01
前言
近年来，随着各种新技术、新工艺的出现，满足了现代人更高的生活需求。建筑业作为支柱产业，获得了快速发展。大跨度、大空间结构层出不穷，对建筑外观和功能使用的追求越来越高，建筑功能越来越齐全。钢结构的出现解决了大跨度、大空间的结构问题，如：网架结构、索膜结构、钢架结构等应用越来越广泛，造型独特、外观炫酷，普遍成为城市地标建筑，受到社会的普遍关注。
钢结构屋面作为新技术应用，具有混凝土结构无法比拟的自重轻、强度高、整体性好、变形能力强等优点，钢结构使建筑的使用功能更加丰富，超大跨度、超大空间使钢结构的优势发挥得淋漓尽致。悬挑梁结构作为钢结构的一种，属于大跨度预应力结构体系，结构简单，受力合理均匀，是一种良好的自平衡体系，也使钢结构自重进一步减轻，减少了钢材的使用量，其施工速度快、工期短，深受建筑企业的青睐。在国家大力发展装配式建筑、能源、环保问题日益突出的今天，钢结构的应用必将越来越普及。但新工艺、新技术的应用需要施工技术的突破才能实现，如何解决大跨度、大空间施工的安全问题，如何保证施工质量也越来越受到人们的关注。我单位承建的天森汤泉一品酒店项目游泳池跨度40m，长度56米，屋面采用悬臂梁结构体系，施工速度快，工期短，安全可靠，受到一致好评。
02
方法特点
安装工艺简单、施工速度快、工期短、节省成本、安全可靠
03
使用范围
该方法适用于单层、多层、高层大跨度悬挑梁结构屋盖施工。
04
工艺原理
悬挑梁结构体系在主钢梁吊装前根据屋面宽度、半径、矢高等参数将主钢梁焊接组装，确定主钢梁弧长，钢梁安装完毕后利用专业仪器进行张拉，主钢梁张拉、钢缆拉力形成自平衡体系，保证屋面受力平衡。
屋盖自下而上由主要构件组成，包括钢柱、主钢梁、次钢梁、钢索、屋面板等。
05
施工技术
5.1 工艺流程
地脚螺栓预埋 → 悬臂梁预制 → 预应力钢缆制作 → 测量放线 → 立柱安装 → 主钢梁焊接拼装 → 主钢梁、撑杆、钢缆拼装 → 主钢梁组件吊装与钢柱连接 → 钢缆张拉 → 次钢梁吊装 → 焊缝探伤 → 防火涂料涂装 → 屋面板铺装
5.2 施工方法
5.2.1预埋锚栓：土建柱施工时，模板完成后进行预埋锚栓。根据施工图尺寸，预制与钢柱脚板尺寸相同的钢板，并按施工图尺寸用气焊开孔。将锚栓穿过孔内，焊接固定。根据控制线，将预埋件焊接在柱加强件部分，固定牢固，结合预埋件位置、尺寸，偏差控制在3mm以内
5.2.2主钢梁预制：悬挑梁在加工厂整体加工，然后折断分成两段，方便运输。加工时先进行放样，用仪器将放样用的钢平台调平。各规格构件按图纸1：1比例放样，再按放大放样图制作钢梁。平行线距控制及分段尺寸偏差控制在±0.5mm以内，对角线偏差控制在1mm以内，连接孔距偏差控制在±0.5mm以内，为后续施工安装提供条件。
防腐是钢结构的重要组成部分。主钢梁加工后，其表面应除锈并涂刷防锈漆，焊缝及高强螺栓接触面不得涂刷防锈漆。整体结构安装完毕后钢结构防火涂料工程自检报告，应对焊接接口及高强螺栓接口进行封闭处理，并重新涂刷防锈漆。涂刷过程中环境温度应为5～38℃，相对湿度不大于85%，表面结露、结霜时不得涂刷，涂刷后4小时内不得接触水。每道涂刷厚度允许偏差为-5μm，总厚度应按设计要求施工。
5.2.3预应力钢缆生产：为保证钢缆受载时每根钢丝受力均匀，钢缆生产时对切割长度要求严格，偏差控制在±0.5mm以内。切割方式采用“应力切割法”，开卷后在200～300MPa张力下进行矫直，以消除钢丝受力过程中非弹性因素的影响。切割过程中严禁电焊或气焊。用切割机切割，防止损伤钢丝。切割后成束，用梳理板顺一个方向梳理。细钢丝每隔1m编织绑扎一次，防止钢丝在捆扎中扭绞。捆扎完毕后，每隔1m用铁丝拉紧一次。捆扎完成后，对钢缆进行预张紧，预张紧力选取钢丝极限强度的50%～55%。持续荷载时间为0.5-2h，以保证钢缆受载时的弹性应力，钢缆制成后均进行热镀锌防腐处理。
