61.5m 大跨度梯形鋼屋架拼裝施工技術

焦挺，蔣衛(wèi)民

(浙江省建工集團有限責任公司，浙江 杭州 310012)

隨著我國經(jīng)濟建設的快速發(fā)展，建筑基礎設施的興建日益增多，大跨度鋼結(jié)構(gòu)體系在大型建筑中采用，尤其是在大跨度的鋼結(jié)構(gòu)廠房中應用較廣泛。大跨度鋼屋架一方面可以提供因設備工藝要求必需的跨度要求，另一方面可以實現(xiàn)大空間結(jié)構(gòu)節(jié)省工程造價，因而在廠房建設中選用了大跨度的鋼結(jié)構(gòu)。

1 工程概況

彩虹（合肥）光伏玻璃項目1號主廠房鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，屋面為梯形屋架輕鋼結(jié)構(gòu)，雙層壓型保溫鋼板，1號主廠房的2號標段廠房建筑總長約262.40m，跨度60m，建筑層數(shù)為2層（局部有夾層），最高處屋面標高為25.275m，屋架下弦標高為21.30m。共有52榀大跨度鋼結(jié)構(gòu)屋架，其中61.5m梯形屋架34榀，最重的一榀WJ-9（圖1）梯形屋架重14.872 t。屋架上下弦桿采用Q345組合焊接H型鋼，腹桿采用Q235B鋼管，連接板采用Q345鋼，梯形屋架上弦H型鋼H×B×tw×tf=250×300×8×16、200×150×6×8等2種規(guī)格型鋼，下弦桿H型鋼H×B×tw×tf=250×300×6×14，腹桿主要為Ф180×6、Ф140×5、Ф114×5等3種規(guī)格鋼管。

2 施工特點

大跨度的梯形鋼屋架受到運輸車輛及行駛道路的限制，無法在鋼結(jié)構(gòu)專業(yè)加工廠家制作拼裝后整體運輸?shù)绞┕がF(xiàn)場，只能在施工現(xiàn)場進行大跨度梯形鋼屋架的拼裝，根據(jù)設計要求結(jié)合計算機虛擬防真施工技術設定屋架弦桿的起拱值，將鋼屋架分段劃分成制作單元，加工制作預拼裝，檢驗合格后出廠運輸至施工現(xiàn)場，在現(xiàn)場進行屋架的拼裝。梯形鋼屋架主要為平面組合桁架，屋面桁架矢高大約2.0m～4.05m，高度較高，桁架構(gòu)件節(jié)點的焊接質(zhì)量以及現(xiàn)場安裝精度，是屋架拼裝施工的關鍵。梯形屋架采用兩次拼裝施工技術，一次拼裝：對梯形鋼屋架在拼裝場地進行整體預拼裝，然后對稱分成7段，最端頭的2段長度為10.75m，剩余5段的長度均為8m，將這7段依次在地面進行臥式拼裝；二次拼裝：將梯形屋架的七段分段單位，吊運至混凝土支墩進行立式整體拼裝，組裝成梯形屋架。

根據(jù)屋架總體拼裝方案，梯形鋼屋架拼裝工藝主要為分段組裝和整體拼裝，由于梯形鋼屋架構(gòu)件跨度較大，最大跨度達61.5m，所以預拼裝要求有足夠?qū)挸ǖ钠囱b場地。

3 拼裝前準備工作

3.1 拼裝場地

大跨度梯形鋼屋架拼裝場地需滿足平整度、承載力要求，保證拼裝過程中施工精度滿足設計及施工驗收規(guī)范要求，同時考慮現(xiàn)場的運輸線路及吊裝的便利，現(xiàn)場設置100m×50m的拼裝場地。拼裝場地劃分為一次拼裝區(qū)域和二次拼裝區(qū)域；一次拼裝區(qū)域基層土碾壓夯實，采用200mm厚的現(xiàn)澆混凝土隨搗隨抹面層找平；二次拼裝區(qū)域基層土碾壓夯實，鋪設天然砂石級配料，然后澆筑8條長15m的200mm×200mm混凝土支墩，作為二次拼裝的受力支撐點。

拼裝場地首先進行基層的土碾壓夯實，然后澆筑一次拼裝場地的現(xiàn)澆混凝土面層和二次拼裝場地的現(xiàn)澆混凝土支墩，混凝土支墩面用水泥砂漿進行找平，找平后的標高應結(jié)合鋼屋架二次拼裝和屋架安裝起拱度標高來確定，通過混凝土支墩的標高來確定梯形鋼屋架的拼裝水平垂直度。

3.2 拼裝設備

梯形鋼屋架的一次分段拼裝采用“臥式拼裝”，然后翻身起吊至二次拼裝場地整體“立式拼裝”，選用的機械設備應滿足不同階段拼裝施工的需求。門式起重機具有場地利用率高、作業(yè)范圍廣的特點，輪胎式起重機具有作業(yè)范圍廣、起重量大的優(yōu)點，因而選用門式起重機吊裝構(gòu)件現(xiàn)場一次拼裝，輪胎式起重機進行二次整體拼裝。

4 梯形屋架拼裝技術措施

4.1 拼裝工藝流程

施工圖紙設計深化→工廠構(gòu)件加工→工廠內(nèi)預拼裝→構(gòu)件運輸?shù)浆F(xiàn)場→施工現(xiàn)場整體拼裝→一次分段拼裝→二次整體拼裝。

