建筑技术丨外墙龙骨、吊车梁与钢结构连接创新施工技术应用

1　工程概况

柴务220kV变电站工程外墙龙骨和吊车梁均需设置在钢结构构件上，数量较多，若现场直接焊接在钢结构构件上，可能会对钢结构构件力学性能及结构安全造成影响，同时导致施工周期长，焊接动火作业多，安全隐患多。因此，外墙龙骨、吊车梁与钢结构连接施工深化设计同时施工，对外墙和吊车梁施工有着重要的意义。

为方便外墙和吊车梁施工，加快施工进度，提高施工质量，减少对钢结构构件力学性能及结构安全造成的不良影响，同时为满足钢结构施工绿色环保低碳的要求，最大限度地减少现场动火作业，提高现场施工安全性，实现装配式钢结构建设。通过对外墙龙骨、吊车梁与钢结构连接创新施工技术的研究，在钢结构构件上设置连接件，连接件在钢结构工厂内焊接在钢结构构件上，以便满足上述施工要求，同时实现钢结构功能一体化施工。

2　创新方案

针对工程特点及施工要求，通过对外墙龙骨、吊车梁与钢结构连接创新施工技术的研究，在工厂内将外墙龙骨和吊车梁连接件焊接在钢结构构件上，实现工厂制作加工，方便外墙和吊车梁施工，缩短工期、提高施工效率和施工质量，实现外墙龙骨和吊车梁与钢结构的栓接连接，减少现场动火作业，满足绿色环保要求，同时减少现场焊接对钢结构构件力学性能及结构安全可能造成的不良影响。

2.1　创新优化设计效果图

基于上述外墙龙骨、吊车梁与钢结构连接创新施工技术研究应用的背景，分析如何将外墙和吊车梁施工与钢结构工程施工相结合。提出在工厂内将外墙龙骨和吊车梁连接件焊接在钢结构构件上，实现钢结构功能一体化施工。钢结构工程、外墙工程、吊车梁工程同步进行深化设计，基于BIM技术，根据外墙龙骨和吊车梁位置及构造要求在钢结构构件上设置连接件，通过连接件将外墙龙骨和吊车梁进行固定安装，外墙龙骨安装BIM效果如图1所示，吊车梁安装BIM效果如图2所示。

图1　外墙龙骨安装BIM效果

图2　吊车梁安装BIM效果

2.2　创新优化设计

结合钢结构工程、外墙工程、吊车梁工程深化设计，明确了具体创新优化设计的相关技术方案，具体内容如下。

2.2.1　外墙创新优化设计

（1）根据外墙竖向龙骨位置，在钢结构钢梁对应位置设置Q345钢板，钢板在工厂内焊接在钢梁上下翼缘板外侧，同时在钢板上设置螺栓孔，用于龙骨檩托安装，且实现栓接连接。焊缝采用一级焊缝，钢板采用10mm厚Q345钢板、宽200mm，高度根据钢梁高度确定。（2）檩托根据深化图采用Q235钢板在工厂内加工制作而成，采用12螺栓将檩托固定在埋件钢板上，同时在檩托上设置螺栓孔，用于龙骨安装，且与龙骨采用栓接连接。（3）根据檩托位置，提前在工厂将龙骨对应位置设置螺栓孔，用于龙骨安装，采用12螺栓将龙骨固定在檩托上。

2.2.2　吊车梁创新优化设计

（1）根据吊车梁位置，在钢结构钢梁对应位置设置Q345连接件，连接件在工厂内焊接在钢梁下翼缘，同时在连接件上设置螺栓孔，用于吊车梁安装，焊缝采用一级焊缝。（2）采用高强螺栓将吊车梁与钢梁栓接连接。

2.3　可靠性验算

外墙龙骨埋件采用10mm厚Q345钢板，焊缝采用一级焊缝，埋件、檩托、龙骨均采用12螺栓连接，连接件重约为2.5kg，方钢按5m计算，重量约为85kg，铝镁锰复合夹心保温外墙板按照1m×5m计算重量，约为100kg。经计算，最大荷载190N，远小于钢板、螺栓、焊缝及檩托、龙骨的强度，验算证明埋件、檩托、龙骨等外墙连接构造安全可靠。

吊车梁连接件采用Q345钢板加工制作而成，焊缝均采用一级焊缝，吊车梁、连接件采用10.9级高强螺栓连接。吊车梁按11m长度计算重量约1t。经计算，作用在连接件上的最大荷载10kN，远小于钢板、螺栓及焊缝的强度，验算证明连接件及吊车梁安装安全可靠。

2.4　外墙龙骨、吊车梁与钢结构连接创新施工技术

外墙龙骨、吊车梁与钢结构连接创新施工技术应用的显著特点：在钢结构深化设计同时，考虑外墙龙骨、吊车梁施工，钢结构构件在工厂内加工制作时同步在构件上设置相应的预埋件或连接件，以方便后期外墙龙骨、吊车梁施工，提高后期外墙龙骨、吊车梁的施工效率和施工质量，同时可采用栓接连接方式，减少动火作业，降低高空动火作业安全性，绿色环保，并且可减少现场焊接对钢结构构件力学性能及结构安全可能造成的不良影响，实现钢结构功能一体化施工。

