福建省大学生体育场西看台钢屋盖吊装与卸载施工技术

2015-12-09康胜利

建材与装饰 2015年49期

关键词：胎架体育场桁架

康胜利

康胜利

福建省大学生体育场钢屋盖跨度为261m，采用空间管桁架体系。本文主要介绍了该结构临时胎架支撑、吊装及卸载施工技术。经验可供同类工程参考。

体育场；空间管桁架；吊装

1　工程概况

福建省大学生体育场位于福州地区大学新校区中心共享区内，为24000座体育场，总投资1.66亿人民币，于2013年1月竣工验收。体育场主体结构为现浇钢筋混凝土框架结构，分为地面上完全独立的东西南北四个看台，其中西看台设置跨度261m空间管桁架钢屋盖，结构最大高度41.8m。桁架由内外2道拱形桁架和沿径向布置12榀直线形桁架组成的空间钢管桁架体系，整个桁架结构由看台外缘8个型钢混凝土柱及看台两端2个钢筋混凝土墩台支撑。拱形桁架主弦杆管径为准610mm、准911mm，径向桁架主弦杆管径准457mm，腹杆管径准跃168mm，采用采用Q345B直焊缝焊接钢管。屋面主檩条采用Q345B方钢焊接型钢，总用钢量约1376.7t。

图1　屋盖结构平面布置图

2　选取吊装方案

土建主体结构施工完成且满足设计强度要求后进行西看台桁架吊装施工。南北墩台预埋件及西看台型钢混凝土柱预埋件随土建施工进度同步进行。结构吊装顺序为先桁架后马道再檩条和金属屋面，其构件在工厂完成散件加工后现场拼装成型，构件的现场拼装与结构安装同步。

钢屋盖安装选用大型机械吊装施工，桁架吊装借助临时支撑胎架进行。选用1台80t、1台SC1500型150t和1台CC200型300t履带吊进行。80t履带吊用于屋面檩条的吊装，150t履带吊用于内拱桁架的吊装，300t履带吊用于外拱及径向桁架的吊装，所有吊机均布置在体育场内。结构安装由中间向两端进行，先进行輫輵訛和于线径向桁架的吊装，后进行輫輵訛耀于线间拱形桁架的补档施工。拱形桁架补档由外拱向内拱进行，拱形桁架补档完成后结构形成相对稳定的单元，重复以上施工步骤由中间向两端对称吊装，最后与墩台预埋件连接屋盖结构成型，拆除支撑胎架进行马道和屋面檩条的安装施工。沿轴线在看台外侧布置8榀支撑胎架，胎架与桁架的连接通过在胎架顶端设置临时支座与径向桁架下弦连接。结构卸载施工采用100t液压千斤顶进行，依据结构计算工况确定各支撑点的位移，根据支撑点位移值确定卸载工艺。

2.1施工工序

钢屋盖安装施工步骤如下：支撑胎架地基处理寅场地及吊机行走道路硬化寅支撑胎架制作和安装寅屋盖结构吊装施工寅屋盖结构卸载施工寅马道安装寅檩条安装寅金属屋面施工寅竣工验收。

2.2施工部署

（1）场地硬化完成，吊机行走路线无障碍；

（2）平面控制网及高程控制网布置完成；

（3）预埋件安装、复测定位完成；

（4）临时支撑胎架安装完成；

（5）辅助措施准备完成，包含操作平台、人员上下钢梯、高空行走马道、路基箱、缆风绳、安全警戒标示等；

（6）桁架分段拼装完成，测量控制点位核对无误；

（7）吊机进场组装，验收及安检备案完成；

（8）特别检查吊装工具及胎架支撑的完备性、安全性、稳定性，包括钢丝绳、卸扣、葫芦等吊装工具；

（9）桁架高空试吊完成。

3　支撑胎架

3.1胎架设计

支撑胎架的受力验算采用PKPM建模分析，计算支撑胎架各杆件在结构自重及风荷载作用下的稳定性。在钢屋盖安装施工前沿中部径向桁架端部布置8榀方型格构式支撑。支撑立柱采用H340伊250伊9伊14型钢，水平及斜支撑为L110伊10角钢，支撑截面尺寸3000mm伊3000mm，在支撑顶部与径向桁架下弦杆相连部位设置临时支座。为保证支撑稳定在4个方向每隔9m拉设揽风绳（如图2）。

3.2支撑胎架的制作与安装

为方便加工、安装及周转使用，支撑胎架分标准节组合高度和非标准节高度。支撑胎架标准节长度为9m，非标准节设置在塔架顶部，连接采用法兰连接。临时胎架基础的连接采用地脚螺栓连接，胎架节点连接采用高强度螺栓连接。

图2　77（2）线径向桁架剖面

临时支撑胎架采用场内主吊机安装，安装前先放线定位并在预埋钢筋上焊接钢板和转换梁支座。安装时先安装转换梁后安装支撑胎架。支撑胎架安装就位后，顶部、中部及底部沿四个方向拉设准15mm侧向揽风绳。

4　桁架吊装施工

4.1构件吊装单元划分

钢屋盖主桁架为18榀拱形钢管桁架和12榀直线型径向桁架，其分布及构件特征见图3。

图3　桁架分布示意图

4.1.1拱形桁架构件特征

表1　

以内拱桁架第一段150t和300t履带双机抬吊施工进行分析，吊装最小工作半径分别为24.0m和20m，对应额定起重量为50.1和26.6t，抬吊施工时单机的额定起重量不能超过同等工况下单台吊机作业时的75%，Q’=（50.1+26.8）伊0.75=57.68t，额定起重量Q’=57.68t跃56.13t，工况满足。

