大跨度管桁架屋面的吊裝

柳國(guó)光 龔宗宜

（中冶南方工程技術(shù)有限公司，湖北 武漢430000）

我國(guó)是一個(gè)發(fā)展中國(guó)家，但由于國(guó)大人多，隨著國(guó)力的不斷增強(qiáng)，對(duì)體育、休閑、展覽、航空港、機(jī)庫(kù)等大空間和超大空間的需求十分旺盛[1]。鋼結(jié)構(gòu)的施工，尤其是大跨度構(gòu)件的吊裝問(wèn)題對(duì)工程的影響尤為關(guān)鍵。大跨度鋼結(jié)構(gòu)在我國(guó)的應(yīng)用將越來(lái)越廣泛，大跨度鋼結(jié)構(gòu)的施工技術(shù)仍然是土木工程的重要課題之一。本文結(jié)合一個(gè)大跨度料場(chǎng)封閉改造工程，闡述了大跨度桁架的分段吊裝、雙機(jī)抬吊的具體施工過(guò)程。

1 工程概況

近年來(lái)，由于國(guó)家環(huán)保要求日益嚴(yán)格,鋼鐵企業(yè)環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)相應(yīng)提高, 鋼鐵企業(yè)迫切需要對(duì)原有眾多的露天原料場(chǎng)進(jìn)行封閉改造。本工程位于已有廠區(qū)內(nèi)，為原有成品堆場(chǎng)的封閉改造工程，包括鋼筋混凝土擋墻、框架柱、管桁架屋面結(jié)構(gòu)、屋面墻面彩板。屋面結(jié)構(gòu)主要包括管桁架結(jié)構(gòu)、屋面檁條及屋面板。管桁架屋面結(jié)構(gòu)共包括一榀100m 跨主桁架、11 榀40m 跨屋架桁架、30 榀10m 跨支撐桁架。主桁架支座標(biāo)高19.850m，次桁架2 側(cè)支座標(biāo)高分別為19.850m、16.000m。施工區(qū)域的成品堆場(chǎng)內(nèi)為常年堆料場(chǎng)地，地面為常年堆積燒結(jié)礦石料沉積物，周邊遍布原有建筑物、構(gòu)筑物、生產(chǎn)設(shè)備設(shè)施，只在成榀堆場(chǎng)北側(cè)有一廠區(qū)道路，施工區(qū)域狹小，且施工過(guò)程中堆場(chǎng)還需繼續(xù)生產(chǎn)。起吊高度大管桁架結(jié)構(gòu)跨度大、場(chǎng)地狹小、施工與生產(chǎn)交叉進(jìn)行，造成施工組織困難，施工措施選擇受到限制。

圖1 管桁架屋面軸側(cè)圖

2 吊裝方案選擇

圖2 工程剖面圖

本工程為管桁架結(jié)構(gòu)，跨度大、重量重，尤其是100m 主桁架截面如圖3 所示高度大（最大高度接近8.2m）、寬度?。缰?m 寬，支座處僅1m 寬），施工時(shí)風(fēng)荷載對(duì)側(cè)向穩(wěn)定影響較大，對(duì)施工吊裝要求較高。大跨度桁架目前主要的施工方法有整體吊裝、整體提升、分段吊裝、高空散裝、高空滑移等[2]。結(jié)合本工程結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、施工場(chǎng)地情況，主桁架采用分段吊裝，次桁架均采用整體吊裝。本工程的總體施工步驟如下：

2.1 在地面整體拼裝100m 主桁架、40m 次桁架、40m 桁架間支撐桁架。根據(jù)場(chǎng)地情況盡量多的拼裝完成40m 次桁架，以保證主桁架就位后能及時(shí)吊裝次桁架，給予主桁架平面外約束。

