试论大跨度钢结构的模块化施工

2020-01-15段丽君中建三局绿色产业投资有限公司军民融合研究所研究员

中国建筑装饰装修 2020年12期

段丽君中建三局绿色产业投资有限公司军民融合研究所研究员

高松中建三局绿色产业投资有限公司军民融合研究所所长

当前应用于钢结构施工中的主要方式是钢结构模块化吊装，相比传统的成片吊装、散装，钢结构模块化吊装具有更高的施工安全性和更短的施工周期，大大降低了工人高空作业劳动的强度。另外，这种整体式吊装技术可有效提升管廊安装效率，让施工现场大型施工机械利用率得到提升。

1 吊装准备

1.1 场地准备

场地准备是开展施工计划的第一步，通常包括组装大型起重机、桁架（Truss）地面组装场地、定点站位和场地行走，在满足吊装和桁架预制组装的前提下进行场地布置。在场地规划过程中要综合考虑多个功能性场地设计，如起重机组装、桁架地面组装位置场地、行走、转场场地等，保证各个场地的布置互不影响，且具有经济性、可行性[1]。各个场地的处理方式都有不同的准备要求，只有合理规划各类场地，才能确保桁架吊装顺利完成。

1.2 机械设备准备

根据设计图纸对施工现场进行实地勘察，借助普通能级汽车起重机在地面完成桁架拼装、组装，用大于1250t 级的履带式起重机完成桁架吊装。以节约项目成本为目的，根据实际情况可在就近范围内借用调遣方便的机械设备。

1.3 桁架准备

在管廊安装单位的主导下完成桁架组装，在管廊设计中让桁架与管道一并吊装，以此来提升桁架模块化吊装质量，但这种做法会增加桁架吊装难度。

1.4 技术方案

第一，吊点设计。为了确保大跨度桁架吊装的稳定性，可设计8 个左右吊耳在桁架上，置于桁架顶部上弦杆，以板式吊耳形式为主，以50t 级为标准设计吊耳能级，用型钢局部加固方式焊接吊耳。第二，索具配置。以多级选配工艺为主，连接钢丝绳的钩头为35 cm 长、92 mm 的直径、4 股受力方式；大索具下方选用2 对长度为25 cm、直径为73 cm 的索具，8 股受力方式。遵照理论结合实际的原则，每个索具绳长数据通过手动制作吊装模型演示或者计算得来。第三，吊装参数。吊装总质量238.2 t，起重机臂长84 m，吊装半径54 m，吊装额载282 t，吊装符合率84.5%。

2 关键技术

由于桁架跨度非常大，加之吊装就位的过程必须从其上方立柱下进行顺位安装，两侧留出的空间太小，所以对桁架吊装的整体水平有着非常严格的要求，水平度一旦有不合理的控制情况出现，就会给桁架带来直接影响[2]。由此不难看出，关键技术的控制要点是桁架重心的计算、索具合理的选配以及吊点的设置。桁架内部的管道在吊装过程中会随着桁架一同移动，而重心位置的计算难度就因为管道位置的不确定而增加，管道位置的摆放及固定性都与吊装有着紧密联系，同时息息相关的还有吊耳位置的设计与索具的合理选配。

3 屋盖卸载措施

必须严格控制屋面桁架梁承重值，一旦超出既定值，就会埋下安全隐患，所以要提前完成胎架卸载，再进行次构件安装，以此提升桁架安装稳定性，拆除后的胎架设计吻合于初始位置。桁架结构在此过程中会出现不一样的内力分布，所以桁架落位环节非常关键，一定要根据结构和支撑情况的差异选定更加科学的落位，保证桁架安全稳定落位。

临时胎架拆卸方案：临时胎架的拆卸要遵循“变形协调、卸载均衡”的原则，基于支架上的调节性节点将千斤顶装置支撑起来，通过微量下降的反复操作完成平衡性荷载转移，以由内向外进行卸载，确保中心对称。第一，保持卸载的同步性；第二，对每一级高程精度的控制必须从循环卸载的每个环节入手，合理设置测量控制点，以全程监测的方式在卸载过程中对照计算结果开展信息化施工管理；第三，给桁架增设临时性胎架，以此增加桁架的节点荷载，若临时支座出现分批下降，则意味支座出现了不平衡沉降，这对桁架结构内力调整有着很大影响。要提前针对部分杆件超载做好预防工作，从局部入手采取加强措施，或经过精确计算后替换加强级杆件。为了有效防止出现个别支撑点集中受力的情况，要掌握每个支撑点真实的结构自重扰度值，结合分阶段、分区域的方式按照一定比例调低下降值，用≤10 mm的等步下降法完成支撑点拆除。