文物建筑有限空间钢结构加固施工技术研究（2）

3.4 钢柱安装施工

在建筑钢屋架支座处和纵横墙转角处设置钢柱，兼具墙体抗压承载力提高的抗压扶壁柱和整体稳定性能提升的构造柱功能。

本工程钢柱安装分为以下3种情况。

（1）仅首层新增的单层钢柱（钢柱只到首层顶板或楼梯踏步板以下）。

（2）从首层延伸至2层的双层钢柱。

（3）从首层延伸至3层的多层钢柱。

对于单层钢柱安装，采用人工+倒链配合的方式进行吊装，施工具体步骤如下。

（1）在墙角钢柱安装位置的外侧搭设脚手架至板底作为钢柱吊点，在架体上方位置设置H形钢梁作为钢柱的吊梁。

（2）H形吊梁腹板位置开孔，悬挂倒链，作为钢柱吊点。

（3）钢柱垂直吊梁放置地面，焊接吊耳，用于吊钩悬挂。钢柱底部采用柔性材料进行防护，并在下方铺设脚手板，防止钢柱底部与地面硬接触损伤地面及钢构件。

（4）钢柱缓慢起吊并调整位置，钢柱悬空后利用人力将钢柱底部对准钢柱安装位置，缓慢推移，倒链同时配合缓慢下放，将钢柱就位。

（5）钢柱就位后，与靴梁施焊固定。由于钢柱为箱形柱，且底部与靴梁需要四面焊接，当钢柱紧贴原墙时，靠墙一侧无法从侧面进行施焊。因此，钢柱加工阶段在钢柱底部单侧开箱，靠墙一侧在箱形柱内壁焊接完成后再进行箱形柱封闭焊接。

对于双层钢柱的安装，采用在2层吊装的方式进行。双层钢柱分节时，按照首层整根钢柱→肩梁→2层整根钢柱的方式进行。此种分段的优点在于：一是当首层柱位与2层柱位（原屋架钢梁定位）存在偏差时，可通过肩梁的细微调整弥补位置偏差；二是尽量减少现场焊接带来构件变形、质量问题的概率。横向吊梁设置立面如图5所示。

图5?横向吊梁设置立面示意

双层钢柱安装具体方案如下。

（1）由于施工空间有限，在双柱位置的2层地面进行楼板开洞，作为1层钢柱的吊装通道，对于开洞尺寸较大的位置，在开洞前应在下层搭设必要的回顶支撑措施。

（2）开洞后在2层地面横跨洞口设置1根H形钢梁作为吊梁，在钢梁腹板位置进行开孔，用于悬挂倒链。

（3）采用倒链将双层钢柱的首层段钢柱进行起吊。钢柱起吊应缓慢进行，同时人工进行不断校正位置，防止钢柱旋转、磕碰墙体等。

（4）首层钢框架结构安装完毕后，进行肩梁安装。在测量和校核过程中，如发现上下层钢柱存在细微定位偏差，可通过肩梁进行调整。

（5）进行2层钢柱吊装。首先在钢柱位置贴外墙搭设脚手架，在脚手架上方设置吊梁，用作2层钢柱起吊吊点。2层钢柱后续起吊、下放及焊接固定步骤同首层钢柱。

二期东部书库钢柱均位于外墙处，且单根钢柱均从首层延伸至3层屋面下方。由于受现场运输条件及安装条件限制，本区域内钢柱均分为3节。由于首层及2层为中间楼层，楼板可开洞，因此首层和2层钢柱安装时在上层设置吊点进行钢柱安装，而3层顶为屋面板，顶板无法开洞，因此3层钢柱安装时在本层设置吊点。3层钢柱安装时，先在钢柱安装位置外侧搭设脚手架至板底作为钢柱吊点，并与板底顶紧，增加脚手架的稳定性，防止架体在吊装时发生倾倒。在架体上方位置设置H形钢梁作为钢柱的吊梁，吊梁与结构外墙顶紧，以增加架体和钢梁的整体稳定性。

