钢结构建筑发展与应用：从轻钢到高层大跨度的安装工艺解析

第一章、概述

近年来，钢结构建筑在我国蓬勃发展。它体现了钢结构在建筑方面的综合效益。从一般钢结构发展到了高层钢框架和超高层钢框架结构。也有大跨度空间钢结构，如网壳、网架、桁架、悬索等。还有张力膜结构。我公司从轻钢结构起步，如今已向高层钢框架及大跨度空间体系迈进。

钢结构工程质量的优劣，一方面取决于材料合格且制作精度高，另一方面则依靠合理的安装工艺。目前，钢结构的安装方法主要有机械安装、土法安装、土机结合安装、顶升安装、提升安装、滑移安装这六大类。从材料采购到制作，再到安装以及最终成为成品，对于不同的结构都有各自不同的要求。就安装方法而言，需要根据工程质量优良、安全生产、保证工期、成本低廉、文明施工等方面的因素，并结合各个工程的不同特点，来制定最佳的安装工艺及吊装方法。

本工程处于四川省 XXXX 镇范围内。这是 XX 中学的整体迁建项目，其中 5 号楼的风雨操场屋面以及 2 号楼的报告厅屋面都属于钢结构轻钢屋面工程。5 号楼的檐口高度是 11.95 米，其长度是 39.2 米，宽度是 27 米，建筑占地面积为 1058 平方米。2 号楼的檐口高度为 8.2 米，长度是 26.6 米，宽度是 22.9 米，建筑面积是 609.14 平米。外挂天沟进行有组织排水。

第二章、施工准备：

第一节：前期技术、资料准备

组织工程管理和技术人员对设计图纸进行会审。对于图纸不明确的地方以及施工中有困难的地方，要与设计单位办理好变更鉴证手续。

根据施工图纸，同时结合本公司的设备和技术条件，制定出工程的主体施工方案。并且提出材料计划。

确保施工过程中各种检测设备的使用功能齐全。

钢结构工程使用的材料，除了要有质量证明书之外，还得依据现行国家标准的规定进行复试检验，只有检验合格符合标准了，才可以使用。

在进行钢结构工程施工之前，需要对各工序的施工人员进行岗位培训，这是必要的。同时，还要对他们进行技术交底、质量交底以及安全交底。这样做的目的是预防出现安全事故和质量事故。

钢结构进入现场时，需要对构件进行检验。同时，要将构件合理堆放。这样做的目的是为了让构件在进入现场后能够顺利地进行安装。

现场吊装之前，需在柱脚埋件上弹出十字线。同时，要把标高控制点设置妥当。现场的场地需要平整并且夯实，不能有积水存在。此外，还得预留出车道。

第二节、材料构件的运输

在装卸过程中应尽量保护构件，避免构件在装卸时受到损坏；在运输过程中也应尽量保护构件，避免构件在运输时受到损坏。

一些次要构件刚度较小且数量较多。在运输过程中，这些构件需要进行打包处理，严禁散装，以避免发运出现混乱。

运输的构件需按照吊装要求的程序来进行发运。要尽量考虑配套供应的情况，这样才能确保在现场能够顺利地进行吊装。

构件需对称放置在运输车辆上，装卸车时要进行对称操作，以此来确保车身以及车上构件能够被固定好。

次要构件与主要构件一同装车运输，不可在次要构件上堆放重型构件，以免导致构件出现受压变形的情况。

构件在运输过程中需要放置垫木。在用钢丝绳固定构件时，要做好构件四角的保护工作，以防止构件变形以及刻断钢丝绳。对于不稳定的构件，应当采用支架来使其保持稳定。

第三节、构件的堆放

(1)、构件堆放场地应平整，场基坚实，无杂草，无积水。

构件堆放需使用垫木，且垫木必须上下对齐。每堆构件的堆放高度应根据构件情况来掌握，一般和次要构件的堆放高度不宜超过 1m。对于重型和大型主要构件，应采用单层堆放。对于平面刚度差的构件，如桁架，通常采用竖立堆放，每堆一般为 5 榀组合，每榀之间应放置垫木。

