穹顶式钢桁架在仓顶工程施工中的应用研究

翟 旭 斌

(山西宏厦建筑工程有限公司，山西 阳泉 045000)

·施工技术·

穹顶式钢桁架在仓顶工程施工中的应用研究

翟 旭 斌

(山西宏厦建筑工程有限公司，山西 阳泉 045000)

通过对传统筒仓仓顶措施平台施工方案的比较，针对筒仓跨度大、高处作业的特点，提出了穹顶式钢桁架施工工艺，解决了传统措施平台的缺点，在节约成本的同时保证了施工作业的安全性，对仓顶施工提出了一种新的施工方法。

穹顶式，钢桁架，工艺

0 引言

目前筒仓结构在化工、储油储气罐、粮库、煤仓等工程中被广泛设计应用，筒仓上部多采用环梁加辐射梁、劲性钢支承混凝土梁或整体膜壳结构作为上部支撑或覆盖结构。因此筒仓上部结构存在自重和跨度大，自身结构复杂的特点。由于仓顶形式不同，且悬空于筒仓上部，搭设满堂脚手架施工不但人工投入多，而且周转材料投入也大，加之有的筒仓高度超高，搭设满堂脚手架在安全性上不能保证，所以采用桁架措施支撑平台施工上部结构越来越多地被应用于仓顶施工。

由于筒仓设计一般直径较大，高度较高，上部结构因空间跨度大，在施工中有较大的危险性，因此筒仓顶的桁架措施平台施工方案选择优化一直是施工单位着力解决的问题。

1 现阶段施工概况

筒仓仓顶传统施工工艺有刚性滑模平台完工后利用预埋牛腿降平台作为上部结构施工平台的，但实际操作中一是平台自身要有足够的承载力，而且要有可靠的稳定性，再就是降平台操作在滑模后的仓壁顶部对操作人员安全也有相当大的隐患，最后拆除平台也费时费工不安全。且刚性平台滑模施工因其拆除风险较大已逐渐为滑模作业工艺所摒弃。

也有利用滑模托带大梁，将设计结构大梁架在滑模门架之上，滑模施工完毕后拆除部分平台用倒链将大梁降至设计标高处，结构大梁仅一榀钢构架就达到10 t以上，这还需要设计上部局部壁厚减小，或者下部壁厚增大，增加了成本或是降低了结构安全性。而且倒链将大梁降至设计标高处的人员配合落脚点也是一个很难解决的安全问题。

再就是滑模施工完毕后再安装措施平台，措施平台的安装一般采用筒壁预埋件加小平台，利用塔吊逐件吊装措施平台梁就位后人工挂安全带固定，再焊接成整体措施平台，同样具有相当大的操作风险。

上述三种传统施工方法，由于上部结构存在梁板等底部设计不在同一水平面等问题和仓顶有坡度等情况，所以在措施钢平台固定完毕后，还要搭设满堂脚手架予以找坡和调整梁底位置，搭设工作量的增加和仓顶施工完毕后的拆除都在增加操作量的同时增加了风险与成本。因此设计一种与仓顶结构相似的钢桁架并通过稳定性验证可以同时解决上述传统施工工艺的不足。

2 穹顶式钢桁架仓顶施工应用探讨

2.1穹顶式钢桁架的设计

穹顶式钢桁架借鉴了传统鼓圈式辐射桁架结构的原理，但是下部采用水平拉接，上部与仓顶坡度相同，中间设置圆形鼓圈，即上部中心鼓圈承压，下部中心鼓圈受拉，沿中心鼓圈设置辐射钢梁，每一道钢梁结构可视为一个稳定的三角形钢桁架，一般由上下内外三道同心圆加三角辐射桁架体系构成，见图1，图2。

即采用型钢制作成一个直径略小于筒仓内径的整体式三角形辐射桁架，之后采用钢架管在桁架梁上进行仓顶结构梁的找平以及顶板支模架体加密找平，保证木模板的刚度与平整度。整个穹顶式钢桁架可以进行工厂化预制加工，再进行现场组装，因此钢桁架能够拆除回收利用而不浪费，同时也加快了施工进度。

穹顶式钢桁架组装时要在筒仓内地坪上进行，组装完毕，采用固定于筒仓壁上的钢构件吊点悬挂定制的电动葫芦进行整体提升，电动葫芦采用电脑程控系统进行整体同步提升控制。等桁架提升至筒仓壁牛腿预埋件位置上10 cm后，在桁架下弦杆挂人工操作吊篮进行钢桁架支撑牛腿焊接，牛腿焊接完成并经检验合格后将桁架落在牛腿上并用螺栓固定，即可进行上部模板修整，钢筋绑扎，混凝土浇筑工作。

在所有土建工作完成且混凝土达到拆模强度后，即可割除牛腿用电动葫芦整体将桁架降至筒仓内地坪，在地坪面进行模板、桁架等的拆除工作，大大保证了施工安全。

2.2穹顶式钢桁架的优点

穹顶式钢桁架主要有以下优点：

1)自重轻、刚性好。由于采用鼓圈辐射与三角桁架结合的体系，所以型钢不需要太大，一般300～400以下就可以达到承载要求，而且中心采用圆形设计，在受拉和承压上都可以很好地满足受力要求，三角桁架的设计在结构稳定性与受力方面也比平面支撑更有优势。

