大跨钢结构安装精度控制技术及对策

李培新

摘 要：本文主要以新建郑州至周口至阜阳铁路郑州南站承轨层以下钢结构工程为例，根据工程情况，分析大跨度施工安装偏差，并以此为基础，研究大跨钢结构安装精度控制技术在本工程中的应用措施，保证项目能够顺利实施。

关键词：大跨钢结构;安装;精度控制技术;对策

中图分类号：TU758.11文献标识码：A文章编号：1003-5168（2020）05-0109-03

Abstract： This paper mainly took the new Zhengzhou-Zhoukou-Fuyang railway Zhengzhou South Station as an example， according to the engineering situation， analyzed the long-span construction installation deviation， and took this as the basis， studied the long-span steel structure installation precision control technology in this project application measure， and guaranteed the project to be able to carry out smoothly.

Keywords： long span steel structure;installation;precision control technology;countermeasures

大跨度钢结构现场施工是指工程进行钢构件制作加工后，将其运输至现场，采取不同施工方法与工艺，将零散钢构件拼装完成，并保证其满足设计要求[1-2]。而为了提高施工质量，人们应当使用钢结构安装精度控制技术，以确保安装精准性。

1 对大跨度空间钢结构施工的认识

大跨度空间钢结构的施工是一个复杂的过程，在工厂把钢构件进行加工、制作、运送到施工现场后，按照设计的要求，根据要达到的功能，人们利用不同的施工工艺和施工方法把零散的钢构件拼装起来，让一个结构在不完整的状态下转变为完整状态。

大跨度空间钢结构的施工过程中，很多因素是不断变化的，结构件会不断增多，结构形状会不断改变，施工的荷载不断变化，构件自重不断增加，约束条件越来越多。在施工过程中，结构还不够完善，稳定性较差，临时支撑系统在永久结构拼装完后就要拆除，合理的拆除对永久结构和临时支撑系统的安全与稳定有着极大的影响[3-5]。

施工阶段必须明确不完整结构的线形、内力状态，根据设计图纸不断在施工过程中改进，需要运用力学知识，提前调整，使得最终完成的结构符合设计要求。理论设计与实际施工会有一定的差距，对于这些问题，要利用检测技术，对结构状态实时进行监督检查，确保施工过程不出差错。

2 工程概况

2.1 项目概况

本项目为新建郑州至周口至阜阳铁路郑州南站承轨层以下钢结构工程，位于郑州新郑国际机场东6km位置，是第三综合枢纽客运站。郑州南站共有30站台面32线，郑万场到发线10条，国际场到发线13条，郑阜场到发线9条，采用联络线实现互联互通。站房以高架形式为主，建筑面积达到15万m2，如图1所示。

项目钢结构采取钢骨混凝土柱+型钢混凝土梁方式，钢构件截面为H形和十字形，共有1.3万t工程量，钢柱承台标高分别是地铁区1.4 m、站房区3.2 m、雨棚区3.2 m，材质以Q345C为主，厚度约为40 mm。节点形式包含柱底锚栓、主次梁刚接、梁柱牛腿刚接、钢筋连接器、穿筋孔。

2.2 偏差分析

根据以往工程数据记录（见图2），结合诸多专家经验可知，大跨钢结构安装精度控制过程中易出现地脚螺栓标高偏差（A）、斜钢柱竖向位置偏差（B）、屋架梁现场拼装偏差（C）、梁吊装过程偏差（D）及其他问题（E）。其中，斜钢柱竖向位置偏差与地脚螺栓标高偏差分别占据39.7%与52.7%，累计频率高达92.4%，是导致大跨度钢筋、大跨度钢结构安装出现较大偏差的主要因素。

经总结归纳后，对安装偏差进一步分析，大跨度钢结构安装偏差主要是由于螺栓和固定支架连接方式缺陷、施工未按照流程实施、测量仪器精度不足、吊车机具带病工作、加工误差超过范围、钢筋绑扎造成固定架移动、焊工水平较低、混凝土浇筑振捣方案不合理[6-7]。因此，在本次工程大跨度钢结构安装中，要有效开展工程安装偏差分析，以加强本次安装精度控制。

3 大跨鋼结构安装精度控制方法

3.1 混凝土振捣控制

锚栓定位施工主要分为两个环节，即安装定位板与浇筑混凝土。安装定位板时，派遣质量监管人员在旁监督，确保施工人员严格按照顺序进行安装。混凝土浇筑作为大跨度安装偏差的重点，其易受到温度、配合比等方面影响，会出现水计量、砂石含水量波动等情况。因此，为保证整体安装精度，在浇筑混凝土之前，本工程预先检查混凝土掺和料、水泥、石砂等材料质量，并对施工人员进行培训，严格规定下料与振捣时间，遵循“快插慢拔”的原则，插入混凝土8 cm后，将振动器缓慢提出，由专业人员记录混凝土振捣时间，当其不再冒出气泡，停止下沉后，结束振捣，进行后续混凝土浇筑工作。