2.2 將100m 桁架按照分段位置分割成三段，同時(shí)安裝臨時(shí)支架并固定，一次吊裝主桁架的三部分，并在高空組裝焊接、加固。

2.3 吊裝最西端一榀40m 桁架，由東向西依次吊裝40m 桁架及次桁架。

2.4 吊裝完成全部40m 桁架及次桁架后，拆除主桁架的臨時(shí)支架、風(fēng)繩，恢復(fù)生產(chǎn)。

2.5 安裝檁條及屋面板，完成施工任務(wù)，如圖2。

3 主桁架吊裝

主桁架總重約77.4t，且場(chǎng)地狹小，大噸位的汽車(chē)吊不能進(jìn)入施工場(chǎng)地，因此主桁架采用兩臺(tái)性能相近的汽車(chē)吊分段抬吊。主桁架的跨度大，截面高度大、寬度小，抵抗側(cè)向荷載能力差；100m 桁架單獨(dú)安裝時(shí)容易傾倒。初步確定吊裝方案為設(shè)置臨時(shí)支撐、分段吊裝、采用風(fēng)繩等措施保證安裝過(guò)程中的穩(wěn)定性。主桁架的臨時(shí)支撐、風(fēng)繩布置及分段布置見(jiàn)圖4。

3.1 吊裝驗(yàn)算

確定了分段吊裝方案后，還需通過(guò)專(zhuān)業(yè)軟件核算各段桁架在吊裝工況下的強(qiáng)度、穩(wěn)定、變形，并確定吊裝點(diǎn)。并與設(shè)計(jì)院協(xié)商局部桿件加大，待各指標(biāo)滿足規(guī)范要求后，方可進(jìn)行接下來(lái)的施工。

圖3 主桁架斷面圖

3.2 吊車(chē)選擇

桁架1、2、3 部分的重量分別為24.5 噸、27 噸、25.9 噸。第二部分最重，兩臺(tái)吊車(chē)抬吊時(shí)，平均每臺(tái)吊車(chē)的起重量為13.5 噸，吊車(chē)吊裝時(shí)采用30 噸吊鉤，重約0.5t，吊裝使用的鋼絲繩等工具重量考慮0.2t，吊車(chē)起重量為13.5+0.5+0.2=14.2 噸。分段后的三部分桁架的吊裝擬采用兩臺(tái)120 噸吊車(chē)抬吊的方式進(jìn)行吊裝，吊裝半徑均為16m，大臂長(zhǎng)度均選擇36.5m，額定起重量為19.1 噸。按照《建筑施工起重吊裝安全技術(shù)規(guī)程》JGJ276-2012 第3.0.17 條“采用雙機(jī)抬吊時(shí)，宜選用同類(lèi)型或性能相近的起重機(jī)，負(fù)載分配應(yīng)合理，單機(jī)載荷不得超過(guò)額定起重量的80%。兩機(jī)應(yīng)協(xié)調(diào)起吊和就位，起吊的速度應(yīng)平穩(wěn)緩慢”的規(guī)定，故每臺(tái)吊車(chē)的起重量不得大于19.1*0.8=15.28 噸＞14.2 噸。采用兩臺(tái)120 噸吊車(chē)抬吊，滿足規(guī)程要求。

3.3 桁架現(xiàn)場(chǎng)拼裝

為保證施工質(zhì)量，管桁架在現(xiàn)場(chǎng)拼裝時(shí)，應(yīng)搭設(shè)管桁架拼裝胎具。拼裝胎具下的地面應(yīng)進(jìn)行平整、壓實(shí)。桁架在混凝土地面拼裝，胎具均采用H 型鋼制作。拼裝胎具搭設(shè)完畢后應(yīng)進(jìn)行縱橫兩個(gè)方向頂面相對(duì)高差的檢查，頂面標(biāo)高應(yīng)按照設(shè)計(jì)起拱要求進(jìn)行控制。拼裝胎具應(yīng)進(jìn)行必要的連接、固定，保證不發(fā)生移動(dòng)、下沉等現(xiàn)象，并定期檢查頂面平整度。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，本工程100m 桁架按照1/500 進(jìn)行起拱，管桁架在制作、拼裝、焊接后均應(yīng)進(jìn)行起拱度檢查，起拱數(shù)據(jù)偏差不得大于±1/5000。管桁架的拼裝應(yīng)嚴(yán)格按照現(xiàn)行《鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》的要求進(jìn)行施工、質(zhì)量檢查，原材料的進(jìn)場(chǎng)檢驗(yàn)、切割下料、矯正成型、節(jié)點(diǎn)桿件軸線偏移等，嚴(yán)格按照施工工序進(jìn)行質(zhì)量控制，必須滿足規(guī)范要求。

