大跨度钢结构吊装与安装技术

摘要：现代建筑向大空间、多功能方向发展，大跨度钢结构在很多工程中得到了应用，为了保证大跨度钢结构吊装与安装施工的质量，保障施工安全，本研究结合某实际工程案例，系统分析大跨度钢结构吊装与安装技术的核心要点，总结技术应用的关键流程与操作规范，重点探讨大跨度钢结构吊装与安装的前期准备要点、钢柱与钢梁吊装要点、焊接施工要点。

关键词：大跨度；钢结构；吊装与安装

前言：近年来我国大跨度钢结构工程项目逐渐增多，但是在施工过程中却出现了诸多问题，由于构件自重高、空间定位复杂，对钢结构吊装和安装带来了一定挑战，增加了施工难度。为了更加高效、安全地完成吊装任务，保证钢结构施工质量，有必要对跨度钢结构施工的核心技术进行研究，为类似工程提供理论依据和实践参考。

1工程概况

本项目属于大型商业综合体，集餐饮、影院等功能于一体，规划建设用地面积9770平方米，总建筑面积40600平方米，其中，地上与地下的建筑面积分别为24600平方米、16000平方米，建筑高度23.5米。工程地下两层并设局部夹层，采用混凝土框架结构。地上主体分为A、B两座塔楼，最高五层，通过连廊将两座塔楼相连。A楼采用钢管砼框架 -中心支撑结构，将型钢作为支撑杆；B楼主体为钢管砼框架结构，局部屋顶突出部分采用钢框架。该工程的整体结构以钢管混凝土钢框架为基础，钢柱采用Q355B材质箱型截面柱，壁厚12-24mm，钢梁选用Q355B材质H型钢，通过箱型柱与H型梁的协同设计实现大跨度空间布局。

2大跨度钢结构吊装与安装技术的应用要点

2.1做好前期的准备工作

在前期准备阶段，应做好以下几点工作，第一，在材料出厂检验环节，加强材料与构件的质量管控，在焊接材料、钢构件、涂装材料、高强螺栓等关键物资出厂前，需对其进行检验，核查其规格、型号、尺寸及表面质量等，如果发现磨损、变形等缺陷，应及时更换，确保所有材料附有完整的质量证明文件及检测报告，验收合格后建立可追溯的台账记录，实现全生命周期管理。第二，在材料运输环节，需要特别注意异形构件及大体积钢构件的特殊性，对于这类钢构件来说，应当使用定制化的钢制托架，并且还要利用钢丝绳多点绑扎，在钢构件和托架接触的部位加垫防滑胶皮。在装卸过程中，应当匀速操作，避免急停急启导致构件失稳或碰撞损伤，确保全程平稳受控。

第三，在构件进场检验环节，需要对钢构件进行二次复验，重点核查数量、规格等，避免不合格的构件材料进入施工现场。第四，在机械设备的准备工作中，根据工程特点选用塔吊与汽车吊等机械设备，满足大跨度钢结构吊装需求，同时准备千斤顶、电焊机、空压机等设备。在测量仪器的准备工作中，本工程主要采用了光学经纬仪、智能全站仪、水准仪等高精度仪器，配合钢卷尺等传统工具进行多层级校核，确保数据闭合。在安全防护装备的准备工作中，本工程根据实际需求配备相应数量的防坠器、双钩安全带、安全帽等防护装备，在高空作业区域设置水平安全网与临边防护，吊装作业半径内实施封闭管理。第四，在吊装和安装之前还要做好定位放线工作，根据设计图纸确定建筑轴线、标高基准点，并用全站仪进行复测，建立三维坐标控制网，对预埋件、支座定位点进行多次校核并标记清晰，确保后续构件安装误差控制在规范允许范围内。通过上述全维度、多环节的精细化准备，为大跨度钢结构的安全吊装与精准安装奠定坚实基础。

2.2钢柱吊装与安装要点

在钢柱吊装施工前，需要对钢柱表面进行预处理，保证钢柱表面清洁、干净，在处理过程中，可以利用机械进行打磨，或者利用溶剂进行清洗，将油污、锈蚀及沙尘等污染物彻底清除干净，以免影响焊接质量或防腐涂层附着力。为了方便后续操作，需要在钢柱主体的合适位置绑扎专用钢爬梯，为高空作业人员提供安全通道。吊装前，为保证基础预埋螺栓的定位精度，需要使用全站仪复测轴线与标高基准点，确认位置足够精确后，在柱脚底板下方设置调平螺母与钢垫板[1]。施工人员开展吊装作业时，钢柱需通过专用平衡梁与吊索具多点绑扎，吊钩起升速度需与构件重心动态匹配，将钢柱吊运至距就位位置上方200mm高度时暂停，利用激光定位仪辅助对准预埋螺栓孔位，根据孔位的位置进行微调，随后将钢柱缓慢落下，避免钢柱因惯性冲击导致螺栓螺纹损伤。

