大型大跨度半劲性桁架关键施工技术研究

梁军 刘磊 管保华 程刚 胡飞

1.大型大跨度半劲性桁架概况

湖北省广播电视传媒基地项目一期大型大跨度半劲性桁架位于裙楼2000m2演播厅屋面，上下弦包在混凝土内，桁架腹杆外露。桁架跨度为39.0m，高6.2m，桁架杆件主要为焊接H 型钢，上弦杆截面为H600mm×400mm×35mm×40mm，下弦杆截面为H1000mm×600mm×40mm×40mm；腹杆截面主要为H600mm×400mm×35mm×60mm，板厚主要有40mm、60mm、80mm 等，材质主要是Q345GJB、Q420GJB。

2.大型大跨度半劲性桁架的安装思路

每榀劲性桁架两侧的钢骨混凝土结构完成后，高支模的架体搭设完成（混凝土梁的模板不封），在混凝土梁底的架体上布设工字钢拼装胎架，每道工字钢垂直于桁架，长度同混凝土梁宽，校正调平后，使用塔吊将桁架下弦杆依次吊装就位，采用全站仪校正后临时固定，再由中间向两边依次完成焊接，下弦杆安装完成；焊接完成后的下弦杆具备一定的承载力，将斜腹杆的临时支撑根据设计的位置安装校正好，使用塔吊吊装桁架斜腹杆并与临时支撑连接稳固，继续吊装桁架上弦杆，依次吊完后校正并临时固定，先将桁架斜腹杆下端焊接，再焊接桁架上弦杆，最后焊接桁架斜腹杆上端，焊接完成后拆除临时支撑，整榀劲性桁架安装完成，移交给土建专业进行模板封闭、钢筋绑扎、混凝土浇筑。

3.施工前的准备工作

3.1 高支模架体的搭设

该高支模区域为裙楼六层，架体搭设标高范围为-0.3m～27.4m，支撑体系高度为27.7m。

梁底立杆根数4 根，沿梁跨方向间距370m，纵横水平杆步距1500m，支撑高度8m～20m，最上一步距水平杆之间应增设一道纵横水平杆，支撑高度20m 以上，最上两步距水平杆之间应增设一道纵横水平杆。梁底大横杆处增加斜撑，梁侧大横杆增加顶托将梁侧模板顶紧防止梁位移。

3.2 拼装胎架的安装（见图1）

图1 高支模架体和拼装胎架断面图

半劲性桁架下弦杆安装前，高支模架体搭设完成并通过验收后，在梁跨度方向通长布设10#槽钢，拼接处焊接，再布设20a 工字钢，每道工字钢垂直于桁架，长度同混凝土梁宽，间距同架体立杆且置于立杆顶托上方，使用全站仪通过调节架体顶托的高度进行整体调平。

4.劲性桁架安装流程

劲性桁架安装流程，见图2。

图2 桁架安装步骤图

第一步：钢骨混凝土柱完成到桁架层梁底，高支模架体搭设完成，拼装胎架就位。

第二步：桁架下弦杆吊装、校正并焊接完成。

第三步：上节钢骨柱吊装、校正并焊接完成。

第四步：斜腹杆临时支撑（采用14#槽钢）安装并加固后，斜腹杆吊装、校正并打底固定。

第五步：桁架上弦杆吊装、校正并焊接完。

第六步：焊接斜腹杆，整榀桁架安装完成，拆除支撑槽钢。

5.桁架安装的临时措施

5.1 构件吊装前准备

准备对应规格的钢丝绳和卡环卡扣，并准备好倒链、缆风绳、工具包以及扳手等施工机具。钢柱柱头设置吊装耳板，柱尾设置吊装夹板，弦杆吊点的设置考虑吊装简便，稳定可靠。构件吊装并校正后，立即开始焊接，保证构件的稳定。

5.2 桁架斜腹杆临时支撑（见图3）

图3 斜腹杆临时支撑断面图

桁架斜腹杆临时支撑采用20a 槽钢、16a 槽钢、L63×5 角钢、φ20mm 圆钢等型材，以稳固、便捷的设计思路，全部采用螺栓连接，每侧均形成三角单元，保证整体受力满足临时支撑的要求；同时，斜腹杆下端与牛腿对接处左右两侧分别设置连接板耳板，保证斜腹杆就位后的临时固定，也便于校正。

5.3 桁架侧向临时固定措施

首榀钢桁架安装后，在两端钢骨柱混凝土未浇筑前，需临时固定，每端与下一层两侧钢柱采用角钢斜拉，1/3 跨度位置两侧设置缆风绳，缆风绳下端固定在桁架下一层楼板上，楼板内预埋埋件。

6.桁架焊接工艺

6.1 单根构件焊接原则

（1）同一截面的焊缝应对称同时焊接。

（2）分步焊接时，先焊长度较长、填充量较大的焊缝。

6.2 桁架焊接顺序

桁架结构焊接顺序为：下弦杆→上弦杆→竖腹杆（斜腹杆）。

桁架先弦杆后腹杆，弦杆先跨中后两端，多段弦杆间隔施焊。

7.桁架安装监测

采用全站仪定点定期测量法，在桁架跨中上、下弦侧面各选定监测点，定期测量并做好参数记录。将桁架各监控点的实测挠度值与模拟分析值进行对比，如超过计算分析值的1.15 倍，查找分析原因，制定措施，及时纠偏。

8.桁架的受力分析

通过midas Gen 软件计算分析，整榀桁架卸载后的挠度最大值1.64mm，满足规范要求（见图4）。

图4 受力分析

9.结语

随着大跨度空间在商场、影剧院等特殊功能建筑中的广泛应用，大型大跨度半劲性桁架跨度大、抗震性能好等优点得以发挥。根据实践可知，大型大跨度半劲性桁架施工重点首先在于拼装胎架的水平度及稳定性的控制，决定桁架的起拱值和桁架的扭曲度；其次是斜腹杆的施工，采用自制的简易安装支架安装斜腹杆，安全稳定且安装精度高，上弦杆安装时，采用侧向临时固定，桁架两端采用型钢临时固定，安全且易于精度控制。实时的测量监控、精确的焊接顺序确保桁架高安全、高质量完成施工。综合考虑工程质量、安全、工期、成本等因素，大型大跨度半劲性桁架施工技术能够切实保证项目圆满完成。