拼裝設備主要清單表 表1

4.2 一次分段拼裝

將梯形屋架構(gòu)件在加工廠家驗收合格，依次運輸?shù)浆F(xiàn)場的拼裝場地，在一次拼裝場地上地面上彈線定位，定出梯形屋架的整體胎膜架，對梯形屋架先整體臥式預拼裝，控制拼裝尺寸和弦桿起拱值。每段梯形屋架的上、下弦桿之間采用高強螺栓連接(圖2)，根據(jù)設計施工圖紙和整體預拼裝尺寸位置，在鋼屋架拼裝構(gòu)件上編號，檢查上下弦桿連接的高強螺栓及夾板，然后分段臥式拼裝。

所有進場拼裝的構(gòu)件制作完成后經(jīng)檢驗合格，按整體預拼裝的順序由屋架一端向另一端分段拼裝，先吊上下弦桿，確保中心線、水平度以及端面垂直度，然后安裝屋架的腹桿。上下弦桿位置固定，然后從中心開始逐根安裝腹桿，安裝時應注意對稱，先拼裝分段中間處腹桿，然后向兩邊擴展，拼裝中桿件應按施工圖控制尺寸，各桿件處于自由狀態(tài)，在拼裝過程中不得對構(gòu)件進行切割、捶擊，不允許腹桿受力時強制固定。腹桿在調(diào)整過程中逐步就位，調(diào)整腹桿每個節(jié)點至準確位置后進行點焊固定，待點焊定位節(jié)點復核，經(jīng)檢查合格后再進行正式的焊接。屋架上、下弦桿之間的連接焊接采用E50型焊條，腹桿與弦桿之間的連接焊接采用E43型焊條，從屋架的中間向兩邊進行焊接，并采用對稱焊接。

屋架拼裝時采用的計量器具校驗合格，保證構(gòu)件尺寸檢驗的定位準確。腹桿與弦桿焊接完成后，進行焊縫的質(zhì)量檢查，合格后對構(gòu)件進行表面除銹清理，然后噴涂底漆，地面拼裝應防止噴涂后構(gòu)件淋雨。

4.3 二次整體拼裝

依次完成整榀屋架的分段一次拼裝后，用輪胎式起重機在一次拼裝場地上起吊翻身，然后吊運至二次拼裝場地，按照梯形屋架從中間到兩邊的順利，依次從第一段開始對稱拼裝（圖3）。

先將梯形屋架第一段吊運至混凝土支墩上，調(diào)整好位置和標高，豎向掛線錘控制屋架的垂直度，水平向拉細鋼絲控制中心位置，然后用角鋼支架固定第一段屋架，兩側(cè)用三角形角鋼支架斜撐撐牢，梯形屋架第一段在拼裝支墩上用支架固定牢固，緩慢松開起吊鋼絲繩，開始組裝梯形屋架第二段。梯形屋架第二段起吊至接近安裝混凝土支墩時，應緩慢下落，拉住起吊旋轉(zhuǎn)拉繩靠近屋架第一段，先將屋架下弦桿的連接高強螺栓固定，再固定屋架上弦桿的連接高強螺栓，調(diào)整好第二段屋架的位置和標高以及與第一段屋架相對位置，對稱擰緊高強螺栓，將屋架的上、下弦桿固定。屋架上、下弦桿高強螺栓擰緊固定后，焊接屋架第一段與第二段之間的連接腹桿，焊接腹桿時先調(diào)整好腹桿的位置，檢查驗收腹桿位置點焊固定，然后對稱焊接腹桿與上、下弦桿的節(jié)點，焊接完成后檢查驗收焊接的焊縫質(zhì)量，符合要求后采用角鋼支架斜撐固定，松開起吊鋼絲繩，涂刷焊接節(jié)點鋼構(gòu)件涂料，并補刷屋架構(gòu)件損壞部位的涂料。

按照從第二段至第七段的施工順序，依次完成整榀梯形屋架的現(xiàn)場拼裝。在拼裝第二榀梯形屋架時，與第一榀梯形屋架之間采用角鋼支撐連接固定牢固。

4.4 拼裝技術要求

拼裝場地選擇在現(xiàn)場安裝區(qū)域附近，拼裝場地進行平整保證有足夠的承載力。單榀屋架制作質(zhì)量合格后進行整體拼裝，拼裝測量遵循“整體到局部，先控制后施工”的原則，將梯形屋架節(jié)點位置投測到拼裝場地的地面上，在地面上定好位后施工，地面一次拼裝全部構(gòu)件后點焊固定，經(jīng)尺寸位置檢查驗收后再進行正式的焊接，從屋架分段中間部位向兩邊焊接。腹桿與上、下弦桿連接位置，焊后認真除去飛濺與焊渣，對外觀幾何尺寸進行檢查，不得有低凹、焊瘤、喚邊、氣孔、未熔合、裂紋等缺陷存在。

5 結(jié) 語

61.5 m大跨度梯形鋼屋架采用一次“臥式拼裝”和二次“立式拼裝”的兩次拼裝施工技術，為屋架的吊裝創(chuàng)造了條件：①一次拼裝中的整體屋架預拼裝，是屋架起拱度和尺寸節(jié)點控制的關鍵，地面定位胎膜架的設置應重點監(jiān)測；②二次拼裝的混凝土支墩尺寸標高，是控制整榀梯形屋架的基礎，與屋架預拼裝的節(jié)點位置緊密相連；③大跨度梯形屋架的拼裝與后續(xù)的吊裝方案需綜合考慮，控制好施工精度和變形量。

[1]建筑施工手冊編寫組.建筑施工手冊（第四版）[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社,2003.

[2]王念念.雙向正交魚腹式鋼桁架拼裝施工技術[J].建筑技術,2008(6).