4.1.2吊点设置与吊具选用

吊点的选择要考虑起吊时构件本身的受力情况，包括局部受力、整体受力及变形，还要便于构件的平衡调节。根据桁架的分段形式，采用不设吊耳捆绑式四点吊装，设置构件和钢丝绳的保护措施（如橡胶垫），防止损伤。

根据最大吊装单元的重量设计设计通用的钢丝绳，减少钢丝绳的种类及数量。为保证桁架吊装时的平衡以及便于调整就位，可采用手拉葫芦来调节辅助吊点的绳长。

4.1.3吊装就位

首先安装中部径向桁架，随后进行端部桁架抬吊施工。径向桁架安装就位后，根据偏差情况通过支撑胎架上设置的千斤顶进行调整，直到达到要求。临时固定时在桁架上、下弦对接口位置装定位板、卡马及防风防雨措施，上弦设置侧向稳定揽风绳，待卡马有效连接并确保安全后，吊车方可松钩。

4.2吊装验算

根据结构特点与构件受力性能结合吊装工艺，对结构构件在高空安装过程中各杆件的应力和变形（挠度及角位移）进行分析。构件吊装过程中在自重、风力及施工因素的影响下进行内拱桁架吊装验算，第一段最大位移1.3mm，最大应力15N/mm2，第五段桁架最大位移0.82mm，最大应力15N/mm2，第六段桁架最大位移7.7mm，最大应力15N/mm2，经验算最大应力为15N/mm2，最大变形7.7mm，吊装时构件的变形和应力及稳定性满足安装要求。

5　结构卸载

5.1组织机构

建立以总指挥为核心、以作业层为指令对象的组织机构，将卸载组织机构分三大层面：指挥决策层；信息处理层；监测、操作管理及实施层。卸载指令直接由总指挥通过口令形式传递到卸载系统控制操作中心指挥，再由操作中心指挥通过对讲机下达到液压卸载系统区域控制器和作业班组。液压系统区域控制器和作业班组的信息则通过操作指挥传递到信息处理中心，同时结构健康安全监视、温度监测、支撑变形及应力监测、质量安全检查、记录等人员要对卸载全过程跟踪和协调，及时将信息数据传递到信息处理中心，信息处理中心对信息数据进行分析后，向总指挥提供决策依据。

5.2施工准备

5.2.1技术准备

（1）进行卸载时的工况分析和对比分析，选择合理的卸载顺序，确定卸载流程。

（2）胎架上端的节点构造设计，确定千斤顶的架设方案。

（3）确定卸载方案、测量控制方案，制订施工作业设计，做好技术交底、安全交底等工作。

（4）制作工序卡，明确每个胎架的作业人员。

5.2.2资源准备

根据卸载支撑胎架数量设置8个卸载点，每个卸载点配备2 台50t油压千斤顶，每个油泵控制2台50t液压千斤顶。

5.2.3现场准备

（1）千斤顶安装、调试

卸载前进行支撑胎架上端的构造处理，将油泵、千斤顶全部组装完毕并验收。

（2）胎架标识

支撑胎架的分批及编号，明确每个胎架的作业人员和卸载过程。在每个支撑胎架上悬挂标示牌。

（3）油泵、控制器操作规程

油泵操作程序主要内容为油泵操作规程、注意事项、操作程序及责任人，并悬挂在醒目位置。

（4）防物体坠落保护措施

千斤顶应与支撑胎架柱顶有临时固定措施，对讲机和测位移钢尺随身放入口袋里。

5.3卸载施工

5.3.1卸载步骤

本工程相邻支撑胎架在卸载过程中互相影响，胎架不能逐个进行拆除，必须分批、分阶段进行卸载。根据卸载工况分析结果，屋盖卸载完后计算最大位移量87mm，最大应力141N/mm2，胎架支座变形70mm，故采用三步卸载。每步分别卸载为15mm、25mm、30mm。

5.3.2卸载工艺

卸载前吊装就位，拼装完成，桁架计算的最大位移量5.3mm，最大应力35N/mm2。

第一次卸载：采用50t液压千斤顶进行卸载，每个卸载点布置2台50t液压千斤顶，液压千斤顶由油泵控制，每台油泵控制2台千斤顶，共设置8个卸载点，在卸载点上布置千斤顶，将支撑胎架顶部定位卡板上螺栓去掉后，将卸载点千斤顶微微顶起，使结构安装时的过渡支撑短柱与结构脱离，锁紧千斤顶旋转开关，取下过渡短柱换上限位短柱，按照卸载行程在限位短柱上配好钢垫板，结构与限位短柱上钢垫板间隙15mm，准备卸载，松开千斤顶旋转开关，结构下降至钢垫板或与支撑胎架完全脱离，将定位卡板螺栓恢复并拧紧，卸载后构件最大位移量20mm，最大应力96N/mm2，第一次卸载完成。

第二次卸载：结构在第一次同步卸载施工完成后，检查各卸载点同步情况，在第二次卸载时补差，调整结构与钢垫板位移间距为20mm，重复第一次卸载过程。卸载后构件最大位移量48.7mm，最大应力120N/mm2。

第三次卸载：方法同上，第三步卸载即为完全卸载，结构与支撑胎架完全脱离，卸载完成。