钢结构安装是一项相对复杂、综合的技术,内容很多,涉及面很广,本文结合一些钢结构工程,阐述了钢结构吊装方案设计的基本原则、适用条件,总结了常规安装方法的可行性及适用的技术措施。
随着科学技术的不断发展,钢结构的造型、构造也越来越复杂,给钢结构的设计、施工带来了新的挑战,例如“鸟巢”、“水立方”等奥运场馆以及国家大剧院、中央电视台新址、广州电视塔、法门寺舍利塔等有影响力的钢结构工程,不仅在设计上有了创新发展,而且在钢结构安装技术上也取得了新的成果,成熟、先进的工艺方法逐渐成为工作方法,推动了钢结构行业的发展。
由于市场原因,钢结构安装事故、违规行为时有发生,造成了不必要的经济损失和社会影响。为进一步提高钢结构施工整体水平,促进行业发展,钢结构施工除加强施工现场管理外,还应对施工组织设计、方案、技术措施等进行研究总结;大力推广新技术、新工艺;并根据工程特点选用先进、可靠、经济的施工方案。
钢结构吊装方案基本原则
以政策为本——以图纸为依据,以规范为准则,严格执行国家有关安全生产法律法规。
可靠性——坚持安全第一,确保方案实施的可行性,增加其可靠性。无论采用哪种方式,首先考虑方案是否有成功的先例和配套的设备,否则必须对方案进行论证。进行施工验证,证明施工阶段结构的稳定性、杆件的应力、变形等是否满足要求。所采用的机械设备是否能满足安装要求。施工现场条件是否满足,如土建施工环境、周边结构等。是否制约方案的实施等。
先进性——随着科技的发展钢结构高空作业安全技术交底,结构安装领域新工艺、新技术、新设备不断涌现。例如,大吨位起重机的问世、计算机同步控制整体提升滑移技术等,为结构安装增添了新的篇章。特别是大型钢结构工程,在现场条件和结构形式允许的情况下,应大力推广应用新技术、新工艺;尽可能减少高空作业量,不断提高钢结构安装效率。
经济性——好的安装方案应简便、适用、高效、工程造价低、适用范围广、经得起推敲和考验,因此,要坚持方案比较的原则,进行技术经济分析,选择工期短、成本低的方案。
钢结构吊装方案适用条件
由于建筑外形、结构形式的不一致,施工现场条件千差万别,可以说没有一种方法或方案是适合任何钢结构工程的安装的,因此每一种安装方法都有各自的配套条件。
网架结构常见的安装方法有:高空散装法、条块安装法、结构滑移法、支撑架滑移法、整体吊装法、整体提升法等。
考虑工艺方法:了解结构形式、结构重量、安装高度、跨度等特点钢结构高空作业安全技术交底,结合现场实际情况尽量采用成熟、先进的安装工艺。
考虑起重设备:一是使用自有设备,充分利用现场起重设备,二是就近租用。一般构件数量较少时,多采用汽车起重机;门架吊装,多采用中小型汽车起重机;安装工期较长,安装高度、回转半径较大时,履带起重机比汽车起重机经济;整体提升滑移,多采用液压同步起升(推)装置;中、高层钢结构安装,一般采用塔吊;普通桥梁安装,多采用龙门起重机、架桥机。
倒装法——倒装法是一种从顶部开始、在底部结束的特殊安装工艺,适用于高宽比较大的构件,如钢塔、桅杆等结构,当常规起重机难以接近吊装时,一般采用倒装法。采用该工法时,安装过程中应考虑结构整体稳定性和设备本身稳定性,并采取可靠的支撑稳定措施。
结构滑移法——结构滑移法已发展到采用液压顶升装置和计算机同步控制技术,比以前的格栅滑移法又进了一步。其适用条件是:第一,由于现场条件的限制,跨度内不能安装起重机和支撑架;第二,结构支撑条件有利于铺设滑移轨道;第三,经计算确定的滑移单元结构强度和刚度满足要求;第四,了解结构支撑形式和固定方法;第五,纵向滑移路线越长,效率越高。
