钢结构异型金属墙面施工工法解析.docx
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钢结构异型金属墙面施工工法解析
钢结构异型金属墙面施工工法
1前言
钢结构异型金属墙面系统是现代公共建筑中一种新型的墙面系统，该系统是由结构支撑体系和穿孔铝板幕墙系统、装饰带等组成。
该体系具有用钢量体积小、强度高、安全性能好、注重环保等优点，所以被大量应用于大跨度的公共建筑工程中。
这种新型的墙面系统能够给建筑物提供大开空间和大高度室内空间，能够满足建筑多功能要求和造型要求。
随着钢结构异型金属墙面系统在我国建筑工程中的大量应用，特别是在重点特大型项目中的应用，如何正确合理的施工以满足各种建筑功能要求显得突出起来。
综上所述，研究和探讨钢结构异型金属墙面施工工法显得非常有必要。
2工法特点
2.1使用双向可调节支座、三维可调节胎架等新技术
根据体育场三维坐标现场加工、安装，大大缩小施工误差。
2.2二次钢材骨架在现场组装完成后吊装与主体钢结构相连接
打破钢结构骨架在加工厂预制的束缚，现场加工更精确，完全满足本工程标高点复杂之特点。
2.3运用吊车、卷扬机组合吊装墙面钢结构骨架，提高施工效率。
由于钢骨架与水平面角度最大成34°，并且单体结构长度可达43.6m，吊装难度较大，可以采用吊车主吊、两端卷扬机辅助吊装就位，大大提高施工效率。
2.4利用载人吊车补充安装墙面的凹面铝板。
使用吊篮安装墙面穿孔铝板和装饰带时，会因为异型造型部分铝板无法安装，凹面深度长达4m，该部位使用载人吊车补充安装，提高施工效率。
3适用范围
该工法适用于体育场馆、剧场、机场、会展中心等大跨度造型独特钢结构的外围装饰。
4工艺原理
钢结构异型金属墙面系统的斜向钢骨架和穿孔板的安装难度较大，传统的安装方法不能够满足施工质量和施工进度，本工法是利用吊车、卷扬机组合吊装墙面钢结构骨架，提高施工效率。
由于钢骨架与水平面角度最大成34°，并且单体构件长度最大可达43.6m，吊装难度较大，可以采用吊车主吊、两端卷扬机辅助吊装就位。
异型墙面凹面与垂直面深度差4m，垂直吊篮无法施工，利用载人吊车补充安装面板。
5施工工艺及操作要点
5.1工艺流程
图5.1钢结构异型金属墙面施工工艺流程图
5.2操作要点
5.2.1安装主龙骨
钢制转接件针对不同安装区域，其构造形式各不相同，相应伸出长度也不相同，但连接方式都是固定在主体钢结构上。
安装前需复核测量放线控制标识点，并根据曲面造型复核钢制转接件长度，确认无误后将各控制点钢制转接件固定，然后再以各控制点为参照点，根据实际放样情况安装其它转接件，其工序如下：
找准钢制转接件控制点安装位置：
安装钢制转接件时首先要寻找钢制转接件安装控制点位置，根据控制点精准加工檩托。
根据控制点位置现场放样其它各相邻安装点位置，打上标识，控制水平高低及进深尺寸。
根据节点坐标将檩托与方钢组装。
定位安装：
用吊车将构件最高点对准坐标节点，最低点利用手拉葫芦将构件拉近主体钢结构，各转接件定位好后点焊，点焊时每个焊接面点2～3点，要保证连接件不会脱落。
点焊时要两人同时进行，一人固定位置，另一个点焊，这样协调施工同时两人都要做好各种防护。
点焊人员必须是有焊工技术操作证者，以保证点焊的质量。
验收检查：
对初步固定的钢制转接件逐个检查施工质量，主要检查三维空间误差，一定要将误差控制在误差范围内。
三维空间误差工地施工控制范围为垂直误差小于2mm，水平误差小于2mm，进深误差小于3mm。
加焊正式固定：
对验收合格的连接件进行固定，即正式烧焊。