每堆构件之间应留出一定距离，一般为 2m；构件与构件之间也应留出一定距离，同样一般为 2m。

如果现场场地具备条件，那么构件可以依据吊装顺序以及安装位置，在确保起重机械和运输车辆能够顺畅行走的前提下，按照各种型号分别放置在吊装位置的附近。

构件编号最好放置在两端比较醒目的位置，这样在吊装时就便于对构件进行查找。

第四节、定位轴线及水准点的复测

对基础施工单位或建设单位所提供的定位轴线，要会同建设单位、监理单位、土建单位、基础施工单位以及其他相关单位，一同进行定位轴线的交接验线工作，做好相关记录，对定位轴线进行标记，并且做好保护措施。

根据建设单位提供的水准点（二级以上），使用水准仪进行闭合测量。将水准点测设到附近建筑物不易损坏的地方，也可以测设到建筑物内部，不过要保证视线畅通，并且需要对其加以保护。

第五节、构件标注

吊装之前要给钢构件标注好中心线和标高线。对于不对称的构件，还要标注出安装方向。对于大型构件，要标注出重心和吊点。标注可以使用与构件涂装涂料颜色不同的油漆来作标记，要做到清楚、准确且醒目。如下图：

第六节、起重机械

本工程采用汽车式起重机

汽车式起重机的起重机构与回转台安装于载重汽车底盘或专用汽车底盘之上。底盘两侧设置有四个支腿，以此来提升起重机的稳定性。其箱形结构被做成可伸缩的起重臂，能够迅速且便捷地对臂架长度进行调节。它具备机动性能良好以及运行速度较高的特点，然而却不能在负荷状态下行驶，对场地有着较高的要求，常用于构件的装卸以及多层钢结构的吊装。

钢结构吊装时，若现场条件允许，通常会采用汽车式起重机械进行吊装。然而，倘若受到场地条件以及起重重量等因素的限制，就可以依据现场的实际情况，通过计算来选择桅杆起重装置、千斤顶、卷扬机、手提葫芦等简易的吊装工具来进行吊装。

第七节、吊装时对构件的保护

吊装时若不使用焊接吊耳，而是在构件本身用钢丝绳进行绑扎，那么需要对构件及钢丝绳进行保护。

在构件的四角进行包角处理，采用半圆钢管内夹角钢的方式，这样做是为了防止钢丝绳被刻断。

在绑扎点处，为避免工字型或 H 形钢柱出现局部挤压破坏的情况，能够添加一加强筋板。同时，要进行吊装格构柱的操作，并且在绑扎点处设置支撑杆。

第三章、吊装方法

第一榀钢梁的吊装

本工程的结构是混凝土框架结构。钢梁安装采用地面拼装后整体吊装的方式。5 号楼有 7 榀钢梁，其安装高度为 11.95 米。根据现场实际情况制定了吊装顺序。先从第 7 轴往 1 轴线进行吊装。第一榀钢梁吊装完成后，必须先把钢梁校正，拧紧地脚螺母，并且将梁与抗风柱固定好，之后才能松开吊钩。第二榀钢梁吊装完毕后，需先用系杆或者檩条将其与第一榀钢梁固定好，之后才能松开吊钩。吊装顺序以及施工工艺按照这样的方式依次类推。在整个吊装过程中，一定要保证钢梁的稳固性以及平面挠度性。

(1)、吊点的选择

吊点的位置需要根据钢梁的形状来确定，吊点的数量则要依据钢梁的断面、长度、重量以及吊机的起重性能等具体情况来确定。

(2)、起吊方法：

根据起重设备和现场条件确定，可用单机、二机吊装等。

A、旋转法

本工程有自身特点，因现场实际条件受限，将钢柱运输至现场后，起重机一边起钩，一边回转，同时让柱子绕着柱脚旋转，从而将钢柱吊起。需注意，起吊时要在柱脚下面放置垫木，以防与地面发生摩擦。

同时保证吊点、柱脚基础同在起重机吊杆回旋的圆弧上)

第四章、测量校正

1、柱基标高调整

依据钢梁的实际长度，同时考虑柱底的平整度以及柱顶距柱底部的距离，以此来确定基础标高的调整数值。

在钢梁安装之前，要在地脚螺栓上加一个调整螺母。接着，使用水准仪把螺母上表面的标高调整到与梁底板标高齐平。安装上钢梁之后，依据钢梁牛腿面的标高或者柱顶部与设计标高的差值，借助柱底板下的螺母来对钢梁的标高进行调整。最后，用无收缩混凝土灌浆法对底板下面的空隙进行二次灌浆填实，具体情况如下图所示。

