平面双向钢桁架结构拼装施工技术

沈万玉，丛辉，田朋飞，张煊铭

（1.安徽富煌钢构股份有限公司，安徽 合肥 238076；2.中建一局集团建设发展有限公司，北京 100102)

1 工程背景

上海通用汽车有限公司总装车间主体为单层(局部2层)钢结构厂房，总建筑面积69794.1m2，总装车间屋盖采用平面双向钢桁架，屋架下弦标高为9.500m，LOC部分屋架下弦标高为8.000m。

2 施工特点

根据安装总体计划，制订实际预拼装、拼装计划，并依此进行桁架的拼装。主桁架进行合理单元分段，在工厂预拼装后运输到现场。吊装主桁架采用整榀吊装方式，次桁架以每两榀主桁架之间的次桁架为一个单元进行吊装，最终完成整个平面双向钢桁架的拼装施工[1]。

3 关键工艺流程

通过特殊的胎架制作工艺，专门的拼装场地和对钢桁架进行科学有序的拼装，屋面桁架采用“工厂预拼装、杆件出厂、现场拼装、分榀吊装”的方法进行吊装施工[2]。平面双向钢桁架安装施工工艺流程如图1所示。

4 施工关键技术

4.1 拼装胎架设计

在设计工厂内预拼装与现场拼装所需的胎架设计时，应满足如下要求。

图1 平面双向钢桁架施工工艺流程图

①拼装胎架考虑到拼装单元自重较重，为防止拼接变形，胎架采用专用小截面焊接H型钢焊接而成，现场拼装场地地面在杆件进场前须进行平整、硬化处理，桁架拼装胎架宜采用可拆卸式支架结构[3]。

②胎架设置应避开节点位置，满足焊工的施焊空间。胎架设置按胎架设计图进行设置验收。

③胎架必须保证有足够的刚度和良好的整体稳定性，且必须保证胎架上口水平度误差控制在±1mm，胎架定位块的位置须避免与桁架起吊时碰撞。

④在组装平台上划出钢管端面定位线、中心线及分段长度位置线，作为桁架拼装验收的依据，另外为防止胎架的沉降不均匀，须在胎架旁设置一沉降观测点，作为平台沉降的检查依据。拼装胎架如图2所示。

图2 胎架拼装示意图

4.2 预拼装场地

大型桁架结构的拼装场地要求面积足够大，地面应进行平整且硬化处理，拼装场地配备有20t龙门吊，跨度30m，高度15m，轨道长50m，满足本工程桁架的拼装要求，如图3所示。

4.3 桁架拼装注意事项

①拼装测量遵循“从整体到局部，先控制后施工”的测设原则。即将桁架上下弦上的每个支撑点由空间位置水平投影到地面上，并将其空间坐标转换到地面。采用全站仪在地面上分别测量出每个支撑胎架的定位坐标位置。

②拼装时，找出影响拼装质量的各个因素。同时将诸因素进行分类，有侧重点的进行质量控制。

图3 拼装现场示意图

4.4 屋面桁架吊装

屋面桁架形式为六连跨布置，最大跨度为24m，最小跨度15m，自身高度最高点为5m。最大跨度屋面桁架车间分3段加工，分段位置在跨度1/3处。桁架在车间杆件加工，车间预拼装，散件运往现场，如图4所示。

图4 屋面桁架示意图

桁架每榀作为一个吊装单元，在厂房内拼装，拼装好后由汽车吊直接吊装就位。主桁架随钢构安装方向逐榀安装，次桁架按照每个施工区，3台汽车吊同时吊装。

在厂房内拼装，主桁架随钢构安装方向逐榀安装，次桁架按照每个施工区，多台汽车吊同时吊装。在吊装过程中，应缓慢起钩，桁架起吊10cm后应静止缓稳，不可让桁架有过大的晃动或斜度[4]。在平稳上升的同时，要有至少3名专业指挥人员进行指挥，即每台吊机各1个单独指挥和1名总指挥，指挥号令要以总指挥为准，切不可单独提升，如图5所示。

图5 屋面主桁架（纵向桁架）吊装示意图

桁架落位时，要待桁架稳定后再缓慢落钩，桁架停稳后不可以完全松钩，应及时进行全程监控测量校正。待位置校正正确后，将桁架结构连接端进行焊接固定，自由端应将支撑架的调节托板焊接牢固，以防桁架滑移造成支撑架倾覆，待连接端与自由端支撑架焊接牢固后，吊车松钩，再进行附属连杆安装[5,6]，如图6所示。

图6 屋面桁架吊装示意图

5 焊接技术

本工程对应的焊接质量控制的难点，主要体现在以下两个方面：熔透焊缝数量多，分布广泛；构件的零件厚度比较小，焊接变形是控制重点。对于此关键问题，应做到以下三点[9]。

5.1 采用线能量小的焊接方法

采用富氩气体保护焊（氩气占80%，二氧化碳占20%），其焊接输出线能量小，气体在焊接过程中有冷却作用，可以有效的减小焊接变形。

5.2 采用多层多道焊

焊接收缩的大部分是在焊接起初几层中完成的，在这几层焊接的过程中，采用焊接参数的下限。

5.3 采用多种质量控制手段

根据焊缝的不同情况，各种NDT[10]检测手段并用。

6 结 语

上海通用汽车有限公司总装车间屋盖采用平面双向钢桁架结构，本文从关键工艺流程、施工关键技术、焊接技术方面进行了详细的技术分析和研究，为平面双向钢桁架结构的综合性的施工技术提供了实践依据和施工经验，也为我国在重钢结构工业厂房的施工技术积累扎实基础。

[1]王念念.双向正交鱼腹式钢桁架拼装施工技术[J].建筑技术,2008（6）.

[2]曾德光,张伟,刘俊.新型双向大跨度混合结构受力体系设计探讨[J].建筑结构,2014（1）.

[3]GB50017-2003,钢结构设计规范[S].北京:中国计划出版社,2003.

[4]鲍广鉴,李国荣,王宏,罗军,曾强,陈柏全.现代大跨度空间钢结构施工技术[J].钢结构,2005（1）.

[5]肖专文.双向鱼腹式钢桁架结构多点顶推累积滑移施工技术[J].建筑技术,2008（6）.

[6]彭建林,朱国鹏,胡秋桂.济南发电设备厂汽轮机重型厂房钢柱吊装施工[J].浙江建筑,2010（10）.

[7]GB50205-2001,钢结构工程施工质量验收规范[S].北京:中国计划出版社,2002.

[8]CECS102：2002,门式钢架轻型房屋钢结构技术规程[S].北京:中国计划出版社,2012.

[9]GB50026-2007,工程测量规范[S].北京:中国计划出版社,2007.

[10]周在杞.金属（钢）结构质量控制与检测技术[M].北京:中国水利水电出版社,2008.