烧焊操作时要按照焊接的规格及操作规定进行，一般情况下连接件的两边都必须满焊。
图5.2.1主龙骨安装
5.2.2安装斜线龙骨
控制点定位控制：
根据测量控制点测出的外墙面进出误差，确定基准控制框，然后将基准控制框立好，每个平面选择外围三根基准控制框。
基准控制框要保证位置垂直度或倾斜度，水平高度绝对准确。
基准控制框立好后，再将基准控制框立完并检查各面框的位置是否与设计相符。
检查无误后，依次安装内侧其它框架。
斜向钢方管安装：
利用汽车吊吊起钢管中心吊点，两侧吊点用卷扬起吊，控制三台机械使方管倾斜角度为设计角度。
靠近主钢架结构时，最高点与最低点2人使用手拉葫芦微调定位两端端点坐标。
定位好后点焊固定，点焊时要两人同时进行，一人固定位置，另一个点焊，这样协调施工同时两人都要做好各种防护。
点焊人员必须是有焊工技术操作证者，以保证点焊的质量。
验收检查：
对初步固定的钢制转接件逐个检查施工质量，主要检查三维空间误差，一定要将误差控制在误差范围内。
三维空间误差工地施工控制范围为垂直误差小于2mm，水平误差小于2mm，进深误差小于3mm。
加焊正式固定：
对验收合格的连接件进行固定，即正式烧焊。
烧焊操作时要按照焊接的规格及操作规定进行，一般情况下连接件的两边都必须满焊。
5.2.3安装穿孔铝板
穿孔铝板三面锥体形装饰构件为外装饰层，采用三面锥体造型，并拟合空间曲面走向。
安装采用每个三面锥体整体组装，安装时通过各锥体间的相对角度控制实现空间曲面拟合。
由于穿孔铝板锥体造型大小不一，构成大面板底边长达3000mm多，小板同的底边长达1000mm多，每个板面的两个长边形板块在现场进行空间组对安装时，其施工难度很大。
针对这一施工难点，解决办法是将中间最长斜向龙骨作为基准线，根据基准龙骨向两边延展安装铝板。
椎体造型凹面利用载人吊车深入安装，可以提高效率。
图5.2.3墙面穿孔铝板安装
6材料与设备
根据本工程施工特点，现场投入以下施工机具及材料进行钢结构异型金属墙面施工，详见表6-1。
表6-1施工材料、机械、设备
施工阶段
测量放线
钢制转接件安装
幕墙龙骨安装/钢桁架包铝板
穿孔铝板饰面构件
其它装饰带安装
清洗、清理
进场
设备
水准仪
型材切割锯
电动葫芦
板块运输车
电钻
胶枪
经纬仪
电钻
型材切割机
板块转运架
电锤
擦洗设备
铅直仪
电锤
电扳手
叉车
砂轮机
全站仪
电焊机
拉铆枪
门形吊机
无齿锯
砂轮机
电钻
电动卷扬机
射钉枪
无齿锯
电锤
吊车
拉铆枪
型材运输车
型材及钢构件运输车
手推平板运输车
电扳手
电动葫芦
电焊机
电动葫芦
电动葫芦
卷扬机
吊车
手动葫芦
卷扬机
电扳手
塔吊（备用）
钢丝绳
塔吊（备用）
叉车
叉车
角磨机
板块运输车
50t汽车吊
25t汽车吊
叉车
7质量控制
现场安装的每道程序均在质量保证体系的受控范围内。
做为企业质量体系标准，现场安装过程质量控制文件已对现场安装制定了具体的质量控制措施。
通过执行程序文件，现场安装质量将得到全面保证。
现场安装质量控制措施具体如下：
7.1原材料质量控制
原材料采购和进场质量控制必须严格按ISO9001质量体系程序和设计要求，依据受控的质量手册、程序文件、作业指导书进行原材料采购和质量控制，确保各种原辅材料满足工程设计要求及加工制作的进度要求。
（1附件是否齐垒。
如产品合格证，装箱单等。
（2）检查外观：
支座是否清洁，防腐保护层是否脱落，有无破损，钢件是否锈蚀。
（3）核定铭牌，确认牌上内容与设计要求是否一致。
7.2现场安装精度质量控制