此外，通过协商将图书馆二期主出入口作为钢构件进入2层的垂直运输通道，可在一定程度上提高构件的运输效率。

3.5?钢梁安装施工

本工程钢梁安装分为首层板下托钢梁安装和原屋架下钢梁安装。首层板下钢梁安装时，由于钢梁尺寸较小，重量较轻，可采用人力抬升的方式进行安装。屋架下钢梁安装分为横向与纵向两类，横向钢梁设置于钢屋架下、原吊顶假梁内，与钢柱连为一体形成钢框架，在不与原墙体产生连接的情况下可独自受力，承托屋架荷载；纵向钢梁贴墙设置，兼具圈梁功能，可提高框架纵向整体稳定性能。屋架下钢梁安装吊装过程与钢柱大致相同，横、纵钢梁与钢柱的焊接节点如图6所示。

图6?横、纵钢梁与钢柱的焊接节点示意

3.6?钢结构焊接施工

焊接材料的选用原则与母材强度等强。焊接作业前应进行相应的施工准备，焊接过程中严格遵守规范要求，具体作业流程如图7所示。

图7?钢结构焊接施工流程

3.7?防火防锈涂料施工

根据加固施工图纸中的要求，本工程防火等级为一级，钢柱耐火极限为3.0?h；钢梁耐火极限为2.0?h。本工程防火防锈涂料均采用喷涂法进行施工，对于局部修补区域可采用涂抹法。防锈涂料涂抹前必须用搅拌机将桶内的涂料和沉淀物全部搅拌均匀后方可使用，在使用时需要用稀释剂调整粘度。防火涂料涂抹工作应尽可能在室内进行，环境温度一般控制在5?℃~38?℃，相对湿度控制在90?%以下，并应保持环境的清洁、干燥，以防止已涂抹好的任何表面被灰尘、水滴、焊接下溅或其他赃物粘附而影响质量。

4?钢拉索施工

除了建筑内部钢框架的搭设，一期室外增设了直径12?mm预应力钢拉索，形成完整的加固体系。拉索采用锌–铝–混合稀土合金镀层高强度钢丝扭绞型钢绞线（Galfan索），抗拉强度不小于1?670?MPa。藏书库外墙上的拉索采用螺杆式锚具，阅览室外墙上采用插耳调节式锚具，具备一定范围的调节量。钢拉索具体施工流程如图8所示。

图8?钢拉索施工流程

本工程转向节点均位于外墙墙角处，转向角度90?°，施工难度较大。因此，施工前根据拉索、锚具形式及尺寸，对转向节点建立三维实体模型，并采用ANSYS软件对模型进行有限元分析，根据受力分析 的结果，对连接节点的局部构造和尺寸进行修改，确保受力安全。

同时，由于现场实际情况与图纸存在一定的误差，在拉索加工时，需考虑在实际张拉力情况下的伸长量，采用严格的拉索下料控制措施，确保将下料长度误差控制在0.02?%。施工阶段通过现场实测，严格控制加固施工误差，拉索张拉端节点安装时，需测量拉索两端耳板孔之间的距离与图纸相符后，再固定张拉端节点，否则需调整张拉端节点位置。钢拉索张拉完成后，需对索力进行复测，验证实际索力是否达到设计值。

5?结束语

随着建筑行业的蓬勃发展，钢结构在建筑工程中的使用越来越广泛。钢结构加固技术在文物建筑保护中的应用，促进了加固施工材料与工艺的创新，且绝大多数文物建筑的可用施工空间狭小，施工过程限制条件较多，需要设计与实施更具备适应性的施工技术。

本研究对文物建筑有限空间钢结构加固技术进行了较全面的研讨，总结了各类钢结构构件施工的具体流程与质量控制措施。但由于工程项目的多样性和复杂性，未来仍需要进一步深入开展研究和实践，以完善钢结构加固施工技术在更多建筑类型中的应用。

（本文已完结）