大跨度屋面管桁架结构的安装施工技术研究

2018-06-01高扬健

四川水泥 2018年5期

高扬健

（福建省永富建设集团有限公司，福建福州 350007）

0 引言

某工程位于高速公路出口北侧，总建筑面积 17124㎡，地上 14327m2，地下2797m2。其建筑高度为22.1米，结构类为钢筋混凝土框架结构，屋面形式采用管桁架结构，主材材质选用Q345B，。屋面包含三跨独立的结构：（1）游泳馆大屋面采用圆管平面桁架结构，屋面主桁架共16榀；每榀桁架跨度52.2m，高度3.2m，单榀重约11t；次桁架共150榀，主、次桁架均采用相贯面全焊接节点。最大标高桁架在11轴约21.540m，最小桁架标高在16轴约15.244m。大屋面钢结构重约240t。（2）本工程有南北两个钢结构小屋面。南小屋面主梁为HN500x200x10x16共 11根，跨度为13.24m，单重约1.2t；次梁为BH300x150x6x8共40根；钢结构重23t。北小屋面主梁为型钢梁为BH(500～900)x250x10x16共11根，跨度为20.14m，单重约2.4t；次梁为BH300x150x6x8共50根；钢结构重38t。南北小屋面最大标高为14.78m，最小标高10.8m。如图一所示是屋面分布图。

图1 屋面分布图

1 大跨度屋面管桁架结构的具体安装施工方案

1.1 大跨度屋面管桁架结构施工方案概述和吊机选择

大跨度屋面的钢结构在浇筑完混凝土之后，其强度到安装条件之后才能正式安装。为了减少高空作业量，管桁架结构在地面进行整体拼装之后实施整榀吊装。在建筑物东西南北侧设置四块拼装场地，每块场地长度70米，宽度15米，拼装场地采用砂石（人工级配）填平并夯实，压实度0.95，厚度300mm，砂石上铺100mm厚C20素混凝土。

鉴于建筑物本身的结构特征，吊装机械不能进入到建筑物中，所以采取跨外吊装方案，计划在现场四周设置吊装道路并封闭成环，吊装道路宽5米，采用C20混凝土浇筑，混凝土道路厚度250mm。

1.2 管桁架结构现场对接拼装的方案

（1）对接拼装钢管构件[1]。在刚性工作平台上划出钢管构件的整体线型尺寸。钢管构件的线画好后，依照画线设置拼装胎架，在拼装胎架上拼装钢管构件，并在胎架上加设垫块作为钢管构件拼装的固定垫块。（2）拼装中部上、下弦杆。（3）拼装中部腹杆。（4）拼装两边上、下桁架弦杆。（5）拼装两边腹杆。（6）拼装桁架支座。（7）检验钢管构件的拼装精度，检验合格后，进行焊接。焊接完成后进行焊缝检测、除锈涂装等，构件拼装完毕。（8）桁架吊离胎架，为防止胎架在起吊过程中发生碰撞及构件起吊变形过大，现场采用双机抬吊。吊起后小吊机慢慢放下到桁架垂直解下小吊机钢丝绳。

安装大跨度屋面管桁架结构的主要流程：埋件复测→主桁架安装→主桁架间次桁架同步安装（尽快形成稳定体系）→南北小屋面H型钢梁安装。

1.3 分析大跨度屋面主、次桁架的吊装

桁架设计最大重量约11t，考虑安全系数1.2，吊装重量为13.2吨；桁架设计高度约21.5米，吊装时考虑钢丝绳长度16米，因此，钢桁架吊装高度达到37.5米。两边小屋面高度15米，吊装过程中吊臂距离小屋面保证1米的安全距离，主、次桁架吊装选用一台500t的汽车吊，主吊臂长度90米，吊装半径50m时，起重能力22t，满足吊装要求。

1.4 桁架吊装方式

在设置桁架吊点时需要保证吊装的稳定性、可靠性和简便性，同时要防止桁架件发生变形[2]。在桁架的三分之一位置设置钢柱吊点，用如图二所示的卡环辅助吊装。

2 大跨度屋面管桁架结构施工顺序和施工方法方法

在本工程中分为南北区两小屋面和中间大屋面，其中小屋面所用钢结构是 H型钢梁，而大屋面是管桁架。在本工程中先安装大屋面中间区主桁架，再向两边安装，中间的次桁架同步安装，从而构成稳定结构体系。在安装完成大屋面桁架后再安装小屋面，依据现场的实际情况也能穿插安装小屋面构件。安装桁架可以采取整榀吊装，从而减少高空对接作业，并减少支撑架的搭设。鉴于桁架构件比较长且重，吊装中要全部移除旁边不利于吊装的障碍物，避免吊装中出现碰撞。同时要注意，在不能保证的情况下不可吊装。

2.1 吊车吊装作业前的检查事项

（1）检查小吊车各安全保护装置和指示仪表应齐全；（2）燃油、润滑油、液压油及冷却水应添加充足；（3）开动油泵前，先使发动机低速运转一段时间；（4）检查小吊车钢丝绳及连接部位应符合规定；（5）检查液压是否正常；（6）检查小型吊车轮胎气压及各连接件应无松动；（7）调节支腿，务必按规定顺序打好伸出的支腿，使起重呈水平状态，调整机体使回转支承面的倾斜度在无载荷时不大于1/1000（水准泡居中）；（8）充分检查吊车工作地点的地面条件。工作地点地面必须具备能将吊车呈水平状态，并能充分承受作用于支腿的力矩条件；（9）注意地基是否松软，如较松软，必须给支腿垫好能承载的木板或土块；（10）小吊车支腿不应靠近地基土方地段；（11）应预先进行调查地下埋设物，在埋设物附近放置安全标牌，以引起注意[3]。

2.2 大跨度屋面管桁架结构的安装流程

在本工程中，安装大跨度屋面管桁架结构的主要流程是：（1）安装8、9轴主桁架，如图三所示。（2）安装8～9间次构件。（3）在6轴和11轴安装桁架。（4）在4轴和13轴安装桁架。（5）安装完成大屋面钢结构后，安装屋面。(6)安装两小屋面钢结构。（7）全部钢结构安装完成，钢结构收尾。

3 安装大跨度屋面管桁架结构的技术措施

3.1 安装预埋钢管的方案

支座螺栓的施工流程主要是：（1）浇筑支座混凝土，同时加工预埋钢板。（2）埋设预埋钢板的整体框架。（3）初校固定预埋钢板。（4）模板支护。（5）复测预埋钢板。（6）浇筑混凝土。（7）检查和校正精度。

在预埋钢管的安装中，一个重要的施工要点就是测量放线。测量放线要依照标高控制点、原始轴线的控制点，加密现场轴线与标高控制点[4]。之后依照控制线测所放轴线测放出每一个埋件的中心十字交叉线与至少两个标高控制点。

3.2 处理支座底支撑面

根据施工方格网在基础面上用墨线将纵、横轴线标示在基础面上，平面轴线及水平标高核验合格后，排尺放线，在每根钢柱相邻两侧面上用墨线弹出柱中线。在安装时，柱中线与基础面纵、横轴线应重合。构件支座底板与基础面之间的调差，首先将垫铁均布于钢柱底板下，对标高进行初步调整，待钢柱就位后，视需要再次加设垫铁进行调整。