吊装与卸载施工技术——以福建省大学生体育场东西看台钢屋盖为例

康胜利

(福州地区大学新校区后勤服务管理中心，福建 福州 350108)

1 工程概况

本工程为福建省大学生体育场东西看台钢结构工程。东看台钢结构钢管桁架结构体系由径向布置的12 榀悬挑桁架、环向布置的3 道水平桁架、径向桁架端部铸钢件及斜拉杆共同组成。东看台屋盖结构端部铸钢支座、斜拉杆与下部型钢混凝土桩连接。整个桁架最大悬挑长度为20.1m，最大仰角24.51°。西看台屋盖结构由内外2 道拱形桁架、沿径向布置的12 榀直线形桁架组成的空间钢管桁架结构体系，整个屋盖结构由位于看台外缘的8 个型钢混凝土柱及看台两端的钢筋混凝土墩台支撑，理论计算跨度246m，结构最大高度41.8m。结构桁架构件材质为：管径大于φ406mm 杆件采用Q345B 直焊缝埋弧焊钢管制成；管径小于φ168mm 杆件采用Q235B 高频焊和无缝钢管制成；管径介于两者之间的杆件采用Q345B 高频焊钢管制成，经测算，本工程总用钢量约1894t。

2 支撑胎架设计

由于钢结构钢材用量大、体积大，吊装过程中可能引起钢构件结构变形，采用构件预制加工、支撑胎架拼装后吊装施工方案。东看台搭设临时支撑胎架，胎架立柱采用H340*250*9*14 型钢制作，水平及斜支撑采用L110*10 角钢，支撑截面尺寸340mm*3000mm，桁架主弦杆在空间存在一定的弧度，且上下弦杆截面矢高大，不便于支撑胎架的设置和受力的平衡，考虑在桁架下弦杆底部设置临时固接节点，将桁架下弦杆与支撑胎架临时固定，在结构卸载施工完成后切除，为保证支撑胎架的稳定，沿桁架轴线方向在靠近胎架顶部位置拉设揽风绳。西看台屋盖结构施工前，先沿中路径向桁架端部布置方型格构式支撑，支撑立柱采用H340*250*9*14 型钢，水平及斜支撑为L110*10 角钢，支撑截面尺寸3000mm*3000mm，在支撑顶部与径向桁架下弦杆相连部位设置临时支座，为保证临时支撑的稳定在支撑的4 个方向每隔9m 拉设揽风绳，确保屋盖结构稳固。

3 支撑胎架吊装与卸载施工工艺

3.1 准备工作

临时支撑胎架采用场内主吊机吊装方式安装。为确保支撑胎架安装位置符合工程设计要求，避免因支撑胎架安装位置不当为影响屋盖钢结构拼装精确度，搭设临时胎架前，应先根据工程设计图纸测设支撑胎架安装位置和预埋件安装位置，并在主体混凝土结构中预埋焊接钢板和转换梁支座，为支撑胎架提供良好支撑。在支撑胎架验收并安装就位后，为增强支撑胎架抵抗侧向风载荷的能力，在支撑胎架顶部、中部和底部分四个方向拉设φ15mm 侧向稳定风绳。在支撑胎架安装、加固过程中，应加强对垂直度、轴线偏移和顶点标高的测量，地面锚固位移误差应小于3mm，顶点标高误差应控制在20mm 以内，垂直度整体误差应小于10mm。此外，为增强支撑胎架稳定性和整体性，在支撑胎架之间拉设横向支撑和连续斜支撑，降低钢结构拼装、吊装和卸载对支撑胎架稳定性的影响。

3.2 构件吊装单元划分

在支撑胎架安装完成后，将桁架按安装位置、长度和吊装重量进行划分，单个构件吊装长最大吊装度最大不超过20.0m，并根据构件重量合理选择吊装机械。本工程中，东看台最大吊装重量为24.81t，最大构件长度为20.2m；西部看台钢结构最大吊装重量为56.13t。根据钢结构重量和拼装顺序，东看台选用1 台SC15000型150t 履带吊和1 台KH300-2 型80t 履带吊；西看台采用1 台150t 履带吊和1 台300t 履带吊进行吊装施工。

