临时塔架在体育馆钢结构吊装技术研究

2020-11-05林怀志

中华建设 2020年10期

林怀志

一、工程概况

1.工程总体概况

三明市体育馆为6000座的综合馆，设有篮球、羽毛球等多功能比赛场，乒乓球训练厅、举重训练厅、体育器材室、赛场工作室、运动员休息室等，体育建筑等级乙级，可举办全国性和单项国际比赛，项目钢结构重约为2300t。

体育馆屋盖采用空间管桁架结构。整体结构不规则、不对称，造型呈“蜗牛”型，最高标高为28.405m。根据结构特点可分为弧形钢柱及钢梁、外部环向桁架、中间环向桁架、内部环向桁架、径向桁架。内部环向桁架与中间环向桁架是通过径向桁架连接，中间环向桁架间用钢管梁连接，中间环向桁架及外部环向桁架用弧形钢梁连接而成。结构外侧围绕一圈飘带钢结构平台。

2.项目特点及难点

（1）工程量大，工期紧

屋盖系统工程量约2300t，施工工期仅3个月。通过材料采购、加工工期控制来尽一切可能确保钢结构按期吊装。开工后利用白班、夜班两班多区域地面组装，白班吊装、高空补档及夜班焊接来加快现场施工进度。

（2）施工难度大，精度要求高

本工程为空间管桁架结构体系。如何在施工过程中控制并实现空间结构坐标体系，最终实现设计师的设计理念，是关键所在。特别是施工过程中的坐标体系、胎架设置变形、沉降控制、焊接变形、组装、吊装过程的结构变形等方面的控制，对本工程施工及质量保证非常重要。

（3）焊接工程量大

空间相贯管桁架、桁架节点均为相贯焊接节点，现场焊接量大，且对焊工技能要求高，须具备全周焊的技能。

（4）季节性施工要求高

钢结构吊装恰逢雨季施工。主要矛盾为：高空防风、防水措施；要采取有效、可实施、合理的措施，在施工过程中落实执行。

（5）高空作业多

本工程地面组装及高空吊装均属于高处作业。安全管理到位和安全措施的投入是确保工程安全无事故的两大法宝，要将安全管理网络落实到个人及严格执行安全措施方案，同时加大现场安全工作的监督、整改工作。

另外合拢时间、温度控制，是本工程难点所在。要通过计算及经验确定合理的合拢方法。

二、技术方案

针对施工难点进行方案研究，通过对设计图纸的认真分析，召开技术专家研讨会，设备选型、临时支撑塔架计算安装和卸载、核心环和桁架安装等计算，均能满足施工要求。

1.关键设备选择

体育馆内场主要为结构核心内部环桁架与14榀径桁架。在场内配置一台250t履带吊负责结构核心环桁架与1-21轴线至1-4轴线6榀径桁架的吊装工作，在场外配置一台400t履带吊车，负责安装组装1-20轴线至1-5轴线8榀径桁架的吊装工作；场内、场外径桁架相对应同步进行吊装；内场先安装临时支撑塔架和压力环，然后安装拼接结构核心环桁架，最后与外部同步安装径桁架。

工欲善其事必先利其器，不仅从CO2焊机、直流焊机到碳弧气刨、气割设备在施工前准备到位，而且吊装的设备更应充分就位。

考虑工期及成本等因素，根据钢结构的单个构件重量、场地情况、吊装环境等条件，采用场内CC1400型250t履带吊车，使用主臂模式，臂长48m，场外选择CC2400型400t履带吊车，使用SWSL模式，主臂42m，副臂48m。

（1）设备特点

CC1400型250t履带吊吊机性能表

CC2400型400t履带吊吊机性能表

（2）内场吊装构件表

序号构件类型构件编号构件重量构件数量吊装机械1 核心环 150t 1 250t履带吊2 主桁架 HJ1 51t 2 250t履带吊3 主桁架 HJ2 48t 2 250t履带吊4 主桁架 HJ3 40t 2 250t履带吊5 主桁架 HJ4 29t 2 400t履带吊6 主桁架 HJ5 28t 2 400t履带吊7 主桁架 HJ6 28t 2 400t履带吊8 主桁架 HJ7 28t 2 400t履带吊

2.关键吊装技术

（1）临时支撑塔架

体育馆的内部环梁是整个体育馆钢结构的核心，且无支撑，所以需要在其下部设置支撑胎架将其固定，待整个结构施工完毕将其拆除，其第二个作用是为了保证径向桁架安装时对内部环梁荷载作用，确保径向桁架安装过程中的稳定性。

在体育馆结构核心环于桁架下弦相交节点处，设置一圈9座支撑塔架，塔架与塔架间连接成整体，并在核心环中心节点下4点设置支撑塔架，塔架间也连接成整体，塔架高度根据设计结构核心环为20.875～21.667m。

