浅谈屋顶管桁架钢结构的施工

王振峰

内容摘要：通过对屋顶弧形管桁架的施工方案论述，总结了大跨度管桁架现场拼接、吊装就位的施工经验，为同类的工程提供参考借鉴。

关键词：管桁架、拼装胎架、拼装、安装门架、生命线。

中图分类号：TU323.4文献标识码： A 文章编号：

概述

该工程项目名称为皇明蔚来城1＃、2＃、3＃、5＃楼屋顶钢结构，开发商为山东皇明太阳能房地产有限公司，工程位于德州天衢东路以南、三八路以北。它是高层住宅楼屋顶设计的钢结构部分，整个工程取自两条龙的造型，线条优美气势磅礴；同时它又是太阳能光伏发电的支架结构，整个住宅楼的用电全部利用太阳能发电，是新能源利用的大胆尝试。屋顶钢结构采用H型钢柱和钢梁，中间部分屋面梁采用管桁架结构。屋顶处最高处达54米，管桁架总悬空跨度达46.90米、弧长48.25米。主体刚桁架柱及次构件均采用现行国家标准《低合金高强度结构钢》（GB/T1591-94）中规定的Q345B及Q235B钢。这项工程位于公园旁边很好的地段，屋顶造型施工质量直接影响到楼房的成交额，业主特别重视施工的进度和整体质量，整体要求工期60天。

二、施工方案论证

由于工程位于18层楼顶部，给垂直吊装带来很大的困难，加上住宅楼已经临近大路场地非常狭小，加上工期紧等因素，我们公司专家组仔细研究方案可行性。特别对于中间悬空的管桁架我们征求设计院意见，他们要求搭满堂脚手架高空组装。经我们仔细研究感觉此方案可行性不强，一方面精度不好控制；另一方面下面是已经建造好的屋顶结构，增加脚手架要做施工荷载验算，现场场地条件极不允许；最后专家们一致决定采用现场地下组装成型整体吊装就位的方案。由于管桁架柱子以后安装，我们在管桁架和H钢梁处需要制作专门的安装门架，待安装就位连接好焊上柱子后再把门架拆除。

三、施工方案实施

首先分析整个工程的施工难点：1. 地面拼装的精度控制：每榀弧形的管桁架分成3段厂里加工好运到工地拼装，由于结构弧形特点拼装难道很大；2.整榀吊装就位调整：由于管桁架长度达46.9米，安装误差控制有很多不可预料问题，这环节也是整个方案是的关键步骤；3. 安装圆管柱及拆除门架控制：这是整个工程最后一个难控制的分项工程，因柱子是呈喇叭口状把整个结构托住，所以柱子间连接是相贯线连接，精度要求特别高。

针对以上难点我们组织完整的施工步骤及严密的质量控制措施。首先，对于地面拼装吊装设备我们配置了2台25吨吊机，做好地面对接上下自如升降问题，并根据加工详图按1:1比例制作了拼装胎架，现场电焊请到造船厂高级焊工让拼接处焊接质量不低于工厂加工质量满足规范要求。拼接处所用杆件因现场拼装误差造成相贯线切割口误差，经过实际测量重新送往专业加工厂进行切割，虽然给工程增加工作量，但保证整榀桁架的质量。经过这样严密操作整个拼装质量经现场探伤检验完全符合质量要求，为下道施工奠定质量保障。其次，管桁架吊装就位是整个工程的关键环节，围绕这环节我们做了大量工作，根据吊装18层屋顶的钢结构房屋高度和宽度我们选择了200吨的吊机施工，给项目经理、安装队、指挥员、吊机配备对讲机，操作时达到安全、保证质量。接着我们在高处支座和低处支座分别制作了临时支撑管桁架梁的门架，特别是低处的门架由于要受到重力和水平的推力，我们做了严密的支撑加固工作，由本人带领总工对每个可能受力的部位都进行加固和检查。业主皇明集团特别重视邀请大量来宾参观，我们全体人员共同努力终于安全就位，就位后用千斤鼎对其标高和水平度进行微调，和屋顶的钢梁拼接满足设计及规范要求。接着吊装第2榀，用檩条初步固定，待完全校正好水平度后全部安装横向杆件和檩条。由于管桁架长度原因有部分侧向扭曲，我们经过认真科学调整达到连接完整满足设计和施工规范要求。由于檩条上面要安装太阳能光伏发电设施，所以对檩条安装的精度要求特别高。为了保证精度，我们针对每个檩条间距进行全方位复核保证精度。最后，安装柱子及拆除门架是最后一项难关。我们首先根据图纸和现场实际要求对每个部位的钢柱的实际尺寸进行了精确的测量，根据测量数量推算出交点处的角度和尺寸。为了达到准确，我们到专业的厂房在软件上面精确定位测算，做到理论和实际的双重复核。安装圆管柱用多套手拉葫芦起升定位，最后进行焊接。因工厂按模型放出来尺寸和现场有误差，用相管线切割机切出来的接口需现场切割调整。鉴于此原因我们聘请高级技工现场测量、切割，终于圆满安装就位，整个工程顺利完工。

