大跨度雙層連廊型鋼桁架的制作與安裝

蒲夢江 葉連軍 蒲華軍 蒲飛芳 朱羅娜

1.浙江海濱建設(shè)集團有限公司 上海 201100 ；2.浙江港海建設(shè)集團有限公司 紹興 312300

1 工程概況

上海大眾汽車CP5儀征分廠雙層鋼連廊建設(shè)項目，系大跨度鋼結(jié)構(gòu)，其上鋪設(shè)的鋼骨架新型輕質(zhì)板形成樓板，屋面采用YX-51型雙坡型彩鋼板，并有桿件支撐連接。該項目建筑面積5 075 m2，建筑物長447.18 m。連廊分成19 段，現(xiàn)場分段連續(xù)安裝，柱網(wǎng)尺寸為24 m×9.4 m、52 m×9.4 m，首層凈空高度6.64 m。根據(jù)設(shè)計要求，連廊的主次梁、柱節(jié)點板、連接板均采用Q345B級鋼。鋼柱、鋼梁由工廠拼裝焊接，現(xiàn)場對接焊縫節(jié)點為坡口，焊接為一級焊縫，其余均為二級焊縫；次梁與主梁連接處節(jié)點采用高強度螺栓連接；整個屋面結(jié)構(gòu)的鋼梁，通過大跨度鋼桁架連廊連接。達到使用功能與美學(xué)效果的完美統(tǒng)一，如圖1所示。

圖1 CP5儀征連廊平面示意

2 工程特點及難點

（a）場地小，交叉作業(yè)多。由于場地條件限制，施工現(xiàn)場布置、構(gòu)件運輸及吊機行走路線嚴重受阻，鋼結(jié)構(gòu)吊裝受土建施工牽制較大；同時，由于不良天氣條件影響和工期緊張等原因，導(dǎo)致土建和鋼結(jié)構(gòu)施工面交叉作業(yè)眾多，經(jīng)常發(fā)生碰撞；另外，由于本工程結(jié)構(gòu)復(fù)雜，托架、主桁架之間和次梁與主桁架之間相互關(guān)聯(lián)，使鋼結(jié)構(gòu)施工工序內(nèi)部交叉作業(yè)也較多。

（b）鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件超長且質(zhì)量大，吊裝難度大。1軸至15軸主桁架為24 m跨，15軸與16軸跨主桁架長52 m、寬9.4 m和高5.2 m，單榀桁架起吊總質(zhì)量約56.73 t。桁架出廠時被分割為2 段半成品進場，在現(xiàn)場地面拼裝成整榀后進行吊裝。主桁架24 m跨為單機吊裝，52 m跨為雙機吊裝，吊裝范圍大（長70 m，寬20 m），對構(gòu)件的運輸、安裝和拼裝以及雙機抬吊均帶來一定難度（圖2）。

圖2 現(xiàn)場桁架拼裝節(jié)點

3 實施方案

根據(jù)工程特點和結(jié)構(gòu)型式，本工程總體吊裝施工工藝流程為：鋼構(gòu)件半成品地面拼裝→焊縫檢測→雙機抬吊預(yù)吊→桁架安裝→高強螺栓安裝→次梁安裝→屋面梁安裝→鋼骨架輕質(zhì)板安裝→檁條、天溝安裝，逐區(qū)間分別推進。

具體安排如下：先在地面將主梁和斜系桿分別組裝，把2 榀半成品組裝成52 m跨1 榀空間結(jié)構(gòu)──主桁架，桁架安裝采用2 臺800 kN全液壓汽車吊，主桿19 m抬吊吊裝。

4 桁架安裝[1-8]

4.1 機械準(zhǔn)備

根據(jù)工程的特點，通過設(shè)備資源和計算構(gòu)件質(zhì)量的比較，吊裝機械選用800 kN吊機2 臺抬吊主桁架、次梁吊裝，再選用250 kN單機進行結(jié)構(gòu)組拼和卸車。

4.2 桁架拼裝

52 m跨桁架采用地面平拼法，即把2 榀半成品桁架及其他桿件散件運輸至現(xiàn)場后，在場內(nèi)合適的吊裝位置就近搭設(shè)拼裝胎架，拼裝順序嚴格按照吊裝順序進行。桁架拼裝完成并進行檢查合格后進行焊接，焊接時，從中間往兩端對稱焊接，同一桿件兩端不能同時施焊，并根據(jù)天氣條件搭設(shè)防護棚。

4.3 桁架吊裝

主桁架拼裝成整框架的單榀質(zhì)量為56.73 t，長52 m，高5.2 m。安裝支座高度為6.0 m，現(xiàn)有場地的標(biāo)高約為－0.8 m。主桁架的吊裝采用2 臺QY80型800 kN吊機進行吊裝，選用主桿19.0 m，回轉(zhuǎn)半徑5 m起吊能力為567.3 kN，起吊高度可達6.0 m，滿足主桁架的吊裝要求。

4.4 桁架安裝

4.4.1 主桁架安裝

因場地條件的限制，吊裝桁架時2 臺吊車站位只能位于A軸15～16軸線以東5 m處，主桁架的吊裝采用每臺4 點綁扎，鋼絲繩選用Φ24 mm4 根。當(dāng)1 榀主桁架吊裝就位后，即用高強螺栓與鋼柱連接，隨即再吊裝B軸的另1 榀主桁架，吊車站位與第1榀相同。