3.2 强化钢结构组装精度

钢结构由桁架、牛腿及立柱构成，而大跨度桁架具有超重、超大、超长等特点，通常会将其分成多段运输，施工现场采取高空拼接或地面拼接的方式组装。因而，本次工程中，加工桁架精度、安装立柱位置和标高精度等十分重要。为提高钢结构组装精度，本工程对现场进行空间布局划分，以[x]、[y]、[z]三维空间轴划分布局，建立数学模型。在实物轴完成划分后，精确测量标志性物件，对此进行统计。此项工作主要是对施工现场进行平整规划，夯实硬化地面，以减少地面变形所导致的测量误差。本次以纵轴与横轴这两个方向进行分析，并在平整规划基础上，测量规划[z]轴。另外，还派遣管理人员驻工厂现场指导加工，严格检查构建质量，确保构件平整性，若是刚度不够，则采取加固措施。而在安装中控制构件节间尺寸及几何尺寸，减少构件由于加工造成的竖直方向钢柱偏差，并注意保证安装人员人身安全。

3.3 检查吊具质量

吊具带病工作同样是大跨钢结构安装出现误差的重要因素。因此，为提高钢结构安装精准度，本次工程中，对吊具按期检查，做好每月的点检登记。每月点检均要求操作人员认真对待，严格根据标准检验，当发现问题后，提出相应检修流程，以保证吊具质量，形成科学化管理。同时，要提高操作人员素质，在施工之前对其进行岗前培训，重视员工实际经验及技能熟练度，培训内容主要是让员工掌握最新科技动向、提高安全意识和操作水平。

3.4 实施钢结构焊接安装管控

为保证工程源头质量，所用焊材应当拥有较为完整的质量证明，在使用之前，须对焊材烘焙记录及质量证明有效性进行检查，在焊接材料前，要现场取样复检。焊接工艺检查报告应当覆盖全部焊接内容，评估试板焊接位置是否可代表焊接结构位置，构件焊接厚度属不属于试板厚度覆盖范围，接头强度、冲击、弯曲等性能可否满足施工要求。而对于进场焊工，则检查其合格证书，保证合格项目将工程焊接内容覆盖，与施工焊接位置及方向相适应。焊接前，组织焊工开展焊接考试，发放合格人员证书，保证焊接人员的素质符合工程要求。而对于关键点及特殊部位焊接，焊接人员要将自身钢印刻在上面，保证施工可追溯性。网架安装由专业人员在旁监管，实行动态管理。首先，根据工程情况，在网架四周设置测量控制点，安装网架过程中可用仪器进行观测。同时，监管人员也在安装中检查杆件几何尺寸、编号、挠度、螺栓拧紧程度等，确保施工质量。

3.5 校准工程仪器

工程中使用垂准仪、精密水准仪、高精度自动导向全站仪，辅以相应测量设备进行测量控制。在测量之前，要校准测量仪器的精度。例如，对于垂准仪，先进行水平调校，目镜十字丝与上靶标对准，重合0°和180°，调好垂直，检查上激光与靶标十字丝中心重合度，下激光与准靶标中心对准，旋转垂准仪后，无激光画圈表明仪器精准。由于篇幅有限，本次仅简述工程中垂准仪校准方式。通过校准后，人们可以确保仪器的精确性，进而提高大跨钢结构安装精度。

将测量仪器用于施工检测中，需要注意以下两环节。一是柱脚锚栓测量。依据钢柱连接图，在锚栓底板侧放节点中心线，以做好醒目标记，精准定位锚栓位置后，利用水准仪对底板四角标高进行较正，控制标高差在±2 mm，保证工程柱脚标高差不会超过工程规定范围。二是关键部位测量。本次工程中，钢结构安装关键部位为钢梁与钢柱，使用分段安裝测量方式，控制钢柱分段端口部位，钢骨梁则主要对梁顶面水平度与标高进行控制，使用全站仪测量定位与标高，水准尺控制钢梁顶面的水平度。

4 结论

大跨钢结构安装在工程中属于重点施工环节，应当加强监管，以保证安装精准度。以本次工程为例，采取钢骨混凝土柱+型钢混凝土梁结构类型，对大跨钢结构安装偏差进行分析，并通过混凝土振捣控制、强化钢结构组装精度、检查吊具质量、实施钢结构焊接安装管控、校准工程仪器的方式，有效提高大跨钢结构安装精准度，杜绝出现一般工程质量事故，从而达到工程设计要求，保证主体结构使用寿命达到100年。

参考文献：

[1]张笑冬，丛辉，邓文瑶，等.成都京东方洁净厂房大跨度屋面钢结构施工技术[J].施工技术，2019（10）：25-29.

[2]陈杰，张磊，范国强.渭南市体育场大跨度钢结构屋盖施工关键技术研究[J].施工技术，2019（10）：72-75.

[3]吴淞.大跨度空间钢结构安装的施工安全及质量控制[J].中华建设，2018（9）：78-79.

[4]曾文涛，崔志勇，陈建龙，等.广发证券大厦屋顶大跨度钢结构门架施工技术[J].施工技术，2018（2）：4-8.

[5]车露.试论大跨度空间钢结构施工技术[J].建筑工程技术与设计，2014（13）：27-28.

[6]郭正兴，罗斌.大跨空间钢结构预应力施工技术研究与应用：大跨空间钢结构的预应力施工控制技术[J].施工技术，2011（12）：14-15.

[7]马鹏辉.大跨度及空间钢结构施工控制技术分析[J].科技传播，2012（4）：24-25.