2、纵横十字线的对准

在钢梁安装前，用经纬仪在基础上面将纵横十字线划出，

在钢梁安装过程中，起重机保持不脱钩状态，将钢梁慢慢下落。让钢梁基座板的中心线与基础上划出的纵横十字线相互对准，努力做到线线相交。因为柱底板螺孔与预埋螺栓存在一定偏差，通常在设计时会考虑让柱底板螺孔稍大一些（大约 5mm）。倘若在设计所考虑的范围内仍无法调整到位，就可以对柱底板进行绞刀扩孔，与此同时，在上面压上盖板并用电焊固定。

3钢梁的校正

钢梁的校正主要包括纵横轴线（直线度）和垂直度调整。

(1)、纵横十字线的校正

确定轴线距离钢梁中心线的距离，在钢梁顶面中心线拉一根通长钢丝，将每根钢梁端部调整至合适位置，能够借助千斤顶或者手拉葫芦来实现轴线位移。

第五章、检查和验收

钢结构主要构件安装质量的检查需严格按照《钢结构工程施工质量验收规范》（GB50221—2001）来进行；钢结构主要构件安装质量的验收也应严格按照《钢结构工程施工质量验收规范》（GB50221—2001）来进行。

凡在施工中用到的原材料，都必须按照规范进行严格的全数检查。检查的方法包括检查质量证明文件，检查中文标志，以及检查检验报告等。

对钢构件的加工质量应检查的项目包括：几何尺寸；连接板零件的位置；角度；螺栓孔的直径及位置；焊接质量外观；焊缝的坡口；磨擦面的质量；焊缝探伤报告；所有钢结构制作时的预检文件；所有钢结构制作时的自检文件等相关资料。

钢结构吊装完成后，需对垂直度、钢梁的水平度、跨中垂直度以及侧向弯曲等进行仔细的检查验收工作，同时要做好详细的检查验收记录。

钢结构主体结构安装完毕后，经过自检合格。接着，应由项目经理或者技术总负责人提出申请。申请需经监理单位和建设单位同意。之后，邀请监理单位、建设单位、设计单位、质监单位以及有关部门的领导来进行主体结构中间验收。

5、钢结构工程质量验收标准

(1)、多层钢结构中柱子允许偏差及检验方法：

第六章、安全技术要点

参加施工的全体人员都必须遵守安全生产方面的“安全生产六大纪律”。 全体参加施工的人员都要遵守安全生产的“安全生产六大纪律”。 施工的全体人员都务必遵守安全生产的“安全生产六大纪律”。 凡参与施工的人员都得遵守安全生产的“安全生产六大纪律”。 参加施工的每一个人都必须遵守安全生产的“安全生产六大纪律”。 全体参与施工的人员都要遵循安全生产的“安全生产六大纪律”。 施工的人员都必须遵守安全生产的“安全生产六大纪律”。 凡参加施工的人员都要遵守安全生产的“安全生产六大纪律”。 参加施工的人员都得遵守安全生产的“安全生产六大纪律”。 全体参加施工的人员都需遵守安全生产的“安全生产六大纪律”。 施工的全体人员都必须遵循安全生产的“安全生产六大纪律”。 凡参与施工的全体人员都要遵守安全生产的“安全生产六大纪律”。 参加施工的人员都应遵守安全生产的“安全生产六大纪律”。 全体参加施工的人员都得遵循安全生产的“安全生产六大纪律”。 施工的每一个人都必须遵守安全生产的“安全生产六大纪律”。 参加施工的每一位人员都要遵守安全生产的“安全生产六大纪律”。 全体参与施工的人员都应遵守安全生产的“安全生产六大纪律”。 凡参加施工的每一个人都得遵守安全生产的“安全生产六大纪律”。 施工的人员都得遵循安全生产的“安全生产六大纪律”。 全体参加施工的人员都必须按照“安全生产六大纪律”来遵守安全生产。 参加施工的人员都必须依据“安全生产六大纪律”遵守安全生产。 施工的全体人员都要以“安全生产六大纪律”为准则遵守安全生产。 凡参与施工的人员都要以“安全生产六大纪律”为依据遵守安全生产。 参加施工的每一个人都得依据“安全生产六大纪律”遵守安全生产。 全体参与施工的人员都必须按照“安全生产六大纪律”进行安全生产遵守。 参加施工的人员都必须以“安全生产六大纪律”为规范遵守安全生产。 施工的全体人员都要以“安全生产六大纪律”为规范来遵守安全生产。 凡参与施工的人员都得以“安全生产六大纪律”为规范遵守安全生产。 参加施工的每一位人员都要以“安全生产六大纪律”为准则遵守安全生产。 全体参与施工的人员都应按照“安全生产六大纪律”遵守安全生产。 凡参加施工的每一个人都应依据“安全生产六大纪律”遵守安全生产。 施工的人员都应遵循“安全生产六大纪律”遵守安全生产。 全体参加施工的人员都必须以“安全生产六大纪律”为准遵守安全生产。 参加施工的人员都必须以“安全生产六大纪律”为标准遵守安全生产。 施工的全体人员都要以“安全生产六大纪律”为标准来遵守安全生产。 凡参与施工的人员都得以“安全生产六大纪律”为标准遵守安全生产。 参加施工的每一位人员都应以“安全生产六大纪律”为标准遵守安全生产。 全体参与施工的人员都必须按照“安全生产六大纪律”的要求遵守安全生产。 参加施工的人员都必须按照“安全生产六大纪律”的规定遵守安全生产。 施工的全体人员都要按照“安全生产六大纪律”的要求来遵守安全生产。 凡参与施工的人员都得按照“安全生产六大纪律”的规定遵守安全生产。 参加施工的每一个人都应按照“安全生产六大纪律”的规定遵守安全生产。