（1）所有的测量器具和测量仪器，按照ISO9002标准体系的要求，经过国家技术监督局授权的计量检定单位进行检定、校准，并在有效使用期限以内使用，在施工中所使用的仪器必须保证精度的要求。
（2）测量作业人员持证上岗，测量技术人员具备中级职称以上的资质证书，所有的测量人员具备场馆的施工测量经验。
（3）各控制点应分布均匀，并定期进行复测，以确保控制点的精度。
（4）施工中放样有必要的检核，执行测量任务单三级审核制度，严格履行资料、数据的复核、校对程序，保证测量数据的准确性。
（5）规范工序间的测量中间交接，测量标志、资料的交接，施工单位在收到上道工序的测量成果后，应在项目部测量管理人员的见证下检查成果，检查符合精度要求后方可签收。
7.3焊接质量控制
（1）焊工必须持有效证件上岗，施焊前进行相应培训。
（2）焊接前必须编制合理的焊接工艺和焊接顺序；严格按焊接工艺进行焊接。
（3）焊接时实施多人对称反向焊接，最大限度减少焊接变形。
（4）严格按设计要求进行焊缝尺寸控制，不任意加大或减小焊缝的高度和宽度。
（5）焊接前将焊接区边缘30～50mm内的铁锈、毛刺、污垢等清除干净，以减少产生焊接气孔等缺陷的因素。
（6）焊后应清理焊缝表面的溶渣及两侧飞溅物，检查焊缝外观质量，检查合格后，再进行下道工序。
（7）外观质量检查标准应符合《钢结构工程施工质量验收规范》（GB50205-2001）及《建筑钢结构焊接技术规程》（JGJ81-2002）的相关规定。
7.4铝板安装质量控制
a.安装后的一个分格内铝合金型材表面质量应符合表的规定：
序号
项目
质量要求
1
擦伤及划伤深度
不大于表面处理层厚度
2
擦伤总面积
≤500mm2
3
划伤总长度
≤150mm
4
擦`伤和划伤总数
不允许大于4处
注：
一个分格铝合金料指该分格四周框架内的所有铝合金构件
b.铝单板表面质量（每m2面积）应符合表的规定：
序号
项目
质量要求
1
擦伤及划伤深度
不大于表面处理层厚度
2
擦伤总面积
≤240mm2
3
划伤总长度
≤80mm
4
擦伤和划伤总数
不允许大于3处
5
不允许有腐蚀、裂纹、压痕。
6
漆面为滚涂方式的板，除有特殊设计要求外，安装时均应保持方向一致。
8安全措施
8.1防火措施
在施工现场易燃材料堆放处按要求配备干粉灭火器，同时，在上述场所禁止吸烟及其他明火操作。
8.2高空作业安全
1.雨天和雪天进行高处作业时，必须采取可靠的防滑、防寒和防冻措施。
凡水、冰、霜、雪均应及时清除。
2.对进行高处作业的高耸建筑物，应事先设置避雷设施。
遇有六级以上强风、浓雾等恶劣气候，不得进行露天攀登与悬空高处作业。
暴风雪及台风暴雨后，应对高处作业安全设施逐一加以检查，发现有松动、变形、损坏或脱落等现象，应立即修理完善。
3.在高处作业时，应张挂安全网。
无安全网时，操作人员应系好安全带，其保险钩应挂在操作人员上方的可靠物件上。
8.3安全用电
施工用电应符合《施工现场临时用电安全技术规范》及其他用电规范的要求。
（1）电焊机外壳必须接地良好，所有电缆、用电设备的拆除、车间照明等均由专业电工担任，要使用的电动工具，必须安装漏电保护器，值班电工要经常检查，维护用电线路及机具，保证用电安全。
（2）电焊机要设单独的开关，开关应放在防雨的闸箱内，拉合闸时应戴手套侧向操作。
（3）焊钳与把线必须绝缘良好，连接牢固，更换焊条应戴手套。
在潮湿地点工作应加强防止触电措施，例如必须穿绝缘胶鞋或站在绝缘胶板上。
（4）把线、地线禁止与钢丝绳接触，更不得用钢丝绳代替零线。
所有地线接头必须连接牢固。
（5）更换场地移动把线时，应切断电源，并不得手持把线爬梯登高。