5.2.4测量放线：根据土建方提供的控制线、高程线进行放线，并根据控制线检查土建预埋件安装偏差尺寸、混凝土结构高程偏差尺寸，避免因偏差过大造成构件无法安装。
5.2.5 柱安装：事先处理好影响安装质量的因素，确保柱预埋件地脚螺栓无严重腐蚀。然后根据控制线安装柱。柱安装时需要控制柱的垂直度，当地脚螺栓接触面不平整时，需要用钢板找平，确保柱与预埋件基础良好。如图：
5.2.6主钢梁焊接组装：因跨度较大，成品钢梁长度不够，需现场拼接，拼接处采用焊接，相邻板对接焊缝应错开0.2m以上，与加劲肋错开0.2m以上。焊接采用满焊，如图：（焊接标准见图纸及相关规范）
5.2.7主钢梁、钢索、撑杆组装：先将主钢梁与钢索连接好，再将撑杆与主钢梁连接好，再用吊车将钢梁组装件吊起，要求吊点平衡、略离地面，再将钢索与撑杆连接好，撑杆与钢索连接处必须保证撑杆受力方向与重力方向一致。主钢梁吊装前，根据钢次梁位置，在主梁与钢次梁交叉处焊接放置钢次梁的耳板，以方便钢次梁吊装作业，保证钢次梁焊接质量。如图所示：
5.2.8 主钢梁组件吊装：吊装过程中，必须有安全员值守，严禁违章指挥、违章作业，操作人员必须系好安全带。吊装前应检查钢丝绳有无断裂，吊装绑扎点必须平衡，防止弯曲、扭转变形较大，确保吊装平稳。先用高强度螺栓将一点固定在钢柱固定点上，再将第二点固定到位。紧固应在24小时内完成，采用初紧固50%，再紧固50%，最后紧固。如图所示：
5.2.9 张拉钢丝绳：张拉设备应采用相应的千斤顶及配套油泵，按设计要求的张拉值进行张拉。应根据标定值，利用伸长值、压力传感器值检查张拉力。安装时必须认真就位张拉设备，使张拉设备芯线与钢丝绳重合，保证同心张拉。当压力达到设计张力，超过张力5%时，应停止加压。张拉供油时间不得少于0.5min，并做好记录。应采用全站仪配合预应力张拉进行分级监测。
5.2.10次钢梁吊装：所有次钢梁均采用焊接方式与主钢梁连接，用吊车将次钢梁运至主钢梁焊接耳板处，两侧有人稳稳放置，操作人员用专用吊篮将吊篮悬挂于次钢梁主钢梁两侧，为焊接过程提供良好可靠的操作平台，保证焊接质量。
焊接工艺采用手工电弧焊，焊接过程中应选择合理的焊接顺序，以减少焊接过程中产生的焊接应力和焊接变形。在必要的条件下采用预热的方法，也能够达到同样的目的。焊缝及质量标准符合相关图纸及规范的要求。如图所示：
5.2.11焊缝探伤：超声波探伤用于焊缝的无损探伤。探伤是检查焊缝质量的手段，也是保证焊接质量的检查方法。采用超声波探伤可以保证对人体和环境无害，而且可以全面、灵敏度高地检测质量问题。但超声波探伤对检测人员的素质要求较高，不但要有熟练的探伤技术，还必须了解焊缝形式、焊接方法等，相对专业性强，人为因素对检测结果影响很大。培训专门的焊工到施工现场进行焊缝探伤是最好、可行的办法。按照仪器厂家提供的使用说明书操作，或者由厂家直接培训，非常适合现在的施工情况。焊缝完工24小时后进行100%超声波检测钢结构防火涂料工程自检报告，每条焊缝打上检测标记，在焊缝边缘打上钢印号。对应钢印号绘制超声波探伤平面图。
5.2.12涂刷防火涂料：耐火极限低是钢结构致命的弱点，目前钢结构事故多发生在火灾情况下，钢结构在冷状态下性能良好，变形能力强，强度高，整体性好，但钢材在热状态下的特性决定了易变形、软化、坍塌。因此防火涂料施工是决定钢结构施工质量和风险控制的关键环节，也是消防检查验收的关键环节，需要进行严格的质量管理，特别是在钢结构越来越成熟的今天，我个人认为防火必然会成为钢结构施工最重要的环节，因为这关系到公共安全水平。
防火涂料施工分为薄涂型和厚涂型，一般厚涂型应用较为广泛，材料技术较为成熟，检验合格率较高，容易达到规范的要求。