4.4.2 次桁架安裝

次桁架的吊裝選用QY25型250 kN汽車吊進行吊裝，選用13.75 m主桿，回轉(zhuǎn)半徑為12 m，起吊質(zhì)量≤4 t，起吊高度為14 m，滿足次桁架的吊裝要求。

4.5 高強螺栓施工

高強螺栓進入現(xiàn)場后先檢查下列資料：質(zhì)保書、扭矩、軸力復(fù)驗報告（每批做8 套），構(gòu)件進入現(xiàn)場后檢查加工廠摩擦面抗滑移系數(shù)報告是否齊全，現(xiàn)場應(yīng)根據(jù)加工廠提供試驗板作抗滑移復(fù)驗。

4.6 安裝屋面梁、板

安裝流程：軸線、標(biāo)高復(fù)核→屋面梁安裝→鋼支撐安裝→檁條、天溝安裝→彩鋼板安裝，爾后逐區(qū)間分別推進。

4.6.1 屋面梁安裝

桁架安裝并校正后，即進行屋面梁構(gòu)件的連接與固定，構(gòu)件安裝采用螺栓連接作業(yè)前須檢查連接節(jié)點，合格后方能進行緊固。安裝的螺栓孔不允許用氣割擴孔，永久性螺栓不得墊2 個以上墊圈，螺栓外螺絲絲扣長度不得少于3 扣。對屋架支座、支撐系統(tǒng)的構(gòu)造需認真檢查，必須符合設(shè)計要求，零配件不得遺漏。屋架安裝后首先檢查現(xiàn)場連接部位的質(zhì)量，主要檢查屋架跨中對兩支座中心豎向面的不垂直度，以及屋架受壓弦桿對屋架豎向面的側(cè)面彎曲不超過允許偏差等，以保證屋架符合設(shè)計受力狀態(tài)及整體穩(wěn)定要求。同時對屋架支座的標(biāo)高、軸線位移、跨中撓度，經(jīng)測量做出記錄。

4.6.2 屋面彩板安裝

將彩鋼板吊至屋頂支架上準(zhǔn)備鋪板時，必須確保鋼板肋條向上，所有母肋都朝要向開始安裝屋面的一邊。板束應(yīng)放在檁條支座附近，避免放在跨中。安裝第1塊板時要特別小心，確保位置無誤，與其他構(gòu)件關(guān)系準(zhǔn)確時方可固定。第1塊板就位固定之后，沿屋面坡腳線拉1 根繩索。此線即為固定線用來加快其后續(xù)彩鋼板的安裝并便于校正。然后，在安裝過程中，對固定好的屋面還要隨時檢查。這可以通過測量已固定好的彩鋼板在屋頂和屋面邊緣的橫向?qū)挾葋泶_定位置是否準(zhǔn)確，以保證控制彩鋼板位置不出現(xiàn)蠕變或扇狀的傾向。在安裝進行到了每跨1/2的時候，還應(yīng)測量已固定好的屋面上、下兩端分別到尚未安裝的屋面邊緣的距離。這樣就可以查出固定好的板是否與軸線平行。如果需要調(diào)整，在鋪設(shè)和固定后續(xù)彩鋼板時可以作稍微偏轉(zhuǎn)，直至與軸線平行時為止。

4.7 吊裝作業(yè)的平面布置

在臨時道路之間的水泥場地右側(cè)拼裝B軸線主桁架，次梁及屋面梁放在道路的兩側(cè)。桁架拼裝及吊裝作業(yè)位置如圖3所示，離地面約800 mm，拼裝時須注意找平和構(gòu)件直線度，擰緊連接螺栓，按圖紙要求進行焊接，兩端可用點焊防止構(gòu)件變形。拼裝構(gòu)件時，采用250 kN吊機1 臺，待B軸桁架拼裝完成后再進行A軸線桁架的拼裝。

圖3 桁架拼裝及吊裝作業(yè)平面布置

根據(jù)雙機抬吊質(zhì)量不得超過起吊能力80%的要求和桁架的吊裝高度，及我公司現(xiàn)有起吊設(shè)備許可條件，我們選擇了2 部800 kN汽車吊進行桁架的抬吊作業(yè)。根據(jù)桁架結(jié)構(gòu)特點將2 臺吊機的吊鉤中心設(shè)在桁架的節(jié)點處（圖4）。

5 實施效果

本工程結(jié)合場地條件，根據(jù)現(xiàn)場機械能力采用不同工況實施高空大跨度型鋼桁架跨外吊裝施工取得了成功。在整個吊裝過程中，嚴格執(zhí)行勞動組織系統(tǒng)化、管理規(guī)范化，既保證了安裝質(zhì)量，又加快了施工速度，圓滿地完成了業(yè)主方對工期的嚴格要求。

圖4 桁架吊點示意

本項目采用了主桁架整體吊裝和次構(gòu)件散裝施工相結(jié)合的方法，以鋼構(gòu)件地面組裝、地面焊接、高空高強螺栓連接施工，不僅充分利用了安裝的工作性能，提高了工程進度，而且顯著降低了交叉作業(yè)的不利影響和施工危險性，解決了單榀質(zhì)量達56.73 t、外形尺寸52 m×4.2 m的單榀型鋼桁架結(jié)構(gòu)現(xiàn)場分段拼裝、焊接和跨外高空吊裝的施工難題，為今后類似工程提供了實踐經(jīng)驗。