3　创新优化方案实施

3.1　实施过程

通过外墙龙骨、吊车梁与钢结构连接创新施工技术研究应用，明确外墙工程、吊车梁工程与钢结构工程同步考虑，施工技术的主要施工工艺流程为：钢结构工程、外墙工程、吊车梁工程同步深化设计→BIM三维建模→制作加工埋件和连接件→确定外墙龙骨埋件和吊车梁连接件位置→加工制作钢构件同步在钢构件设置埋件或连接件→钢结构工程施工→外墙龙骨及外墙板施工（吊车梁安装施工）。

在外墙龙骨、吊车梁与钢结构连接创新施工技术实施过程中，主要施工技术控制要点如下。

（1）同步深化设计。为实现钢结构功能一体化施工，钢结构深化之初，将外墙工程和吊车梁工程同步进行深化设计，考虑如何在钢结构构件上设置埋件或连接件，用于外墙龙骨和吊车梁施工。

（2）三维建模。根据钢结构、外墙、吊车梁深化图，建立BIM三维模型，查看钢结构、外墙龙骨、吊车梁的相对位置关系，在三维模型的基础上统一深化优化设计，优化各节点中构件的空间位置关系，便于施工。基于BIM三维模型的优化调整，实现各节点的最优排布设计。

（3）制作加工埋件和连接件。根据钢结构、外墙、吊车梁深化图及BIM三维模型，确定埋件和连接件构造、数量、位置等，在工厂内制作加工埋件和连接件，埋件和连接件采用Q345钢板制作，焊缝采用一级焊接，严格按照深化图的要求加工、焊接和防腐处理，焊条材质满足性能要求。

（4）钢构件上设置埋件和连接件。根据埋件和连接件在钢构件上的位置，在工厂内在对应钢构件的相应位置焊接埋件和连接件，埋件和连接件位置要准确，采用一级焊缝。

（5）外墙龙骨安装。外墙龙骨通过檩托与埋件进行连接，将檩托通过12螺栓与埋件连接固定，再将龙骨通过12螺栓与檩托连接，实现钢结构功能一体化施工，同时实现栓接连接，减少动火作业。

（6）吊车梁安装。采用10.9级高强螺栓将吊车梁与连接件连接，固定在钢梁上。施工过程中高强螺栓应自由穿入螺栓孔，严禁强行打入，以防损坏高强螺栓，影响结构安全。高强螺栓安装时，螺母、垫圈及穿入方向应符合规范及图纸要求。

3.2　实施效果

通过外墙龙骨、吊车梁与钢结构连接创新施工技术研究，并应用在柴务220kV输变电工程中，方便外墙和吊车梁安装，提高施工效率和施工质量，减少动火作业，绿化环保，钢结构功能一体化施工技术的应用取得了良好的实体质量效果，

在外墙龙骨、吊车梁与钢结构连接创新施工技术实施过程中，分别从深化设计、埋件或连接件构造、位置定位、连接方式等全过程中，对外墙和吊车梁施工进行技术和质量控制。外墙龙骨和吊车梁施工加快了施工进度，提升了施工质量，减少现场动火作业，提高了施工安全性，绿化环保，实现装配式施工，同时可减少现场焊接对钢结构构件力学性能及结构安全可能造成的不良影响。外墙龙骨、吊车梁与钢结构连接创新施工技术的成功应用得到了参建各方的高度认可，均认为钢结构功能一体化施工技术的技术先进、安全可靠、经济适用、绿化环保。

4　创新技术应用优势

外墙龙骨、吊车梁与钢结构连接创新施工技术的应用对现行施工技术有所创新，并在适用性、可靠性、经济性和推广性等方面均有很大提升，具有显著的技术应用优势。

（1）绿色环保，减少现场动火作业。埋件和连接件均在工厂内焊接在钢梁上，减少现场动火作业，降低现场高空动火作业风险，减少现场安全隐患，提高施工安全性，同时减少焊接造成的空气污染，绿色环保，可采用栓接连接方式，实现装配式施工。

（2）加快施工进度，节约成本。采用外墙龙骨、吊车梁与钢结构连接创新施工技术，方便外墙、吊车梁施工，减少现场施工工序，如现场测量定位、现场焊接埋件或连接件等工序，加快施工进度，缩短了工期、节约了成本。

（3）可减少现场焊接对钢结构构件力学性能及结构安全可能造成的不良影响。本工程外墙龙骨、吊车梁数量较多且均需设置在钢梁上，采用外墙龙骨、吊车梁与钢结构连接创新施工技术，可在工厂内将埋件或连接件焊接在钢梁上，即不会对构件力学性能造成不良影响，又能保证施工质量。

（4）适用范围广，推广性强。外墙龙骨、吊车梁与钢结构连接创新施工技术的应用，方便外墙、吊车梁工程施工，加快施工进度，提高施工安全性高，减少动火作业，绿色环保，提升施工质量，具有较好的可靠性、经济性，能够满足广泛适用的条件和推广性的意义。

5　结束语

外墙龙骨、吊车梁与钢结构连接创新施工技术的应用，以方便外墙、吊车梁工程施工为出发点，通过大量的技术研讨和重点攻关，并以实际应用效果验证，该施工技术加快施工进度，提高施工安全性，减少动火作业，绿色环保，提升施工质量，可减少现场焊接对钢结构构件力学性能及结构安全可能造成的不良影响，确保了结构安全。外墙龙骨、吊车梁与钢结构连接创新施工技术，实现了钢结构功能一体化施工，在钢结构建筑项目中具有显著的推广应用价值。