圖4 主桁架吊裝分段、風(fēng)繩、臨時(shí)支架布置圖

圖5 次桁架初始起吊倒鏈連接圖

3.4 主桁架具體吊裝步驟

主桁架吊裝按以下步驟實(shí)行：

3.4.1 100m 桁架在地面整體拼裝、焊接完畢后，對(duì)管桁架的節(jié)點(diǎn)焊接情況、管桁架的整體外形尺寸、起拱度進(jìn)行檢查。保證所有節(jié)點(diǎn)焊縫焊接完畢后，報(bào)請(qǐng)監(jiān)理工程師進(jìn)行質(zhì)量驗(yàn)收。

3.4.2 在100m 跨度約1/3 處設(shè)置兩個(gè)臨時(shí)支架，增加100m 桁架的穩(wěn)定性。

3.4.3 主桁架質(zhì)量驗(yàn)收合格后，按照兩個(gè)臨時(shí)支架的設(shè)置位置將100m 桁架分割成三段，分三段進(jìn)行吊裝。

3.4.4 分段、臨時(shí)支架安裝完成后，即可進(jìn)行吊裝作業(yè)，吊裝前，須進(jìn)行對(duì)吊車(chē)的站位、起吊角度模擬。本次吊裝采用由西向東依次吊裝主桁架的第1、2、3 部分。

3.4.5 100m 桁架每段吊裝就位后，在上弦節(jié)點(diǎn)處設(shè)置風(fēng)繩，防止風(fēng)荷載等側(cè)向荷載引起側(cè)向失穩(wěn)。

4 次桁架吊裝

完成100m 桁架的吊裝及分段處的連接后，需立即開(kāi)始40m 桁架的吊裝。40m 桁架安裝后為傾斜狀態(tài)，為便于安裝，在起吊時(shí)應(yīng)調(diào)整40m 桁架狀態(tài)與安裝狀態(tài)一致。40m 桁架是在地面平放拼裝的，若要達(dá)到安裝時(shí)的傾斜角度，本工程采用了以下方法：40m 桁架平放在地面按圖5 進(jìn)行起吊綁扎鋼絲繩，兩根長(zhǎng)度不小于6m 的S1 鋼絲繩均用倒鏈連接，初始狀態(tài)倒鏈鐵鏈長(zhǎng)度約1m。緩慢起吊，待40m 桁架離地高度約500mm 時(shí)，停止起升。兩名施工人員從臨時(shí)爬梯上至S1 鋼絲繩上的倒鏈處，兩名施工人員同時(shí)緩慢放松倒鏈。隨著倒鏈的放松，40m 桁架發(fā)生傾斜，低端緩慢靠近地面。待低端靠近地面后，兩名施工人員盡快離開(kāi)40m 桁架到達(dá)安全區(qū)域后，繼續(xù)起升40m 桁架，使低端距離地面約500mm，重復(fù)放松倒鏈，直至40m 桁架傾斜角度接近安裝傾斜角度。

40m 桁架吊裝，由東西兩端同時(shí)進(jìn)行。首先吊裝兩端的兩品40m 桁架以及40m 桁架間的次桁架，然后由東向西依次吊裝40m桁架及40m 桁架間次桁架，直至全部吊裝完成。當(dāng)?shù)跹b的40m 桁架位置處有風(fēng)繩時(shí)，便可將相應(yīng)的風(fēng)繩拆除。待11 榀40m 桁架安裝完成后便可拆除兩個(gè)臨時(shí)支架，清理40m 桁架拼裝場(chǎng)地，堆取料機(jī)恢復(fù)生產(chǎn)。

5 結(jié)論

本文結(jié)合一處工程實(shí)際，詳細(xì)闡述了大跨度管桁架屋面的吊裝過(guò)程，并提供了一種用倒鏈調(diào)整桁架吊裝傾角的方法。大跨度鋼結(jié)構(gòu)的吊裝方案應(yīng)考慮以下問(wèn)題：（1）須結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)情況，制定吊裝方案；（2）根據(jù)吊裝方案，驗(yàn)算桁架在吊裝狀態(tài)下的受力情況，并對(duì)桁架采用必要的措施來(lái)保證施工階段的安全；（3）吊裝方案須進(jìn)行嚴(yán)格的推演，保證施工過(guò)程的安全。