3.3 吊机分工及布置

根据屋盖钢结构拼装顺序，东看台150t 履带吊负责悬挑桁架吊装，80t 履带吊负责三道环向桁架的吊装；西看台采用150t 履带吊和300t 履带吊抬吊施工方式。

3.4 吊点设置与吊具选用

本工程中，为确保钢结构吊装安全，根据吊装构件重量、长度和安装标高合理选择吊点和吊具。150t 履带吊吊具选用1570MPa 6*37+1 直径Φ32mm 钢丝绳，最小吊装角度为45°，最大起吊荷载为28.4t；80t 履带吊选用1570MPa 6*37+1 直径Φ20mm 钢丝绳，最大起吊荷载为11.2t；300t 履带吊选用1570MPa（6*37+1）直径Φ40mm 钢丝绳，最小吊装角度为45°，最大起吊荷载为43.8t。本工程中，所有的构件吊装均采用四点吊装法，考虑到桁架均为圆管，故采用捆绑式吊装，不需另设吊耳，只需设置构件和钢丝绳的保护措施（如橡胶垫）即可，防止造成桁架损伤。

3.5 吊机就位与提升

待看台管桁架拼装完成，且土建主体结构强度达到设计强度要求后即可进行吊装。吊装顺序为：桁架—马道—再檩条—金属屋面。吊装施工在支撑胎架基础上实施。东看台桁架的吊装由中间向两端对称吊装施工，环向次桁架的吊装随径向桁架吊装同步进行，环向桁架的补档由外向内进行，两相邻径向桁架吊装完成后形成补档空间，采用两台吊机对称补档施工。西看台钢结构端部拱形桁架采用300t 和150t 履带吊抬吊施工方式，抬吊施工先外拱再内拱，桁架吊装施工由中间向两端对称进行，先径向桁架吊装再拱形桁架补档，然后进行端部2 榀径向桁架的补档施工。

3.6 结构卸载

屋盖主体构件安装完毕后，结构准备卸载，卸载分级大小应根据结构计算和工况分析结构进行，以变形量控制分级大小、以支撑胎架的内力变化控制卸载过程，保证卸载时支撑胎架的受力不会产生过大的变化，同时保证结构体系的杆件内力不超出规定的容许应力，避免支撑胎架的内力或结构体系的杆件内力过大而出现破坏现象。卸载后屋面结构完成变形，结构体系稳步成型。本工程中，东看台屋盖钢结构采用50t 液压千斤顶卸载，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，东看台共设置12 个卸载点。卸载时，先拆除支撑胎架顶部定位卡板螺丝，并将卸载点千斤顶顶起，使结构过渡支撑短柱与结构分离，并锁紧千斤顶旋转开关，取下过渡短柱，更换为限位短柱，并配套安装钢垫板，钢结构与限位短柱上钢板间隙为15mm。待限位短柱安装完成后，即可松开千斤顶，使钢结构下降到钢垫片上，然后，将定位卡板螺栓拧紧，即可完成节点第一次卸载。依次卸载全部节点后，对各节点进行二次卸载补差，将屋盖钢结构与钢垫片间距调整为20mm，直至全部节点脱离支撑胎架，完成整个卸载过程。

4 结语

在大型场馆建设中，大型悬挑结构应用日益广泛，施工单位应结合工程特点，精心组织，合理设计吊装与卸载方案，在保障施工安全的前提下，对施工关键工序进行控制，确保吊装与卸载施工顺利完成。本工程中，经精确计算吊机、吊具荷载性能，优化设计支撑胎架，东西看台屋盖钢结构一次顺利安装到位，安装精度符合工程设计要求，取得了良好的实践成果，为同类工程施工积累了宝贵的施工经验。