8.4夜间施工
夜间操作要有足够的照明设备，坑、洞、沟槽等除做好防护外，并设红灯警示。
8.5焊接安全要求
（1）焊工应按劳动部门颁发的有关规定和各部门的具体规定使用劳动保护用品，如工作服、帽、手套及绝缘鞋等。
（2）焊接预热工件时，应有石棉布或挡板等隔热措施。
（3）清除焊渣、采用电弧气刨清根时，应戴防护眼镜或面罩，以防止铁渣飞溅伤人。
（4）多台焊机在一起集中施焊时，焊接平台或焊件必须接地，并应设隔光板。
（5）雷雨时，应停止露天焊接工作。
（6）施焊场地周围应清除易燃易爆物品，或进行覆盖、隔离。
必须在易燃易爆气体或液体扩散区施焊时，应经有关部门检试许可后，方可施焊。
消防工具要齐全，动火区域要安放灭火器，并定期检查。
工作结束，应切断焊机电源，并检查操作地点，确认无起火危险后，方可离开。
（7）氧气、乙炔气要放在规定的安全处，并按规定正确使用。
车间、工具房、操作平台等处设置足够数量的灭火器材。
电焊、气割时，先注意周围环境有无易燃物后再进行工作。
9环保措施
9.1在施工过程中，自觉地形成环保意识，最大限度地减少施工中产生的噪音和环境污染；夜间施工严禁噪音作业，干扰周边居民休息。
9.2在施工现场进行电焊作业时，必须采用防护罩，避免光污染。
9.3在电焊作业清除焊渣、药皮时，注意不要污染地面。
施工现场做到工完场清。
施工场所内的各种建筑垃圾要及时清理，并在场内做好无污染处理后，统一运至场外垃圾堆放点。
严禁现场随意堆放、乱弃垃圾。
10效益分析
应用本工法为企业带来了极为可观的综合效益，包括：
10.1经济效益
仅计算使用新技术后缩短工期、机械费用及节省安装防护所产生的经济效益。
1、人工费：
原计划人工费（原定工期为120天）：
120天x160元/天x80人=153.6万元；
实际人工费：
100天x160元/天x80人=128万元；
则节约人工费：
原人工费-现人工费=153.6-128=25.6万元。
2、机械费：
原计划使用大型运载具（12m）运输框架、使用10台中型吊车（50t）吊装框架，吊蓝52个。
其估算费用约为：
（120天x1200元）+（120天x1500元）x10+（52个*120天*65元）＝14.4+180+40.56万
=234.96万元；
实际并未使用这么多的机械，汽车吊6台：
6*100*1500=90万，吊篮46*100*65=29.9万，卷扬4个：
4*3200=1.28万。
则节约机械费：
113.78万元。
3、原方案钢结构安装防护费用
原计划外围防护费用为37.3万元现使用费用为12.8万，节省费用为24.5万。
故，经计算得知，由于采用了以上先进的施工方法，本技术累计节约人工、机械费用、安措费用为：
25.6万元＋113.78万元+24.5万元=163.88万元。
10.2简化工艺、加快施工速度
运用吊车卷扬组合安装异型金属墙面可有效缩短工期，大幅度降低了人工费用。
适用于质量要求较高和工期较紧张的工程。
10.3节能和环保效益
本项施工技术纯粹的施工提高了施工速度；降低了劳动力的投入，减少建筑垃圾排放，减轻了环境污染。
10.4社会效益
本项施工技术在本项目的应用，从方案讨论开始就得到了各方的密切关注，从业主、监理、设计、厂家和质监站都给予了充分重视，多次举行专项会议进行讨论。
最终的成功应用，也获得了各方的一致肯定，为企业赢得了信誉，创造了良好的社会效益，并积累了经验，本工法有着极大的推广应用意义。
11应用实例
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