支撑架滑移法——其适用条件是占用跨度内空间,安装高度较低,结构面积较大或纵向长度较长,首先,当安装高度在15米以下时,可选用普通扣件钢管脚手架或碗型脚手架作为支撑架;其次,对于高框架、承载力较大的,宜采用型钢支撑架,无论采用哪一种方案,除应满足规范要求外,还应考虑水平动荷载,必要时增设大型斜撑,以提高其整体稳定性。
整体吊装法——整体吊装法目前采用同济大学研制的计算机同步控制液压吊装设备,此工艺已逐步取代通过式机动吊装、顶升方案。设备轻便,技术先进。原因:一是占用跨内空间;二是安装高度高;三是构件重;四是仅限于垂直吊装,不能水平移动。即安装高度越高,吊装重量越重,效果越好。
局部吊装——局部吊装是利用单角钢、人字架、卷扬机、滑轮组等吊装设备进行结构吊装,适用于构件较重、数量较少、安装高度较高的工程。目前大吨位吊装设备和先进的安装工艺越来越多,传统吊装方式越来越少见。
旋挖施工法——此法主要用于桥梁安装。由于受铁路、公路交通的影响,以及山体、河流、沟渠等特殊环境,在其他建桥方法受到限制时,常采用旋挖施工法。
整体吊装法——与整体提升法基本类似,只是起重设备不同,适用于中小型结构的安装。早期多采用多台单轨或人字吊、绞车、滑轮组及缆风系统进行大吨位吊装。现今由于大吨位起重机数量较多,根据需要,也选用多台起重机进行中小型工程的集中吊装安装。
钢结构吊装安全注意事项
严格执行国家有关安全生产法律法规,坚持安全宣讲和安全教育制度,正确识别危险源,采取针对性措施和应急预案。起重设备使用过程中,重点防范倾覆事故,严禁超载、拉动、倾斜挂起等违章现象,确保地基、路面平整、牢固。6级以上大风天气应停止作业,台风季节必须按规定做好预防措施。
结构吊装绑扎要点
绑扎点应位于构件重心上方。绑扎多个点时,连接线(面)应位于构件重心上方。
单机吊装时,构件重心必须在吊钩垂直线上;
钢丝绳安全系数:
作为吊索,无弯曲6-7;
作为捆绑吊带8至10;
随着载人起重14、大吨位起重机的不断增多,多机起重越来越不常见,并且仅限于在起重件数量较少的特殊情况下使用。
统一指挥信号,严明纪律,听从命令;
起重机所分配的载荷不得超过允许起重量的80%,起升和行驶过程中的载荷不得超过允许起重量的70%;
尽量使用同一型号的起重机,保证起重过程同步、稳定;
各台起重机的吊钩绳应保持垂直,严禁斜吊;
考虑起重机、部件及安装位置的平面关系,尽量一次性安装。
施工阶段采用的临时支撑架是结构安装方案中一项关键技术措施,设计时除框架本身满足强度、稳定性要求外,还必须对基础所支撑的结构进行校核,必要时采取有效的加固措施。
支撑架受力后需观察,防止基础沉降或框架变形影响结构。支撑架顶升使用千斤顶等工具必须严格按照工艺方案,不得盲目使用,防止对框架和结构造成不良影响。
支撑架拆除必须有到位拆除措施,并应同步、匀速、缓慢地进行,不得盲目拆除。结构吊装的动态特性。
在结构顶升方案计算过程中,应仔细分析各种顶升方式的运动特性,并采取必要的稳定措施,提高方案的可靠性。
结构吊装危险源识别。结构吊装的主要特点是高空作业,其危险源包括边缘作业、孔内作业、爬升作业、悬空作业、交叉作业、高空坠落、起重设备、起重机路基、同步控制、安全用电、季节性施工、操作平台、脚手架、临时支撑等。
根据结构特点正确辨识危险源,采取针对性措施和应急预案。坚决执行国家和地方安全生产法律法规,严禁违章作业。坚持施工方案两级审查制度,技术、质量、安全、生产、设备等部门必须参加。
钢结构安装是一项综合技术,由于结构日益复杂、施工队伍日益增多、发展不平衡等市场原因,建筑领域暴露出了一些问题。
为此,要重视钢结构安装技术的研究,大力推广新技术、新工艺;加大安全规程和施工规范的执行力度;
严格对施工组织设计和计划进行审查和管理;坚持施工与设计、总包与分包、加工与安装相互配合的精神;进一步加强施工现场技术管理,严禁违章作业,不断提高钢结构安装整体水平。