大跨度钢桁架结构分段吊装技术研究

戚怀龙 张凤龙 高友谊

一般来说，在大跨度钢桁架施工时，有以下几种施工方法：高空进行散装、通过液压进行整体提升以及分段进行吊装等。分段吊装相比其他方法操作起来更加容易，也更加安全，工期也能得到保障，吊装机也可以租用，所以在进行跨度比较大的钢桁架施工时，首先考虑的方法就是分段吊装，在此技术上进行研究具有较大的实际意义[1]。

1.拼接方法

1.1 大跨度钢桁架拼接要求

在施工过程中，想要大跨度钢桁架顺利拼接，可以在出厂之前就进行预先的拼装，主要是先对钢桁架进行平面的拼装，对应地贴上编号，然后再进行运输。在进行拼接时，有以下几点要求:

（1）首先要做到的就是质量过关，在出厂之前，要严格对钢架的质量进行检查，如果有问题及时解决，运输到现场以后需有序地摆放。

（2）在拼装时，地面一定要平整，这样才能保证钢桁架不会受到其他影响而变形。

（3）在进行组装时，要对编号进行检查，查看所用的材料、钢架的尺寸以及运输过来的数量是不是和预先设计的一样，确保无误以后才能够开始组装。

（4）在拼装的过程中，所使用的工具也要进行严格的检查，一切都准备就绪，才能够使用。

（5）拼装的工具要具有一定的精确性和坚硬程度，都要经过严格的检查和验收。

（6）在进行拼装的过程中，一定要严格按照预先设计的流程来进行，对构件的两端要进行处理。比如，在进行焊缝工作时，要将材料两端的污渍以及水分擦干净，才能继续完成。

（7）在拼接完成以后，肯定有一部分无法对其进行涂装，所以这部分应该在拼装之前就进行除锈，并涂上油漆。

1.2 大跨度钢桁架两种拼装方法

（1）平拼拼装法。这种方法的特点就是要求拼装的地面坚固且平整，可以使用钢台架平台，也可以使用枕木支墩平台。不能因为重量过重导致平台塌陷，这样会使拼装工作不能完整的进行。可以在平台上进行固定，放一些钢挡板，也可以放一些定位角钢等等。通过这些方式将构件平稳缓慢地放到平台上。拼接的接缝之间安装上螺栓，正确的计算之间的跨距，然后安装上连接的角钢，这样可以将每一个工具都卡紧，在进行焊接的过程中，一定要保证对称性。焊接完一侧后立刻进行检查，然后再对其进行加固，再通过同样的方式对另外一侧进行焊接。

（2）立拼拼装法。这种方法是利用万向调节墩来对钢桁架进行拼接，首先找准要定位的地方，然后在这个地方做好标记，接下来再利用吊车使用分段吊装法，把每一个钢桁架都放到指定的位置，然后再逐步进行调整，使之与之前的标记渐渐吻合。同时还要满足每一个钢桁架之间的跨距，对其进行固定，然后再进行焊接，一直重复这样的工作，直到达到要求为止[2]。

2.结构的分段

一般来说，钢桁架的整体结构划分除了要考虑它本身以外，也要符合重机自身的能力，绑扎的时候每一个固定的位置还有每一个分段之间的影响来进行充分考虑它的可行性、稳定性和安全性。

2.1 结构的分段方法

吊装的分段主要有以下几种方法：

（1）弦杆上弦节点网格由两个上和下弦杆(或通常简称为上下弦杆)和两个纵向斜腹杆下弦杆件连接组成,各上和下弦杆件相互连接非常紧靠,可在上下杆杆件和弦杆的两个上弦节点连接处分别进行展开。此法多用于正放四角锥钢桁架,如图1 所示。

图1 正放四角锥网架

（2）弦杆连接网格由上下弦杆、斜横竖向背杠腹杆和上下和斜竖向腹杆等弦杆件共同组成,各个上下弦杆件相互连接非常紧靠,可在上下和斜竖向腹杠弦杆的各个纵向节点连接处分别进行展开。此法多用于斜放四角锥钢桁架,如图2 所示。

图2 斜放四角锥网架

（3）腹杆节点网格由上下两个同向杠杠腹杆、斜同向腹杆和其他不同的竖向杠杠腹杆四大部分相邻的节点共同组成,同向杠杠斜杆对每个腹杆逐一进行分段相邻的布置,可以将两端相邻的两个横向杠杠腹杆连接节点相邻的地方逐一进行相邻展开,分段之间一般采用隔空一节间。该节间在结构桁架上进行了分段吊装后再将其放置于结构单元架上高空散装，此法多数适用于两向正交正向倾斜吊放等桁架结构上的钢桁如钢筋混凝土框结构，如图3 所示。

图3 两向正交正放网架

3.钢桁架吊高的计算与分析

3.1 起吊高度的选择原则

对于大空间跨度和小空间结构物在施工过程中的每个桁架起挂单元进行吊装,起吊位置高度的不同,会给单元吊装过程中的整个桁架单元带来不同的起吊结果：

（1）起吊高度过高,所需要使用的桁架吊索长度会很长,吊装进行过程当中的整个桁架起吊单元容易受到水和风的压力影响导致摆动较大,而且如果没有受到桁架起重机械的桁架升高高度极限值的限制,无法完全确保整个桁架起吊单元能够安放到已经设计好的位置。

（2）起吊高度要求过低,吊索之间所能造成的摆动角度很大,容易造成绳索索体受力过大,对桁架吊索的长度要求很高,而且由于绳索的过度加大索体受力也会造成对水平面的分力很大,这样会容易使得整个横梁框架上的局部单元杆件上的内力强度过大,使得整个桁架单元发生对水平面外力的屈曲。

3.2 吊点设置的原则和方法

在对钢桁架的结构吊装进行确定时，对于起重机进行吊装的位置，以及在吊装时，空间是怎样分布、安排的，这是在工作过程中必须充分考虑的问题。在对安装进行选择还有在对整个空间进行布置时，一定要确保在钢桁架被起重机吊起来时，它们不会发生变形，这样的位置就是最合适的，其主要考虑以下两点：

（1）桁架吊具的起点位置应该是在整个桁架固定的重心之上,这样桁架在起吊后才能够轻易地出现由于头重脚较轻引起的倾覆。

（2）吊点不能太接近地面,否则很容易造成拼接桁架两端的吊点发生变形,这样可能直接造成桁架两端在拼接整个过程中都无法连接到位。

4.结语

我国目前采用桁架分段方式吊装的大跨度钢桁架结构越来越多,其结构造型愈来愈复杂,施工难度也越来越大。分段立式吊装施工技术目前作为最通用的一种施工吊装技术，仍然缺乏经验总结和进一步的理论探讨,大跨度钢桁架结构分段立式吊装技术施工工艺的广泛应用最大化地实现了工程设计的总体意图、保障了工程的工期、节省了相应的费用,使钢结构及整个混凝土主体结构的质量得到了保证,取得了良好的社会及经济效益。本文通过重点分析探讨其施工工艺,为以后类似的工程提供一定的参考。