高空桁架施工技術(shù)探析

朱 江

（廣西第二建筑設(shè)備安裝工程有限責(zé)任公司，廣西 柳州 545001）

高空桁架施工技術(shù)探析

朱 江

（廣西第二建筑設(shè)備安裝工程有限責(zé)任公司，廣西 柳州 545001）

鋼結(jié)構(gòu)固其自身優(yōu)點(diǎn)，在橋梁、工業(yè)廠房、高層建筑、體育館等現(xiàn)代建筑中得到廣泛應(yīng)用，高空桁架施工是鋼結(jié)構(gòu)安裝工程中一個(gè)重要的環(huán)節(jié)，文章以某體育館工程實(shí)例，提出一套可行的施工方案應(yīng)用于該工程。

支撐架；桁架；吊裝；施工工藝

某體育館比賽館大跨度采用雙向鋼桁架，訓(xùn)練館為實(shí)腹式門式鋼框架，其余部分采用剛進(jìn)混凝土框架結(jié)構(gòu)，建筑桁架層數(shù)地下一層，地上一層，建筑高度總高為29米。體育館南北向長度為121.2m，東西向長度為101.1m，屋面為雙向BOX鋼管桁架和 H型鋼梁組合而成的結(jié)構(gòu)，桁架東西向跨度為82.4m、南北向跨度為77.1m。本工程鋼結(jié)構(gòu)為雙向桁架結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)分布面積大，結(jié)構(gòu)桿件多，桁架跨度大，主結(jié)構(gòu)構(gòu)件材質(zhì)均為Q345B，桁架為BOX管桁架結(jié)構(gòu)，桁架構(gòu)件最小管徑為BOX140×4，桁架最大管徑為BOX250×14。其中BOX桁架單榀最重為25.47噸，最輕為19.95噸；單件H型鋼鋼架梁最重為0.9噸，最輕為0.4噸。本工程主結(jié)構(gòu)桁架尺寸較大，均采用“散件出廠，現(xiàn)場拼裝，分段吊裝”。的方法進(jìn)行施工。本文主要就高空桁架施工技術(shù)進(jìn)行一定的論述，以供參考。

（一）支撐架的布置要求

根據(jù)選定的安裝方案，主桁架結(jié)構(gòu)采用分段吊裝、次結(jié)構(gòu)采用高空散裝的施工方案，都需要設(shè)置角鋼支撐架，以便桁架、桿件的高空就位和焊接。通過對(duì)桁架、桿件的撓度及剛度計(jì)算，支撐架具體的設(shè)置應(yīng)按要求進(jìn)行：

1.支撐架在不影響承受力的情況下向外懸挑一定的距離，擴(kuò)大操作平臺(tái)。平臺(tái)四周邊緣位置應(yīng)設(shè)置1.2m的欄桿，并設(shè)置安全網(wǎng)，確保施工人員生命安全。

2.考慮到工作人員上下行方便，結(jié)合結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，在平臺(tái)一面設(shè)置一部安全梯。安全梯采用鋼管支撐架搭設(shè)，應(yīng)設(shè)有扶手、欄桿等，并設(shè)置安全網(wǎng)。

3.質(zhì)量要求：

①支撐架的材質(zhì)須符合要求，不能以劣、廢材代用。

②支撐架的構(gòu)造及搭設(shè)必須符合各類支撐架的技術(shù)規(guī)定，并符合設(shè)計(jì)要求，搭接要牢固可靠。

③支撐架各立桿要垂直，底腳要穩(wěn)固，支撐架的垂直允許偏差不得大于 H/500（H為架高），同時(shí)不超過支撐架的設(shè)計(jì)規(guī)定。

（二）桁架高空組拼工藝

桁架高空組拼順序必須按照已經(jīng)審查通過的工藝進(jìn)行，具體組拼工藝流程是：高空對(duì)接支承架搭設(shè)→復(fù)核支座處埋件的軸線位置及標(biāo)高→用大型吊機(jī)將分段桁架吊裝支撐架上臨時(shí)固定→調(diào)整分段桁架的軸線位置及標(biāo)高→按吊裝順序?qū)⒎侄舞旒艿跹b到位（此過程用經(jīng)緯儀、水準(zhǔn)儀進(jìn)行全程監(jiān)測）→對(duì)整榀桁架進(jìn)行測量校正→焊接→焊接探傷→合格→涂裝→中間驗(yàn)收。

（三）桁架的吊裝措施

由于本工程桁架長度較長，且為平面桁架，根據(jù)桁架的分段，為了保證分段構(gòu)件在吊裝過程中的穩(wěn)定性，空中姿態(tài)的可調(diào)節(jié)性，并防止分段桁架發(fā)生變形，根據(jù)施工類似性質(zhì)的經(jīng)驗(yàn)，采用扁擔(dān)梁吊裝的方式進(jìn)行吊裝，吊點(diǎn)設(shè)置在桁架上弦節(jié)點(diǎn)處，每個(gè)吊點(diǎn)處吊索與水平面的角度控制在45～70度。桁架起吊時(shí)的重心水平通過手拉葫蘆對(duì)起吊鋼絲繩的調(diào)整達(dá)到平衡。

