張利彬 羅國興 李 錚 劉長春

經(jīng)濟的快速發(fā)展推動了建筑業(yè)的蓬勃發(fā)展，建筑企業(yè)要想獲得更多的利潤，應(yīng)積極引進新技術(shù)，研發(fā)既能保證施工質(zhì)量又能降低施工成本的新工藝。

1 項目概況

南陽卷煙廠科技綜合樓修繕項目位于河南省南陽市，主體建筑16 層，裙房3 層，建筑總高度為57.15 m，總建筑面積為9252 m2，幕墻建筑面積約為2.1 萬m2。建筑外立面為白色瓷片貼面，窗戶為老式鋁合金藍色玻璃窗。建筑南側(cè)立面局部采用凸出的圓弧型玻璃幕墻，東西2 個側(cè)面為凸出的鋁合金幕墻。

科技綜合樓項目的修繕內(nèi)容包括5 方面：第1，改造科技綜合樓外立面，增加外墻外保溫；第2，拆除外挑圓弧、女兒墻等構(gòu)件，進行局部結(jié)構(gòu)加固；第3，外墻窗更換為節(jié)能玻璃窗；第4，修繕屋面保溫防水系統(tǒng)；第5，改造入口大廳，增加建筑沿街立面外圍廊架等。

2 高層建筑屋頂大跨度桁架吊裝式施工工藝概述

結(jié)合南陽卷煙廠科技綜合樓修繕項目建設(shè)內(nèi)容，本文提出一套高層建筑屋頂大跨度桁架吊裝式施工工藝。具體施工工藝如下：第1，采用測距儀復(fù)核現(xiàn)場結(jié)構(gòu)的尺寸，保證測量數(shù)據(jù)精確；第2，建立建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM），驗證造型比例關(guān)系；第3，進行鋼桁架分段單元化加工，在保證施工質(zhì)量和安全的同時，保證施工進度；第4，實施工廠標準化加工，確保構(gòu)件焊接精度高、速度快；第5，實施整體單元式分段吊裝。

3 高層建筑屋頂大跨度桁架吊裝式施工工藝原理及操作要點

3.1 施工工藝原理

利用測距儀對現(xiàn)場進行精準測量，測量出桁架梁總長度，并根據(jù)吊車吊裝噸位與施工便利性，對鋼桁架梁進行尺寸分段。加工廠將分段后的鋼桁架龍骨進行標準化切割、批量化下料，然后將龍骨焊接成滿足吊裝尺寸的鋼桁架。將分段桁架吊裝到屋面相對應(yīng)的位置上進行拼裝焊接，以此類推，達到分段安裝的目的。

3.2 施工操作要點

3.2.1 施工準備

準備部分有4 方面:第1，根據(jù)圖紙及施工進度，編制詳細的物資需求計劃及加工計劃；第2，檢測所用機具，確保其性能良好；第3，對管理人員和操作工人進行培訓(xùn)；第4，準備各種施工材料。

3.2.2 測量放線

測量依據(jù)。該項目的原有軸線已不存在，需要工人鑿除表面裝飾面磚，漏出混凝土結(jié)構(gòu)，進行實測實量，找出原圖紙與現(xiàn)場不相符之處，并調(diào)整圖紙。

測量方法。將原建筑標高基準點上引至樓層間柱面，再通過水準儀將樓層標高引至屋面。標高點應(yīng)逐層從原土建基準點上引，避免誤差累計。在需要施工的屋面上，根據(jù)模擬控制線的位置，利用經(jīng)緯儀和墨盒彈出墨線，形成水平控制基準線。依據(jù)CAD藍圖確定連接點個數(shù)，結(jié)合圖紙放出鋼柱橫向控制線，并彈出埋件固定點位置[1]。

3.2.3 BIM建模

將調(diào)整后的圖紙，采用BIM 軟件進行1:1 建模，如圖1 所示，為施工下料、制訂施工方案提供最新、最準確的數(shù)據(jù)，并進行存檔。

圖1 鋼桁架單元BIM 模型（來源：作者自繪）

利用Revit 軟件構(gòu)建BIM 模型，并將3D 模型展示給現(xiàn)場作業(yè)人員。另外，可以將BIM 模型提供給加工廠，加工廠根據(jù)模型尺寸焊接鋼桁架單元，提高其作業(yè)效率。