钢结构防火涂料施工的环境温度、相对湿度应符合涂料产品说明书的要求。如无要求，水性涂料施工时及涂层干燥固化前的环境温度应保持在5～38℃，溶剂型涂料环境温度应保持在-5～38℃。相对湿度不大于90%，空气应流通。气温过低、风速大于5m/s、下雨、构件表面有结露等情况下不宜作业。厚涂钢结构防火涂料喷涂应采用压送式喷涂机，气压为0.4～0.6Mpa时，喷枪喷嘴直径为6～10mm。应严格按照说明书的混合比例添加配料或稀释剂，涂层应均匀、稠度适宜。涂料开封后应当天用完，配制好的涂料应在规定时间内用完。喷涂施工应分层完成，每层厚度为5-10mm，应按产品施工工艺规定的施工间隔时间进行，直至达到要求的厚度。喷涂保护方法、喷涂次数、涂层厚度应根据图纸要求确定。施工过程中，操作人员应及时检查涂层厚度，直至达到图纸规定的厚度后方可停止喷涂。喷涂后的涂层应厚度均匀，不得有流挂、起粉、空鼓、脱落、漏涂及宽度大于1.0mm的裂纹等缺陷。
5.2.13屋面板施工：屋面板施工是屋面的最后一道工序，是整个结构向外展现的窗口。屋面板施工先铺底层波纹钢板，然后用燕尾钉固定，型号规格按施工图要求，再加装檩条，以满足更高的弯曲要求。然后依次施工空气阻隔层、保温层、防水透气层、锁边波纹钢板。屋面工程作为防水、保温等功能的综合体，在民用建筑中越来越受到重视，在钢筋混凝土结构中标准已经提高到很高的水平。由于钢结构屋面是拼装板，所以接头的搭接方法是保证防水性能的最基本要求。还有一点，屋面的防腐防锈处理和施工过程中成品的保护是关键环节，如果处理不好，后续的维护成本也不容小觑。一旦出现漏水，就会流到夹层中间，检查和发现问题非常困难。因此，必须严格控制施工工序，确保屋面板不变形、接口搭接完好。如图所示：
5.2.14悬臂梁结构测量与监测：
钢结构安装完成后，将由第三方监测单位对钢结构的变形、钢缆伸长、钢梁挠度等进行监测，以确保当钢结构因主体沉降、温度热胀冷缩、荷载作用下的变形等引起的应力变形过大时，能及时采取预防措施。
06
质量控制
6.1 控制标准
《钢结构工程质量验收规范》GB50205-2001
屋面工程技术规范GB50345-2012
1、主钢梁、次钢梁加工质量要求：
2.焊接质量要求：
钢屋架焊接为一级焊缝，允许无裂纹、夹渣、焊瘤、烧穿、电弧坑、未熔合表面气孔等。焊缝尺寸允许偏差为：
3.防腐质量要求：
防腐涂层喷涂无明显皱纹、滴落、附着力好
4.防火涂料质量要求：
（1）涂层厚度应满足设计要求，厚度低于设计要求时，必须大于设计要求的85%，且厚度不足部分的连续区域长度不得超过1m，5m范围内不得出现类似情况。
（2）涂层应完全封闭，无露底、无漏件。
（3）涂层上不得有裂纹。 如果有裂纹，裂纹不应大于1毫米。
（4）涂层应结合牢固，无空鼓、起皮、松散现象。
（5）涂层表面不得有凸起物，有外观要求的区域，其不圆度允许偏差不超过8mm。
5、屋面板质量要求：应符合《屋面工程技术规范》和《节能工程施工质量验收规范》的要求
6、屋面整体变形允许偏差：
6.2 管理措施
1、严格执行质量保证体系：
（1）严格执行自检、互检、交接检“三检”制度，并做好记录。
（2）领班必须严格管理施工现场，带头当班，做好过程控制，认真填写每日竣工验收表和工作记录。
（3）所有信息必须报生产经理，以便日常检查和落实，并由生产经理负责核实情况。
2、联合检查验收制度：
（1）技术负责人会同施工人员、技术人员、工头、班组长等共同检查工程。
（2）根据联合验收结果确定优秀等级，给予奖励和处罚。每次验收后立即实施。
3.明确职责和流程：
（1）施工作业前，技术部门技术负责人必须进行技术交底，并做好记录。
（2）工头监督施工过程
（3）施工班组自检完毕，交接给后续施工班组时，工长必须监督签字，防止后续扯皮、推诿，经工长验收签字后，流程结束。
4. 施工现场标识和实名制
在现场施工现场悬挂“施工现场标识牌”，应明确标明施工地点、工序名称、施工要求、检验标准、操作人员等，确保出现任何问题都能追溯到源头。
5、落实集团公司“50效应”管理规定