现在测量和切割、焊接方面操作情况：测量是工程精度的保证，我们测量选用4台高精度的经纬仪和2台水准仪全程测量，对于高程和角度等对每个测量点都测量3遍以上，减少人为和仪器的误差，达到和土建的完美结合满足要求。特别在拼装环节的弧度和失高等数据控制到规范以内，整体拼装成功正是测量成果的展示。切割方面尽量减少动用气割，螺栓孔误差采用绞刀仔细修正，对于弧形类的切割重要部位找专业的厂家在相管线切割机上操作，连接板等部位的节点板在仿形切割机上操作，严格达到图纸和施工规范要求。焊接方面是本工程作业量比较大的内容，电焊机配备了直流焊机和二氧化碳保护焊机以及无损焊缝探伤仪，对于圆管等焊接角度要求复杂采用直流焊机焊接，对于支座等大面积深焊缝部位采用二氧化碳保护焊机焊接。焊好专职检查员马上检验，不合格的部位马上打磨开并重新电焊，经质量检验部门验收，焊接质量完全达到要求。柱子和支座板是用销轴连接，由于安装精度控制好，最后销轴顺利连接，无任何的强行硬穿及扩孔现象。

四、安全措施

安全措施是本项目特别认真对待的问题。首先对于门架的设计经过专业人员认真计算，制作时保证精度为控制安装误差做好保障。门架吊装就位后，除了和屋顶的钢梁连接外另还增加了大量有利的斜撑。特别对于低处的门架，由于受到重力和水平推力双重作用，我们利用吊机和辅助结构进行了模拟的推撞试验，做到满足设计和规范要求。吊装整体管桁架时，为了不发生意外高空坠物砸伤人，我们每个可能出入人的部位都进行看管，保证吊装作业有序、安全进行。由于刚好处冬季施工，加上18层楼高度风大，安装就位后加设大量的缆风绳以保证抗12级大风，并在现场24小时设专人监守保证不发生意外。安全生命线的设置也特别仔细，每榀管桁架在三角型桁架空间内设置一道通长的Φ8镀锌钢丝，来回走动人员均按要求配安全带挂在生命线上走动。高空进行杆件电焊，每处均搭好作业脚手架和防护措施，地面设专人配灭火器看管严防焊渣掉下着火。保证安全措施满足规范要求。经过我们项目部的精心组织，本工程安全完工，无发生任何安全事故。

五、结束语

通过本工程的安全、保质量的施工，有很多值得探讨的地方。大跨度管桁架吊装就位方案选择是项大胆的尝试，从节约成本来说做到最大化，在不影响装修工程方面做的非常完美，工期方面节省宝贵的工期。但任何一项好的方案都有各种风险，这项工程安全风险一直是我担心的地方。并且对于现场拼装精度控制方面，是否有更高效和更节省时间和费用的优等方案，也是我们从事此类工程需进一步探讨的问题。在实施工程中，作者作为一线的项目经理始终待在现场监督各种施工细节。特别是安全措施方面，参考大量同类工程施工典范，严格按照规范施工，同时咨询同行的专家做好充足的技术储备。施工中虽然碰到严寒的雨雪天气，我们克服掉重重困难，保证施工进度和质量。经过本项目施工，本人积累了这方面宝贵的经验，为公司打开德州市场奠定了良好的基础，同时也赢得了建设单位和设计院、监理公司、质监站的一致好评。本方案不足和待改善之处希望得到同行和专家的指正。

【参考文献】

1．《建筑钢结构焊接规程》（JGJ81-91）

2.《钢结构高强螺栓连接的设计、施工及验收规范》（GBJ82-91）

3.《钢结构工程施工质量验收规程》（GB50205-2001）

4.《建筑工程质量检验统一标准》（GB50300-2001）等国家有关法令、法规。