3.2.4 龍骨材料下單

在測量放線、BIM 建模的基礎(chǔ)上，根據(jù)項目實際需求，確定南陽卷煙廠科技樓修繕項目屋面鋼桁架龍骨下料單，如表1 所示。

表1 鋼桁架龍骨下料單

3.2.5 龍骨焊接成單元

根據(jù)鋼桁架龍骨下料單，確定同規(guī)格尺寸構(gòu)件并統(tǒng)計數(shù)量。之后把鋼桁梁構(gòu)件進行合理分段，并對分段構(gòu)件進行編號，同規(guī)格構(gòu)件可以進行批量生產(chǎn)。構(gòu)件生產(chǎn)完成后進行加工焊接，焊接后對焊接部位進行防銹處理，并噴涂防銹漆。

3.2.6 鋼桁架單元吊裝、拼接焊接

鋼桁架單元吊裝、拼接焊接具體分3 步：

1）提前聯(lián)系好吊車，合理安排吊裝順序。

2）通過對講機指揮吊車作業(yè)人員緩慢吊裝，保證起吊操作平穩(wěn)。整體骨架離地500 mm 時檢查無誤后再繼續(xù)起吊。吊車臂吊裝到屋面合適高度，采用人工拉拽的方式將鋼桁架單元點焊固定到預(yù)定位置。桁架連接點焊接固定后，才能摘除吊鉤，如圖2 所示。

圖2 龍骨架單元板塊固定完成（來源：作者自攝）

3）每個桁架單元焊接完成后，利用水平尺檢查平整度，平整度誤差控制在2 mm 以內(nèi)，以滿足面層對基層平整度的要求。對整體桁架單元進行位置校核，確定無誤后，將連接部位的桁架進行滿焊。焊縫達到設(shè)計要求后，在焊縫涂刷防銹漆[2]。

3.2.7 清理驗收

高層建筑屋頂大跨度架吊裝式施工中的清理驗收工作分為如下3 步進行：第1，檢查焊縫是否滿焊，是否滿足設(shè)計要求，是否存在沙眼和漏焊部位；表面涂刷2 遍鐵紅防銹漆，待防銹漆干燥后，再涂刷1 遍銀粉防銹漆。第2，清理干凈焊縫表面的焊渣。第3，準備驗收。

4 高層建筑屋頂大跨度桁架吊裝式施工管理措施

4.1 施工質(zhì)量管理措施

在實際施工過程中，作業(yè)人員需要按照《建筑裝飾裝修工程質(zhì)量驗 收 規(guī) 范》（GB 50210—2018）、《建筑施工安全技術(shù)統(tǒng)一規(guī)范》（GB 50870—2013）、《建設(shè)工程施工現(xiàn)場消防安全技術(shù)規(guī)范》（GB 50720—2011）、《建筑節(jié)能工程施工質(zhì)量驗 收 規(guī) 范》（GB 50411—2019）、《民用建筑設(shè)計通則》（GB 50352—2019）、《民用建筑工程室內(nèi)環(huán)境污染控制規(guī)范》（GB 50325—2020）、《鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》（GB 50205—2022）、《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》（GB 50009—2019）等標準嚴格規(guī)范自身操作，保證施工質(zhì)量。

基于上述規(guī)范，作業(yè)人員可從以下4 方面加強施工質(zhì)量管控：第1，工程使用的各種材料和組件應(yīng)有產(chǎn)品合格證書、進場驗收記錄、性能檢測報告及材料復(fù)驗報告，其質(zhì)量應(yīng)符合設(shè)計要求及國家現(xiàn)行產(chǎn)品標準和工程技術(shù)規(guī)范的規(guī)定[3-4]。第2，施工人員進入現(xiàn)場前，應(yīng)進行施工前的技術(shù)和工藝交底，編制詳細的書面交底至每一位參與施工的作業(yè)人員。第3，前期放線作業(yè)成立放線小組，需要指派專業(yè)測量員現(xiàn)場負責，復(fù)核后才能進入下道工序。第4，指派專業(yè)質(zhì)量員駐扎加工廠，監(jiān)督加工情況，嚴把質(zhì)量關(guān)。第5，實施現(xiàn)場施工質(zhì)量安全責任制，每個管理人員對自己所監(jiān)管的施工區(qū)域質(zhì)量安全負責。