（2）临时支撑塔架校核

根据施工要求在压力环中心位置设置四肢格构柱，平面尺寸3m×1.5m；在压力环外圈桁架下位置设置一圈单肢柱，并利用三圈柱间梁及支撑将柱连接成整体。

首先，当地政府部门应该积极完善现阶段的法律法规，确保每一家进入到餐饮市场的企业都处于同一市场竞争机制下，保证公平性。

压力环中心位置的四肢格构柱承担的主结构重量取40t（标准值），该柱主肢采用H414×405×18×28的工字钢；斜缀条为Φ140×7的钢管，水平缀条为[16B双肢槽钢；顶部分配梁为H414×405×18×28的工字钢。除H414×405×18×28的材质为Q345B外，其余杆件材质均为Q235B。

由上述的计算结果可知：该支撑结构构件的最大应力比为0.685＜1，且塔顶位移较小，可以满足施工要求。

压力环外圈桁架位置的一圈支撑结构的单肢柱承担的重量取35t（标准值，由卸载时的千斤顶顶起工况得到），该柱肢采用H414×405×18×28的工字钢；上部两层连系梁及柱间支撑截面为H200×200×8×12，最底层连系梁截面H300×300×10×16 。H414×405×18×28的材质为Q345B外，其余杆件材质均为Q235B。

由上述的计算结果可知：该支撑结构构件的最大应力比为0.759＜1，且塔顶位移较小，可以满足施工要求。

（3）结构核心环安装

内场进行结构核心环的组装，因核心环重量达150t，组装成为核心环中心节点。250t吊车先吊装核心环中心节点，然后吊装两片核心环外圈桁架。另与25吨汽车吊配合安装外圈桁架与中心节点之间的联系杆件，。

（4）径桁架安装

体育馆内场主要为结构核心内部环桁架与14榀径桁架。在场内配置一台250t履带吊负责结构核心环桁架与1-21轴线至1-4轴线6榀径桁架的吊装工作，在场外配置一台400t履带吊车，负责安装组装1-20轴线至1-5轴线8榀径桁架的吊装工作；场内、场外径桁架相对应同步进行吊装。

（5）临时塔架卸载

①卸载条件

a.气候条件及构件表面温度监测准备

做好卸载前一周内的气候变化预测工作，并及时向指挥中心汇报，以便领导小组及时选择最佳卸载时机。

卸载前一周，进行测温系统的检查与调试工作；卸载前一天开始进行构件温度监测工作，并及时向信息处理中心汇报工作。

五级风以上、中雨以上或雷雨天气禁止进行卸载工作；夜间暂时停止卸载作业。

b.关键技术准备

1）进行卸载时的工况分析和对比分析，确定合理的卸载顺序，确定卸载流程。

2）进行卸载时塔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，制订详细的施工作业设计，并做好技术交底、安全交底等各项工作。

4）制作工序卡，明确每个塔架的作业人员。

5）机械设备安装、调试。卸载前进行支撑塔架上端的构造处理，将千斤顶安装到位，并通过验收。

6）塔架标识。进行支撑塔架的分批及编号工作，明确每个塔架的作业队伍和卸载过程，在每个支撑塔架上悬挂标示牌。

7）检查、验收。进行细致的安装、焊接检查工作，避免漏装、漏焊和焊缝质量问题。

②卸载关键点

体育馆支撑塔架拆除结构卸载采用千斤顶实施，在每个支撑塔架顶部安装一台50t千斤顶进行卸载。塔架支撑点最大位移约为70mm，拟分成七步同步卸载，每步的卸载量为10mm。卸载时，以位移控制进行卸载过程，由一台电脑控制9座千斤顶液压油泵，实现同步卸载，每卸载10 mm即进行桁架和塔架完整性的检查，直至结构核心环与塔架脱离，完成卸载。

③卸载安全关键控制

a.卸载前对作业人员进行卸载期间的安全教育。

b.卸载时要服从统一指挥，保证同步，且严格按分级大小进行。

c.卸载前要仔细检查各支撑塔架上端的构造处理情况，保证符合技术要求。

d.卸载前要清理屋面上的杂物及卸载作业区域内的杂物，卸载过程中，屋面上下不得进行其它作业。

e.卸载前要检查好千斤顶，卸载时预防受力太大。

f.卸载过程中，协调与监视人员要时刻观察，保证作业人员的步调一致，如其中一个点出现问题，其它点的作业人员应停止卸载。

g.作好安全通道，如遇意外，要立即组织人员撤离卸载区域。

h.现场建立安全管理小组，由生产副经理主管安全活动，配备专职安全员，严格安全值班制度。卸载时安排4位安全员，分别负责屋面和支撑塔架及卸载作业点的安全巡视工作，发现安全隐患及时汇报，并停止卸载，立即采取相应措施。

i.严格遵守和执行国家及市有关施工现场安全、消防保卫规定，加强施工现场消防保卫工作。

j.加强领导，建立组织，明确责任，把消防保卫工作列入工作日程。经常进行教育，每日检查一次，做到时间、人员落实。