（四）桁架的高空對(duì)接

構(gòu)件吊裝后在高空中的上下之間的微調(diào)采用設(shè)置在高空支架上的千斤頂來完成，側(cè)向主要利用支撐架上的拼裝胎架來保證構(gòu)件的相對(duì)位置，在利用設(shè)置在胎架兩側(cè)千斤頂調(diào)整側(cè)向位移，在調(diào)整到構(gòu)件的安裝預(yù)計(jì)位置進(jìn)行整體的焊接工作。在桁架分段處下方搭設(shè)臨時(shí)高空支撐平臺(tái)，解決分段桁架的高空定位要求,分段桁架間高空采用耳板連接裝置來對(duì)鋼桁架實(shí)施空中對(duì)接，在整榀桁架安裝完成，進(jìn)行檢測無誤后，實(shí)施最終焊接。

（五）現(xiàn)場高空拼接組裝技術(shù)保證措施

如何在高空中進(jìn)行精確拼接是一個(gè)直接影響到工程安裝質(zhì)量的重要因素之一，為此采取以下措施保證高空的拼接質(zhì)量。

1.為了能在高空對(duì)桁架進(jìn)行拼接，心須設(shè)計(jì)可行的支撐架可以搭放桁架，并能對(duì)接頭的位置進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)接，并按要求安裝固定到承重支撐架上。

2.焊接前必須編制合理的焊接工藝和焊接順序；嚴(yán)格按焊接工藝進(jìn)行焊接。對(duì)組裝焊縫進(jìn)行檢驗(yàn)，根據(jù)焊接工藝方案的要求，選用對(duì)應(yīng)的焊材。

3.組裝焊接時(shí)，實(shí)施對(duì)稱反向焊接，最大限度減少焊接變形。

4.嚴(yán)格按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行焊縫尺寸控制，不任意加大或減小焊縫的高度和寬度。

5.焊接前將焊接區(qū)邊緣30～50mm內(nèi)的鐵銹、毛刺、污垢等清除干凈，以減少產(chǎn)生焊接氣孔等缺陷的因素。

6.焊后應(yīng)清理焊縫表面的溶渣及兩側(cè)飛濺物，檢查焊縫外觀質(zhì)量，檢查合格后，在工藝規(guī)定的焊縫及部位打上鋼印。

7.焊工必須持有效證件上崗，施焊前應(yīng)進(jìn)行相應(yīng)的培訓(xùn)。

8.嚴(yán)格按照工藝流程施工

（六）高空拼裝的測量檢驗(yàn)

桁架高空拼裝的質(zhì)量如何，焊縫的質(zhì)量是否達(dá)到工藝的要求，應(yīng)通過測量檢驗(yàn)才能驗(yàn)證。

1.焊接接頭質(zhì)量檢驗(yàn)：所有接頭為對(duì)接焊縫，焊縫焊接保證一級(jí)，并100%超聲波檢查，執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)GB50205-2002《鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》中有關(guān)規(guī)定。

2.對(duì)跨距、中心線及位移、標(biāo)高、起拱度的測量，利用鋼尺、經(jīng)緯儀器、水準(zhǔn)儀、全站儀進(jìn)行精確測量，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并糾正可能出現(xiàn)的位置偏差，確保整體拼裝精度。

（七）支撐架的拆除與卸載

為了保證桁架結(jié)構(gòu)在安裝過程中的穩(wěn)定，同時(shí)保證結(jié)構(gòu)由施工狀態(tài)緩慢過度到設(shè)計(jì)狀態(tài)，結(jié)構(gòu)在拆除支撐架后，保證桁架通過內(nèi)、外支座的穩(wěn)定的受力，與設(shè)計(jì)相吻合，此間，桁架結(jié)構(gòu)發(fā)生較大的內(nèi)力重分布，并逐漸過渡到設(shè)計(jì)狀態(tài)，因此，必須針對(duì)不同結(jié)構(gòu)和支承情況，確定合理的拆除順序。

1.支撐卸載方法選擇

①卸載過程是一個(gè)緩慢的受力體系轉(zhuǎn)變、傳力路線轉(zhuǎn)變的過程，是從施工安裝階段到設(shè)計(jì)階段的轉(zhuǎn)化過程，拆除過程要避免結(jié)構(gòu)局部構(gòu)件和節(jié)點(diǎn)的破壞，這個(gè)過程要保證結(jié)構(gòu)的安全、支架的安全。

②支撐卸載采用千斤頂卸載法進(jìn)行卸載。

③支撐架卸載應(yīng)遵循逐級(jí)、分批、分區(qū)對(duì)稱卸載的原則進(jìn)行，卸載時(shí)統(tǒng)一指揮，步調(diào)一致。