4.2 施工安全管理措施

施工安全管理措施包括9 點：第1，項目部應(yīng)成立項目安全領(lǐng)導(dǎo)小組，由項目經(jīng)理擔任安全活動領(lǐng)導(dǎo)小組組長，成員包括項目安全員、技術(shù)負責人和勞務(wù)班組長。第2，施工作業(yè)人員進入現(xiàn)場前，必須進行施工前的安全培訓(xùn)、技術(shù)和任務(wù)交底，明確各自職責，服從指揮，聽從分配。第3，現(xiàn)場臨時用電及配電箱放置要符合電氣安全規(guī)程，電氣開關(guān)和手動電動工具要有漏電保護器。第4，配電線路的允許荷載冗余量保持在30%，不得使用絕緣破損的線路。第5，不定時檢查進入現(xiàn)場的作業(yè)人員是否正確佩戴安全帽。第6，埋件施工人員在施工時不應(yīng)將大塊鑿除混凝土隨意向下拋灑，及時清理懸掛吊籃內(nèi)的廢棄物，裝入垃圾袋，由輔助人員用繩索提出裝好的垃圾并傾倒在指定區(qū)域；不得在懸掛吊籃內(nèi)放置超過吊籃起重荷載的重物；在吊籃下方設(shè)置警戒標志，其他人員嚴禁進入危險區(qū)域內(nèi)，防止掉落物品砸傷其他人員。第7，采用電錘打孔時，電錘的鉆頭必須垂直于工作面，要用手均勻按壓電錘，連續(xù)送進，不得使鉆頭在孔眼內(nèi)左右擺動，以免扭力傷害操作人員。第8，檢查鋼材焊接的焊口是否脫焊，是否有損傷，若有損傷及時維護；檢查安全帶、安全繩、鋼絲繩是否有損傷，繩扣是否有松動，槽鋼軌道固定部位是否有松動，若發(fā)現(xiàn)異常，及時更換。第9，現(xiàn)場所有人員嚴禁吸煙，焊接作業(yè)時開具動火作業(yè)申請。

4.3 環(huán)境保護措施

在實際施工過程中，按照《建筑工程綠色施工評價標準》（GB/T 50640—2010）、《建筑施工場界環(huán)境噪聲排放標準》（GB 12523—2011）等國家、行業(yè)和地方有關(guān)環(huán)境保護的法律法規(guī)、規(guī)范及相關(guān)規(guī)定，將施工場地和作業(yè)限制在工程建設(shè)允許的范圍內(nèi)，做到標牌清楚、齊全，各種標志醒目，施工場地整潔文明。同時，加強對施工現(xiàn)場燃油、廢棄材料、廢渣的控制和治理。此外，選用低噪音施工機械，裝卸物料時輕拿輕放，做到施工期間不擾民[5]。

5 項目效益分析

5.1 社會效益

該施工工藝采用鋼桁架分段吊裝施工，以BIM 技術(shù)為核心，采用數(shù)字化、標準化設(shè)計，采用工廠化單元加工，通過簡單的分段吊裝式施工，實現(xiàn)了復(fù)雜桁架梁安裝工作，達到了安全、便捷、經(jīng)濟及實用的施工目的。我國各地相繼興建了很多規(guī)模大的鋼構(gòu)公共建筑，如博物館、辦公樓、工業(yè)廠房及城市展覽館等，該施工工藝對于構(gòu)造相同的建筑具有一定的推廣應(yīng)用價值。

5.2 經(jīng)濟效益

采用分段吊裝焊接，安全系數(shù)高、成本低，能夠縮短施工周期。采用BIM 技術(shù)進行虛擬施工，能夠提前解決龍骨碰撞沖突、收邊收口交替等問題，有效降低了管理成本。采用該施工工藝后，該項目的安裝效率提高約30%，造價降低約20%。另外，相比搭設(shè)滿堂腳手架施工，采用吊車吊裝施工節(jié)約了人力搭設(shè)成本和租賃成本，避免了交叉施工，屋頂部位施工成本節(jié)省約9.88 萬元。

6 結(jié)語

越來越多的建筑師選擇采用大跨度空間桁架鋼結(jié)構(gòu)作為高層建筑的設(shè)計亮點。針對大跨度空間桁架鋼結(jié)構(gòu)施工存在的問題，本文結(jié)合南陽卷煙廠科技綜合樓修繕項目建設(shè)內(nèi)容，提出一套高層建筑屋頂大跨度桁架吊裝式施工工藝，希望為類似工程項目施工提供借鑒。