建筑钢结构工程吊装施工技术

丰正伟

【摘要】文章针对厦门市某室内运动场馆的钢结构工程，介绍了弧形箱型梁柱的工程特点，对施工过程中钢架单体预拼装、主钢架吊装技术进行分析研究，详细介绍钢柱的拼装及梁体现场吊装过程及注意事项，对拼装过程进行预先的模拟，保证了钢结构整体组装时预拼装线形精度等，对类似的钢结构安装工程提供经验参考。

【关键词】

钢拱架; 安装工艺; 吊装施工; 预拼装

【中国分类号】TU758.15【文献标志码】B

1 工程概况

全总劳动模范技能交流学校、两岸工交流基地及海外联谊中心位于厦门市集美区杏林杏滨生活区，东、南临海，西临杏滨路，其他方向与城市规划道路相临，总用地面积331 104.75 m2;由教学图书楼、室内运动馆、学员及教师宿舍、专家公寓、食堂、实训楼及附属设施等组成。其中室内运动馆位于地段南端，长100 m，宽48 m，跨度48 m，建筑面积15 580 m2，共有地下一层，地上三层，采用框架结构。屋面由落地钢拱和支撑及屋面板组成，基础部分：地下室埋深6 m，采用桩筏基础形式。

该室内运动馆结构形式为钢拱架结构，拱脚跨度为49.467 m，钢架拱柱根部选用箱型截面，箱型截面尺寸为口1 250 mm×400 mm×18 mm，截面开孔，钢架拱梁段选用腹板开孔的焊接H型钢截面，H型钢界面尺寸1 000 mm×400 mm×14 mm×18 mm。

本工程共分为12榀钢拱架，每榀分为四段梁段，包括两段箱型梁，每段箱型梁弧长16.3 m，约重8.2 t;两段H型钢梁，每段梁弧长21.8 m，重4.8 t。钢架拱、斜柱、跳梁及环梁的钢材材质采用Q345B，檩条、支撑、连接板等构件采用Q235B，高强度螺栓为10.9级大六角头摩擦型连接。

2 工程难点及关键技术分析

该工程工期短，吊装半径大，最大吊装半径为21 m，安全要求较高;多榀段空中吊装拼接，跨度大，施工难度较大，须两台大型吊车配合吊装。

2.1 工程难点

（1）本工程制作技术要求高，弧形箱型梁柱的制作精度是最大难点，特别是弧度的制作掌握要求高，控制变形要在工艺允许范围之内，否则会难以连接。

（2）弧形箱型梁柱主体因超长超重及现场吊装等条件限制，须合理分段，同时需要在现场安排出一个场地供梁柱临时堆放。

（3）安装方面，吊装是最大的难点。由于钢柱梁单体重量6 t左右，安装位置在屋顶上，室内楼面不宜承重，因此钢柱梁的吊装也将是本工程实施的较大难点。

（4）工期紧迫，必须统筹兼顾到整体施工当中的各个环节。

2.2 工程关键技术

（1）采用数字化三维建模的深化设计方法。

（2）现场主钢架匹配卧装及现场安装精度控制。

（3）钢结构分段出厂前应根据规范要求和结构特点进行预拼装经检查无误后方可发往现场。

（4）必须设置基准点、基准线及详细复查验收及测量定位。

3 施工方案

本工程安装分为两部分：一部分为钢架单体预拼装、栓接，另一部分为主钢架吊装。两个安装施工分区并行开展流水施工，以保证施工质量和施工进度。主桁架在加工厂采用专用胎架地面卧拼的制作加工方案，按运输单元运往现场进行吊装安装。

3.1 钢结构施工安装工艺流程

（1）室内运动馆主体工程的安装流程如下：首先对地脚螺栓进行测量复验，然后组织构件进场，吊机进场，柱体安装→梁体安装→檩条支撑系杆安装→零星构件安装→收尾拆除施工设备。

（2）柱体-梁体，梁体-梁体连接程序：对接调整→安装螺栓固定→安装高强螺栓→高强螺栓初拧→高强螺栓终拧→密封。

3.2 吊装施工前期准备

（1）与总包进行现场交底，基础轴线和标高，锚栓的露出长度，锚栓中心线对基准线的位移偏差，錨栓间距，预埋与混凝土紧贴性进行检查，检测和办理交接手续;超出规定的偏差，在吊装之前应设法消除，构件制作允许偏差应符合规范要求。

（2）根据现场吊装进度计划，提前三天通知制作厂。若计划变更时提前一天通知制作厂，按时将构件运至现场指定地点。

（3）解决施工用电及场地、吊车、机具以及施工所需的吊具、吊索、钢丝绳、电焊机及劳保用品，为调整构件的标高准备好各种规格的铁垫片、钢楔等的准备工作[1]。

（4）安装时，精确测量控制点的三维坐标，保持其线性、中心轴线位置与设计图纸一致。

3.3 吊装施工

3.3.1 起重机械选择

根据场地情况及钢结构分段重量，本工程计划选用2台100 t汽车式起重机承担钢立柱、主钢梁的吊装，采用50 t吊车吊装檩条、系杆以及其他所有次构件的装卸及安装。

单段梁体重量约4.8 t，吊索具及钢丝绳重量约为0.8 t，则起重量为4.8+0.8=5.6 t。经现场勘查最大吊装半径约为21 m，吊装仰角大于60 °100 t汽车吊起重量为10 t，大于5.6 t，吊车可满足吊装要求。

起重机选型确定后，现场勘查地质情况是否满足吊车站位情况，并提出地面硬化措施。在吊车摆位时，每处支撑腿位置须铺设不少于4根的枕木以扩大地面单位受力面积，防止地面塌陷。