2.卸載原則

卸載實(shí)際就是荷載轉(zhuǎn)移過程，在荷載轉(zhuǎn)移過程中，必須遵循“變形協(xié)調(diào)、卸載均衡”的原則。不然有可能造成臨時(shí)支撐超載失穩(wěn)，或者桁架結(jié)構(gòu)局部甚至整體受損。因?yàn)槭┕るA段的受力狀態(tài)與結(jié)構(gòu)最終受力狀態(tài)完全不一致，必須通過施工驗(yàn)算，制定切實(shí)可行的技術(shù)措施，確保滿足多種工況要求。

3.千斤頂卸載法

①在下弦桿安裝前，在支撐架與下弦桿之間設(shè)置可調(diào)支撐架，并按設(shè)計(jì)要求放置千斤頂，確保將接觸面頂緊。

②整體安裝完成后，根據(jù)卸載步驟及預(yù)定卸載釋放量，控制千斤頂?shù)幕爻虒?shí)現(xiàn)支撐架卸載。

③拆除支撐架頂部下弦卸載工具。

4.卸載措施

根據(jù)“變形協(xié)調(diào)，卸載均衡”的原則，將通過放置在支架上的千斤頂，多次循環(huán)微量下降來實(shí)現(xiàn)“荷載平衡轉(zhuǎn)移”，具體采取的措施如下：

①在卸載過程中同一卸載步驟中的各支撐點(diǎn)無法做到絕對(duì)同步，支架支撐點(diǎn)卸載先后次序不同，其軸力必然造成增減，應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)要求或計(jì)算結(jié)果，在關(guān)鍵支架支撐點(diǎn)部位，放置檢測裝置（如貼應(yīng)變片），檢測支架支點(diǎn)軸力變化，確保臨時(shí)支架和桁架的安全。

②在卸載過程中，必須嚴(yán)格控制循環(huán)卸載時(shí)的每一級(jí)高程控制精度，設(shè)置測量控制點(diǎn)，在卸載全過程進(jìn)行監(jiān)測，并與計(jì)算結(jié)果對(duì)照，實(shí)行信息化施工管理。

③桁架設(shè)置的支撐架，其狀況相當(dāng)于給桁架節(jié)點(diǎn)荷載，而臨時(shí)支座分批逐步下降，其狀況相當(dāng)于支座的不均勻沉降。這都將引起桁架結(jié)構(gòu)內(nèi)力的變化和調(diào)整。對(duì)少量桿件可能超載的情況應(yīng)事先采取措施，局部加強(qiáng)或根據(jù)計(jì)算可事先換加強(qiáng)桿件。為防止個(gè)別支撐點(diǎn)集中受力，宜根據(jù)各支撐點(diǎn)的結(jié)構(gòu)自重?fù)隙戎担捎梅謪^(qū)、分階段按比例下降或用每步不大于5mm的等步下降法拆除支撐點(diǎn)。

5.卸載注意事項(xiàng)

①卸載前需檢查千斤頂?shù)南陆敌谐塘渴欠穹显擖c(diǎn)撓度值的要求、計(jì)算千斤頂行程時(shí)要考慮由于支架下沉引起行程增大的值，據(jù)此余留足夠的行程余留量（應(yīng)大于50mm）。關(guān)鍵支撐點(diǎn)要增加設(shè)備，以防應(yīng)急使用。

②落位過程中要“精心組織、精心施工”，要編制專門的“落位責(zé)任制”，設(shè)總指揮和分指揮分區(qū)把關(guān)；整個(gè)落位過程在總指揮統(tǒng)一指揮下進(jìn)行工作。操作人員要明確崗位職責(zé)，上崗后按指定位置“對(duì)號(hào)入座”。發(fā)現(xiàn)問題向所在區(qū)域分指揮報(bào)告，由分指揮向總指揮報(bào)告，由總指揮統(tǒng)一處理問題。

6.支撐架的拆除

桁架通過千斤頂卸載完成后，拆除設(shè)置的各種支撐架。支撐架拆除順序按照原桁架吊裝的先后次序依次進(jìn)行拆除。

（八）結(jié)語

本文論述了高空桁架施工中從支撐架的設(shè)置開始，到桁架吊裝、組裝、焊接及檢測，最后支撐架卸載及拆除整個(gè)過程，為類似的鋼結(jié)構(gòu)高空桁架的安裝提供很好的參考。

[1]王恩華.王廣偉.建筑鋼結(jié)構(gòu)工程施工技術(shù)與質(zhì)量控制[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2010.

[2]YB9254-95,鋼結(jié)構(gòu)制作安裝施工規(guī)范[S].

[3]GB50205-2001,鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范[S].

TU74

A

1008-1151(2011)04-0080-02

2011-01-11

朱江，男，廣西桂平人，廣西第二建筑設(shè)備安裝工程有限責(zé)任公司工程師，研究方向?yàn)殇摻Y(jié)構(gòu)制作與安裝。