工的项目来说尤为重要。

1.2精确性

分块吊装技术在提高施工精确性方面也发挥着重要作用。在整体吊装中，由于网架尺寸较大，施工人员难以保证安装的精确度。而采用分块吊装，可以使得施工人员更好地控制吊装精度。每块网架在安装过程中都能准确到位，有效减少安装误差。此外，小块网架的安装也可以使用更为精确的测量工具和监控系统，从而进一步提高安装的精确度。这种精确性不仅保证了工程质量，也减少了后期调整和修补的工作量。

1.3灵活性

分块吊装技术的灵活性是其在大型钢结构网架屋面施工中的另一大特点。传统的吊装技术往往受限于网架的形状和尺寸，而分块吊装技术则具有较强的适应性，适用于各种形状和尺寸的网架屋面。通过合理划分吊装单元，可以有效应对复杂结构的安装需求。无论是规则的网架结构还是不规则的自由形式结构，分块吊装都能够提供合适的吊装方案。这种灵活性使得分块吊装技术在实际施工中具有更广泛的应用范围和更高的施工质量。

2大型钢结构网架屋面分块吊装的关键技术

2.1吊装重心计算技术

大型钢结构网架屋面分块的吊装重心计算是确保吊装安全的关键技术之一。其目的是准确测定每个预制块的重心位置,为起重机选择合适的起吊点提供依据,一般采用悬挂法测试确定构件重心。将预制块通过软钢索多点悬挂起来,当块体固定不动时,所形成的钢索垂直线交点即重心位置。也可通过计算方法近似求取,将几何形状复杂的块体简化为几个基本形体,按质量分布特征计算其重心坐标。得到重心位置数据后,再根据起重机位臂和起升高度限制选择最优起吊点。这通常在块体顶部或侧面的节点部位,并在对应位置设置吊耳或吊装孔,方便起重机吊装绳索固定。如果块体形状不规则,无法单点吊装,还需要设置多个吊点与起重机配合。

2.2起重定位技术

由于预制块体体型较大,运输路径复杂,需要起重机进行空间立体运移,对定位技术要求较高。常用的起重机定位技术包括光学自瞄法、激光测距法和视觉识别法。光学自瞄法是通过摄像头锁定目标后,自动计算运动轨迹,精确控制起重机运动。激光测距法是利用高精度激光雷达扫描工作空间三维点云,获得起重机与目标位置的相关信息,进行闭环反馈控制。视觉识别法使用图像处理算法识别场地目标特征,并拟合运动轨迹进行追踪定位。这些方法能实时提供起重机在空间的精确位置,并控制误差保持在50mm以内,满足大型钢结构分块吊装的高精度定位需要。

2.3预制块连接技术

预制块的连接技术,是保证大型钢结构网架屋面的整体刚度和稳定性的关键技术,主要包括3种：定位对接技术、高强度螺栓连接技术和特种焊接技术。定位对接是保证连接精度的前提。通常采用激光导向系统,控制预制块体的精确空间定位,使接口部位对齐偏差应控制在2mm以内。高强度螺栓连接适用模块化钢结构,使用12.9级或以上螺栓,严格控制拧紧力矩,保证抗拉、抗剪性能。特种焊接技术主要应用于大跨度钢结构,如移动式激光-MIG混合焊可实现全位置全姿态焊接,焊缝韧性好、防潮性能高。

3大型钢结构网架屋面分块吊装施工的质量保证措施

3.1严格落实施工组织设计

为了进一步优化施工流程，可以利用网络计划技术和建筑信息模型（BIM）建立信息化的协同管理体系。通过这个体系，可以实时跟踪和优化整个分块吊装作业的进度计划，确保施工进度与计划相符。同时，通过BIM技术，可以对施工现场进行三维模拟，帮助施工人员更好地理解和掌握施工现场的情况，提高施工的精确度和效率。在施工过程中，定期召开技术交底会是非常重要的。通过技术交底会，可以严格落实各方施工任务，确保施工人员清楚自己的工作内容和责任。此外，还可以加强防风防雨和安全生产措施，建立应急预案并组织演练，以应对可能出现的突发情况。同时，加强与业主方的沟通联系也是必不可少的。明确监理方的监测标准，及时采纳并整改监理反馈的意见，有助于提高施工质量，满足业主方的需求。通过与业主方的良好沟通，可以确保施工过程中的各个环节得到及时调整和优化，从而提高施工的整体质量和效率。

3.2加强过程监测

利用物联网传感器和可视化技术对整个吊装过程进行全面监测,如设置线位传感器、应变仪、总站等设备,监测钢结构在运输和吊装过程中的结构响应,主要参数包括产生的应力和变形。一旦超出预警阈值立即停止现场吊装作业,并对结构进行检查,调整方案后方可继续。同时,还需要对起重设备进行状态监测,检测机械臂位置、载荷力等参数,并建立起重机载荷特征模型,一旦检测到异常,迅速采取对应措施。此外,现场环境条件如风速风向、温湿度也要实时监测。云平台可集成这些监测数据,进行统计分析,辅助施工管控人员制订决策。可通过5G传输将视频画面远程实时展示,确保监管方全面掌握施工情况。

3.3及时处理质量缺陷

在建筑施工过程中，及时处理各类质量缺陷是确保工程质量的关键。常见的质量问题包括预制块体变形、接口不平整、连接螺栓失效、吊装偏差超限等。这些问题如果不及时处理，可能会影响结构的安全性和耐久性。一旦发现质量问题，应立即停止作业，优先处理那些影响结构安全的问题。对于发现的质量缺陷，需要及时找出问题的根源，并制定相应的防范措施。例如，如果预制块体出现严重变形，可以采取局部加固或整体返修的方案来解决问题；如果接口不平整影响了连接质量，就需要进行现场抽检和全面修整；当发现螺栓失效或断裂时，需要更换高强度的螺栓，或者在必要时切除破损区域并重新焊接；如果吊装偏差超限，需要检查起重设备的状态，重新进行吊装设计计算，甚至可能需要将预制块体返厂修改。

结语

综上所述，将对大型钢结构网架屋面分块吊装技术进行深入研究，分析其关键技术要点、施工流程、施工质量控制等方面的问题，旨在为我国钢结构网架屋面施工提供一套科学、合理、可行的分块吊装技术应用方案。

参考文献

[1]闫志彬.浅析大跨度钢结构网架屋面分块吊装技术[J].探索科学,2021（5）：73.

[2]李萍.浅谈钢结构屋面网架结构施工技术[J].建筑技术研究,2021（12）：122-123.

[3]金亚杰.大型钢结构网架屋面分块吊装技术应用[J].四川水泥,2020（11）：312.