“十个不准”的有关安全生产规程。

吊装作业人员需持有上岗证，且具备熟练的钢结构安装经验。起重人员持有特种人员上岗证，起重司机要熟悉起重机的性能、使用范围以及操作步骤，同时要了解钢结构安装程序和安装方法。在起重范围之内的信号指挥和挂钩工人经过了严格的挑选和培训，必须熟知本工程的安全操作规程。司机与指挥人员在吊装前应相互熟悉指挥信号，这些信号包括手势、旗语、哨声等。

3、起重机械行走的路基轨道应坚实平整、无积水。

起重机械需具备可靠且有效的超高限位器，同时也要有可靠且有效的力矩限位器。并且，吊钩必须配备保险装置。

应时常检查起重机械的各种部件是否完好，要查看是否有变形、裂纹、腐蚀等情况，还要检查焊缝、螺栓等是否固定得可靠。在吊装之前，需对起重机械进行试吊，并且要进行静荷载及动荷载试验，只有试吊合格后才可以进行吊装作业。起重机械不能带病作业，不准超负荷吊装，不准在吊装过程中进行维修，要遵守起重机械“十不吊”的规定。

6、在使用过程中应经常检查钢丝绳的各种情况：

磨损及断丝的情况需要进行检查，锈蚀与润滑的情况也需要进行检查，要根据钢丝绳的程度以及报废标准来进行检查。

钢丝绳不可以扭劲或者打结扣，绳股也不应该凸出，在各种使用情况下，其安全系数必须不小于标准规定的数值。

3）、钢丝绳在滑轮与卷筒的位置正确，在卷筒上应固定可靠；

7、吊钩在使用前应检查：

1）、表面有无裂纹及刻痕；

2）、吊钩吊环自然磨损不得超过原断面直径的10%;

3）、钩胫是否有变形；

4）、是否存在各种变形和钢材疲劳裂纹；

8、检查绳卡、卡环等是否有变形、裂纹、磨损等异常情况；

检查周围环境，看其有无障碍；检查起重范围内，看其有无障碍。起重臂需与架空电线保持一定距离，物体也必须与架空电线保持一定距离。

距离符合以下规定；

吊装作业时，吊物不可以在民房街巷上空旋转，也不可以在高压电线上空旋转，还不可以在施工现场办公设施上空旋转。如果施工条件受限，必须在上述范围让吊物旋转，那么就需要对吊物经过的范围采取严密且妥善的防护措施。

吊起吊物后，当吊物离地面达到 20 至 30 厘米时，应当指挥停止挂钩，接着对设备以及吊物进行检查，查看是否存在异常情况。如果有问题，就应该及时解决，之后再进行起吊。

12、吊物起吊悬空后应注意以下几点：

出现不安全异常情况时，指挥人员要指挥危险部位的人员撤离。接着指挥吊车使吊物下落。在排除险情之后，再进行起吊作业。

吊装过程若突然出现机械故障，需指挥吊车把重物缓缓放置在地面或楼面合适的位置，切不可让重物长时间悬挂在空中。

（注：文中照片拍摄于工地现场）

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