2)地面装拆、保证了施工安全。穹顶式钢桁架平台系统全部采用工厂预制构件，在现场地面全部组装完成后，用钢管小桁架进行上部结构找平铺装模板后，再整体起吊至工作面，开始钢筋绑扎、混凝土浇筑工作。施工完成，待混凝土达到拆模强度时，用程控提升系统整体降至地面再拆除模板、钢管找平小桁架、钢桁架平台系统，消除了高空作业的危险性，保证了操作人员的安全。

3)同步升降，优化了施工工序。穹顶式钢桁架平台组装完成后，利用程控系统控制设置于筒仓壁上部的若干电动葫芦将桁架平台整体提升至筒壁支撑牛腿预埋件上部约100 mm,施工人员利用平台悬挂吊篮焊接牛腿，然后将桁架平台落在牛腿上，同时保持电动葫芦受力状态，即可以开始上部钢筋绑扎、混凝土浇筑工作。混凝土达到拆模强度后利用电动葫芦将平台整体降至地面，将平台组装、模板支设穿插进行，缩短了施工工期，优化了施工工序。

4)与主体结构同型，节约成本。穹顶式钢桁架的最大优点就是在制作仓顶操作平台的时候按筒仓上部结构进行，大大减少了传统平台就位后上部再按满堂架支点铺装工字钢、钢架板，然后再搭设上部混凝土施工满堂架并铺装模板，大大节约了人工与周转材料。而且采用穹顶式钢桁架比平面钢平台在受力上更加合理，在钢材使用上也更轻型化和更加节省。

2.3工程应用实例

我单位施工的某热电联产项目筒仓工程，设计为桩基地基处理，钢筋混凝土筏板基础；主体结构是以钢筋混凝土柱和剪力墙为主体的筒式结构，筒仓高度为42 m。筒壁直径22 m，筒壁竖直段至37.5 m止，从37.5 m标高段筒壁开始收口，斜段板厚400 mm,至41.98 m标高封顶，顶板板厚200 mm。

1)桁架设计概况。

结合上部结构，我单位设计采用穹顶式辐射梁钢桁架施工平台，取得了良好效果。钢桁架主要部件由中心上弦、中心下弦、上弦钢梁、下弦钢梁、上下中心弦钢管拉杆、上下弦钢梁拉杆、圆钢拉杆、预埋件、钢牛腿,所有构件全部采用12.9级高强螺母连接。

2)钢桁架施工控制要点。

仓顶钢桁架平台施工,是筒仓工程的重点控制分部项目，必须保证钢桁架安全施工，才能确保仓顶其他工序顺利施工。仓顶桁架施工和仓其他的工序交叉施工较多，必须合理配备人员，并由专人负责施工组织工序协调配合。仓顶钢桁架施工过程中，稳定起重操作、竖直起吊及防撞仓壁是钢桁架起吊过程中重点控制的工艺。仓顶模板安装,穹曲面角度是模板质量控制的重点。确保程控电动葫芦同步系统及在使用周期内安全、稳定是安全控制的要点。钢桁架组装完成后应进行不小于1.5倍上部载荷的试验，确认安全后方可进行正式起吊。

3)穹顶式钢桁架制作组装。

a.组装：构件在筒仓内地面上组装，安装桁架顺序严格按桁架制作工艺设计图复核并组装。

b.紧固高强螺丝：按先主梁后次梁再上下弦系杆顺序进行紧固，紧固完用扭力扳手检测螺丝是否紧至相应施工拉力，合格后报检。

c.桁架组装完，经验收合格，进行载荷试验,总载荷量为筒仓仓顶总重量的1.5倍，试验合格方可起吊安装。

4)仓顶钢桁架吊装施工工艺。

a.编制吊装作业安全技术交底并贯彻，指挥员、安全员全部就位。

b.桁架构件起吊至离地30 cm时,做稳定性观察2 h,所有桁架构件及筒仓壁均稳定不变形时，现场指挥员，技术员，安全员确认后，开始正式吊装。

c.正式起吊后，电动葫芦控制箱转换至自动同步控制状态，由电脑自动同步控制加人工监督同步控制整体起吊。

d.钢构件整体提升过程中要随时检测钢桁架平衡，电动葫芦运转状态，吊装具焊缝等直至设计牛腿标高以上。

e.牛腿焊接完并检测合格后，通过电动葫芦操作同步降落至牛腿上，同时保持电动葫芦受力状态至施工完毕。

f.在后续工序施工时及在混凝土浇筑期间,每一小时安排专人各观察一次,并做好观察记录。浇筑完毕,每天至少观察一次,直至拆除桁架。

3 结语

采用穹顶式钢桁架施工工艺在筒仓仓顶结构施工过程中解决了传统施工工艺中的缺陷，加快了进度，节约了成本，取得了良好效果，对以后筒仓仓顶措施平台制作应用提供了另一种作业思路。同时在施工跨度大、距离地面高、带坡度的穹顶式构筑物顶部结构上，避免了大量搭设脚手架投入大的缺点，在减少人工、材料的同时保证了施工安全，是值得推广应用的施工工艺。

Theapplicationresearchondometypesteeltrussinsilotopengineeringconstruction

ZhaiXubin

(ShanxiHongshaBuildingEngineeringLimitedCompany,Yangquan045000,China)

Through the comparison of the construction scheme of traditional silo top measures platform, according to the characteristics of silo for large span, high operation, proposed the construction technology of dome type steel truss, solved the shortcomings of traditional measures platform, to ensure the safety of construction operation and cost savings at the same time, put forward a new construction method of silo top construction.

dome type, steel truss, technology

1009-6825(2017)28-0083-03

2017-07-25

翟旭斌(1965- )，男，工程师

TU756.43

A