6.3施工过程质量控制
1、进场钢材、焊接材料、油漆等材料必须提供合格证、出场检验报告、现场复验报告等质量证明文件。钢梁截面尺寸、钢板厚度、表面平整度尺寸必须到现场检查一致性；
2、加工过程中，放样人员必须熟悉施工图纸，核对构件尺寸，放样所用的卷尺必须与土建方卷尺核对，放样模板必须平直，如有弯曲、不平整必须纠正后方可使用，放样完成后必须报项目部技术部门核对、检验；
3、下料时，操作人员必须认识切割线符号，确定切割程序，切割构件，切线与材料线允许偏差不大于±1mm，表面粗糙度不大于200s；
4、钢材的机械矫正应在室温下用机械设备进行，矫正后钢材表面不应有凹痕或其它损伤，采用加热矫正时，加热温度严禁超过正火温度（900度），不允许水冷，必须采用自然状态冷却。
5、装配时应采用定位点焊，并做好标记。焊接高度不得超过设计焊缝高度的2/3，长度应大于30-75mm，间距应均匀。
6、构件焊接前，无论何时开始焊接，必须检查构件标记，确认焊接构件匹配。焊接时必须保证预热和层间温度，做好打底焊道外观检查，清理焊道，焊后必须清理焊渣及飞溅物、焊缝外观、咬边、焊瘤、裂纹、冷却速度等；
7、装配前装配工应检查模具的位置、角度，确保能准确定位，焊接连接接触面边缘30-50mm范围内的铁锈、毛刺、油污应清除干净。
07
安全控制措施
1.管理措施
（1）落实安全责任制。安全经理每周组织一次现场安全检查，项目经理每月组织一次安全检查。
（2）专职安全人员进行日常安全检查，对危险源逐一检查，随时监控重大危险源，并与安全信息员进行三级安全教育。
（3）工长应落实每日竣工检查记录，检查工作是否完成、材料是否耗尽，并及时将真实的现场信息反馈给项目部。
（4）技术负责人应做好安全技术宣讲，使每个人都能接受宣讲，注意安全。
（5）安全经理每天组织班前安全动员会，并做好班前讲话记录，提醒工人注意安全，提高工人的安全意识。
（6）项目部要积极响应人人都是安全员、管生产也要管安全的理念。
2、现场施工注意事项
1、使用高空作业专用吊篮，保证人员安全，受风因素影响较小，但吊篮的结构和安全要求必须符合要求；
2、操作人员必须配备工具包，防止工具零件掉落伤人；
3、螺栓、焊条必须放入储存箱内，不得随意堆放；
4、吊装作业，吊装后必须有水平安全网，安装完一段后，必须设置固定安全网；
5、焊接时应制作专门的防风罩，并采取严格的处理火花的措施，防止引起火灾、烧伤等不安全因素。雨天不得进行室外焊接，防止发生触电事故。
6.划定起重作业区域危险区域，设立安全标志，加强安全警示；
7、当风速达到15m/s时，必须停止吊装作业；
8、高空作业人员行走时必须系好安全带并立即扣上安全绳；
9. 严禁从高空抛掷任何物体。传递物体时应用绳索固定。
10、使用气瓶必须有防爆、防晒措施，并远离电焊、气割、火花及发热物体；
08
经济效益分析
本项目屋面前期规划为网架结构，经与设计院沟通，并取得甲方同意后，最终确定为悬挑梁结构。由于场地限制，网架结构无法整体吊装，若采用网架结构，需搭建满楼脚手架，施工成本大幅增加，且脚手架搭建高度较高，安全风险大幅增加。悬挑梁结构可局部吊装，通过特制吊篮以主钢梁为支撑点，节省脚手架搭建成本。另外，根据实际用钢量，网架结构重量为100吨，悬挑梁结构重量为80吨，节能效果明显。
脚手架搭设费用：12m高架，3.5元/立方米
40×56×12=26880m³×3.5元=94080元
脚手架钢管租赁费用：30天，每天0.01元
50000m2×0.01元/天×30=15000元
省钢量：20×4000=80000
悬挑梁结构预计节省成本：94080元+15000元+80000元=189080元
09
应用示例
本项目应用于天森汤泉一品住宅小区三期一标段温泉酒店及住宅楼项目泳池屋面，由汇森房地产开发有限公司开发，四川正凌建设监理咨询有限公司监理，南通二建集团有限公司施工。