钢柱就位后需立即进行校验，使用全站仪或激光铅垂仪，检测钢柱轴线偏移与垂直度偏差，通过柱脚调平螺母与千斤顶协同调整，将垂直度误差严格控制在3mm以内。对标高进行调整时，应当参考设计基准点，利用高精度水准仪实测柱顶标高，调节钢柱高度，避免标高的误差过大。角度校正和报告校正完成后，需分阶段紧固地脚螺栓，采用扭矩扳手按对称顺序施拧，注意初拧和终拧的力度，同步监测钢柱姿态变化。将钢柱固定完成后，需及时对柱脚进行无收缩灌浆，灌浆料应具备C40及以上强度等级及微膨胀特性，灌浆前需封闭柱脚周边缝隙并预埋排气管，采用压力注浆工艺从单侧连续灌注，确保浆体密实填充垫板与基础间的空隙，灌浆后24小时内需采取覆膜养护措施，待强度达到设计要求后方可拆除临时支撑系统。

2.3钢梁吊装与安装要点

本工程的钢梁吊装与安装施工工作主要遵循“主梁优先、次梁跟进，下层先行、上层递进”的原则，优先完成主梁安装工作，形成稳定受力框架后再安装次梁，避免荷载传递路径混乱。对钢梁进行吊装前，同样要做好表面清洁工作，彻底清除翼缘板、腹板等部位的尘土、锈迹、氧化层等，同时还要复测钢梁长度、孔距及直线度等，参考《钢结构工程施工质量验收标准》（GB50205）。对吊装孔进行设置时，需要在钢梁两端的翼缘板位置开设圆孔，注意圆孔的直径大小，保证孔径的精度，避免应力集中。本工程的钢梁吊装采用“一机一吊”与“一机串吊”的吊装方式，对于跨度小于15m的钢梁，利用单台履带吊独立吊装，对于跨度超过15m的大跨度钢梁，采用串联吊装法。

起吊前需将钢丝绳绑扎牢固，钢丝绳与梁体接触部位加装橡胶护角，防止棱角磨损。在试吊过程中，将钢梁匀速升高，使其与地面相距5cm，到达该距离后，使钢梁保持稳定，监测重心稳定性，利用全站仪观测梁体挠度变化，确认无倾覆风险后才能正式展开吊装工作[2]。在正式吊装过程中，对钢梁进行定位时，需在钢梁支座两侧设置定位挡板，挡板采用Q235B钢板制作，确保钢梁下落时能够快速、准确对位。操作人员还要利用激光投线仪辅助调整，确保梁端腹板中心线与柱顶连接板基准线重合。钢梁就位后，立即安装临时夹板固定，初拧高强螺栓，形成临时铰接节点，随后进行焊缝施工作业，焊后进行检测，合格率达到标准后方可进行高强螺栓终拧，终拧完成后涂抹防腐底漆封闭节点区域。

2.4钢构件焊接工艺

本工程按照《钢结构焊接规范》（GB50661-2011）要求展开焊接工作，在焊接施工前的准备工作中，配置二氧化碳气体保护焊机、交流弧焊机等主设备以及碳弧气刨枪、空压机等辅助工具，同时还配备了焊条烘箱、保温筒，确保焊材存储符合规范要求，检测仪器包括红外线测温仪、便携式超声波探伤仪等。准备好焊接设备和检测仪器后，需要对坡口及附近区域的杂质进行清理。在焊接工艺评定阶段，技术负责人依据结构受力特征编制专项工艺卡，明确焊接材料、坡口形式、焊接方法及预热温度[3]。

本工程不同部位的焊接顺序并不相同，箱型柱焊接遵循对称施焊原则，由两名焊工同步从两个对称面起弧，剩余两面按相同方向补焊。H型钢梁焊接根据连接形式差异实施差异化工艺，栓焊节点采用先焊后栓工序，先完成下翼缘板对接焊缝，再焊接上翼缘板，终拧高强螺栓至设计预拉力，焊接顺序如图1所示。全焊节点按照“腹板立焊→下翼缘平焊→上翼缘平焊”的顺序进行焊接，如图2所示。在焊接的整个过程中，利用全站仪对关键节点进行实时形变监测，当监测数据异常时，需要立即进行矫正，有效控制焊接变形。焊接之后需要及时进行质量检验，重点检验箱型构件棱角焊缝的熔深达标率和H型钢梁翼缘对接焊缝的UT一次合格率。实践表明，该工艺体系可将焊接变形量控制规定范围以内，结构安装精度满足相关规范的要求。

结论：大跨度钢结构吊装与安装技术的高效实施依赖于系统化、精细化的前期准备工作，在准备过程中，需要准备好使用所需的机械、设备、仪器、装备等，还要做好材料检验工作和定位放线工作。在施工过程中，应当根据相关规范对钢柱和钢梁进行施工，明确钢柱和钢梁等钢结构的吊装安装要点，在吊装和安装的过程中加强定位和检测，保证位置和角度的精确性。在安装完成后，还要做好焊接施工工作，采用科学的焊接方法，保证钢结构的稳定性。

参考文献：

[1]叔涛，尚艳坤，马耀忠.大跨度钢结构安装关键技术研究[J].港口航道与近海工程，2024，61（S1）：85-88.

[2]孟庆兴，贺培根.大跨度钢结构关键吊装技术研究[J].建筑技术开发，2024，51（08）：69-71.

[3]郑军委，桑兆龙，孙治民，等.大跨度钢结构吊装施工技术研究与应用[J].工程建设与设计，2023，（20）：210-212.