3.3.2 钢丝绳及卸扣选型

选用直径为32.5 mm，抗拉强度为1 700 N/mm2钢丝绳。按照最大梁段计算，最大梁段长度为15.1 m，重量为8.2 t，即G=80 360 N，选用单根钢丝绳与5 t手拉葫芦吊装配合吊装，假设由单根钢丝绳承受全部重量。钢丝绳的破断力Sb=546.6 kN，取安全系数K=6，则允许拉力P=Sb/K=546.6 kN/6=91.1 kN>80.36 kN，所选用钢丝绳可满足使用要求。

3.3.3 钢结构的吊装

钢结构的吊装示意图如图1所示，吊装顺序：1轴→2轴→3轴→……11轴→12轴，单榀吊装顺序为单段钢柱分别吊装并临时固定→两段钢梁同时起吊，空中就位组对。

3.3.3.1 钢柱的吊装

钢柱吊装时通过手拉葫芦调整柱体底面与地脚螺栓垂直，起吊回转过程中应避免同其他已安装的构件相碰撞，吊索应预留有效高度。推动柱子将其底板螺栓孔对准基础锚栓，根据情况，反复小范围的调整，直到所有预埋地脚都对准螺栓孔后，将构件缓缓的落下，注意在此过程中一定要保证柱子的每个预埋地脚都进入到螺栓孔，并且保证柱体底板垂直地脚螺栓下落。起吊后临时固定地脚螺栓、校正垂直度[2]。并在上端做支撑防止箱型梁绕性变型。

钢柱吊装完成后应进行柱基标高调整、柱基轴线调整，柱身垂直度校正，并采用全站仪定位柱体与梁体连接处位置。

（1）柱基标高调整：事先在柱子可视的截面上划出500 mm的位置，以便安装时进行标高的微调、校正。在各基础上埋设平垫铁，利用成对斜垫铁进行调整，调整到设计标高。

（2）柱基轴线调整：钢柱制作时，在柱底板的四个侧面用钢冲标出钢柱的中心线。在吊车不松钩时将柱底板上的中心线与柱基础的控制轴线对齐，缓慢降落至设计标高位置。如钢柱与控制轴承线有微小偏差可借线调整[3]。预埋锚固螺栓与柱底板螺孔有偏差时可适当将螺孔放大，或在加工时由现场进行测量实际锚固螺栓位置后进行加工柱底板，以满足安装要求。

（3）柱身垂直度校正：柱身侧面采用经纬仪进行测量。

（4）柱体与梁体连接面位置控制：通过全站仪调整连接面坐标位置。钢柱吊装就位后，用大六角高强螺栓临时固定连接，并在连接面处做支撑与房屋建筑临时固定，位置控制在5 mm范围内。

3.3.2 梁体的吊装

（1）梁体现场吊装拼装，采用立拼，如图2所示。

（2）吊装采用两分段同时吊装，与各自柱体连接后同时组拼。吊点采用四点绑扎，绑扎点应用软材料垫至其中以防钢构件受损。起吊时先将梁体吊离地面50 cm左右，使屋架中心對准安装位置中心，然后徐徐升钩，将屋架吊至柱顶以上，再用溜绳旋转屋架使其对准柱顶，以使落钩就位，落钩时应缓慢进行[4]，并在梁体与柱体连接面接触时即刹车对准预留螺栓孔，并将螺栓穿入孔内，初拧作临进固定，梁体两两连接采用手拉葫芦调整高度，螺栓孔配对后穿入螺栓进行初拧，同时进行垂直度校正和固定，屋架垂直度用挂线锤检查，第一榀钢架应采用钢管或钢丝绳做临时固定[5]。钢架经校正后，即可安装各类支撑及檩条等，并终拧螺栓作最后固定。第二榀钢架吊装后即安装系杆使之与第一榀钢架紧固连接，

后续钢架吊装后都采用系杆与前一榀钢架连接，使之成一稳定整体。

第一榀钢构支撑，因地处海边，风较大，应业主要求第一榀采用钢管支撑固定。采用89 mm钢管支撑，在楼板打膨胀螺丝，固定20 mm厚钢板，将钢管卡住梁段后与钢板焊接固定。C、F轴处各设置2处支撑点。

（3）吊装过程由上下两个指挥员指挥，地面指挥员指挥梁体开始起吊并提升至屋面高度，由另一指挥员指挥梁体旋转就位。梁段系两根溜绳，由指挥员指挥吊车司机及辅助工随时调整梁体位置，保证梁体在起吊过程中的稳定，防止吊杆及梁体碰触。

4 结束语

厦门全总劳动模范技能交流学校室内运动馆为钢拱架结构，结构形式复杂，吊装技术难度较大。本文介绍钢结构工程总体吊装方案，分析钢柱的拼装及梁体现场吊装技术，对拼装过程进行预先的模拟，对主钢架吊装技术提出了相应的质量控制措施，进一步降低了施工风险，保证工程的顺利进行，对类似工程建设有一定的借鉴意义。

参考文献

[1] 伍松柏，陈定生.钢管贝雷片柱式支架在现浇箱梁施工中的应用[J].四川建材，2013（5）：151-154.

[2] 李永明.仓库管桁架制作安装技术[J].安徽建筑，2008（4）：70-71.

[3] 陈飞，邓和国.大跨度钢结构吊装技术[J].建筑技术开发，2012（8）：97-99.

[4] 李小玥，徐双全，陈正立，等.杭州奥体中心主体育场工程关键施工技术[J].施工技术，2016（9）：34-38.

[5] 杨文伟，邹磊，郗文科.宁夏大学体育馆屋盖钢管桁架安装技术[J].工业建筑，2011（8）：42-46.