高空屋面桁架安裝塔吊標(biāo)準(zhǔn)節(jié)支撐體系

徐建成

摘要：文章所述工法采用塔吊標(biāo)準(zhǔn)節(jié)支撐體系進行大跨度屋面鋼桁架安裝，地面組裝、高空分段拼裝、高空散拼相結(jié)合的方法對大型鋼桁架屋頂鋼結(jié)構(gòu)進行拼裝施工。采用塔吊標(biāo)準(zhǔn)節(jié)支撐，構(gòu)件安裝施工前，先對建筑物的結(jié)構(gòu)進行分析，對建筑物周圍的場地大小，現(xiàn)場塔吊的吊裝能力等進行了解，拼裝完成后拆除臨時支撐、塔吊，鋼結(jié)構(gòu)安裝完成。

關(guān)鍵詞：高空屋面；桁架安裝；塔吊標(biāo)準(zhǔn)節(jié)支撐體系；建筑物；吊裝能力 文獻標(biāo)識碼：A

中圖分類號：TU323 文章編號：1009-2374（2016）30-0121-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.30.059

1 成功應(yīng)用項目簡介

湖南省博物館改擴建（二期）工程是國家首批一級博物館、中央和地方共建的8個國家級重點博物館之一，并被列為“十二五”期間湖南省重點文化建設(shè)項目，總用地面積51000m2，總建筑面積84425m2（地上部分31857m2，地下部分52568m2）；屋頂鋼結(jié)構(gòu)為由平面桁架組成的空間屋架體系，呈鉆石狀，西面最寬75.6m，東面寬25.2m，長138.6m；中間是報告廳，最大單榀桁架重152噸，高18m，最大跨度50.4m，共有16榀主桁架。

2 工法特點

本工法主要采用塔吊標(biāo)準(zhǔn)節(jié)支撐體系進行大跨度屋面鋼桁架安裝，塔吊標(biāo)準(zhǔn)節(jié)支撐體系安裝快速、支撐強度高、安全穩(wěn)定，同時可作為人員上下的安全通道、操作平臺。傳統(tǒng)的施工方法是搭設(shè)滿堂鋼管腳手架，作為大空間結(jié)構(gòu)安裝的支撐與操作平臺搭設(shè)量大、剛度強度低、搭拆時間長、費用高。相對而言，本工法有如下優(yōu)點：（1）工期上能節(jié)省約60天；（2）由于采用剛度強度高的塔吊標(biāo)準(zhǔn)節(jié)，變形小，調(diào)節(jié)方便，有利于安裝質(zhì)量的控制；（3）人工使用量減少到50%，高空作業(yè)的人員和作業(yè)時長都大幅度減少，有利于安全管理與控制；（4）措施費能降低約80%，解決了大跨度結(jié)構(gòu)散裝過程中的支撐問題，并能節(jié)省施工場地，用于堆放構(gòu)件、地面小單元組裝。

3 適用范圍

本工法適用于大跨度空間鋼桁架結(jié)構(gòu)，施工場地狹小，大型機械設(shè)備無法使用，現(xiàn)場塔吊吊裝能力不大的項目。能安全、快速、可靠地解決此類項目在安裝過程中的支撐、安全通道、操作平臺等問題。

4 工藝原理

原有結(jié)構(gòu)加固→塔吊標(biāo)準(zhǔn)節(jié)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)搭設(shè)→塔吊標(biāo)準(zhǔn)節(jié)（格構(gòu)柱）安裝→剛性轉(zhuǎn)換層→支撐橫梁懸空結(jié)構(gòu)→桁架分段吊裝→整體卸載→沉降變形觀測→支撐拆除→完成鋼結(jié)構(gòu)安裝。

5 工藝流程和操作要點

第一，原有結(jié)構(gòu)加固（采用扣件式鋼管腳手對下部混凝土結(jié)構(gòu)進行加固）：根據(jù)屋面桁架對接節(jié)點及自重等因數(shù)設(shè)置支撐點，對每個支撐點需進行支座反力計算，充分考慮各種不利工況，對原有結(jié)構(gòu)進行驗算，若原有結(jié)構(gòu)承載力不夠，必須進行加固處理。本工序要點：（1）設(shè)置支撐點合理，根據(jù)桁架的特點及方便現(xiàn)場拼接設(shè)置節(jié)點；（2）根據(jù)分段節(jié)點，計算分段后每個節(jié)點荷載，選擇相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)規(guī)格，再根據(jù)支撐點樓板承載力，采取相應(yīng)加固措施，并驗算是否合理。

第二，塔吊標(biāo)準(zhǔn)節(jié)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)[將荷載擴散至基礎(chǔ)底面的作用：基礎(chǔ)設(shè)置鋼梁，使傳力更合理，采用基礎(chǔ)預(yù)埋或植化學(xué)錨栓的方式進行有效連接，將底部塔吊標(biāo)準(zhǔn)節(jié)連接可靠，防止格構(gòu)柱（若干節(jié)塔吊標(biāo)準(zhǔn)節(jié)）底部受彎矩而傾覆]。本工序要點：（1）標(biāo)準(zhǔn)節(jié)與樓板間荷載傳遞必須為均布荷載（如鋼梁、鋼板等）；（2）標(biāo)節(jié)與鋼梁間、鋼梁與樓板間、鋼梁與鋼梁間均要有可靠而有效的連接措施。

第三，格構(gòu)柱拼裝（若干節(jié)塔吊標(biāo)準(zhǔn)節(jié)）借助施工現(xiàn)場的塔吊，將塔吊標(biāo)準(zhǔn)節(jié)用配套高強螺栓進行連接。

本工序要點：（1）標(biāo)準(zhǔn)節(jié)安裝高度提前進行計算；（2）標(biāo)節(jié)安裝完畢后及時安裝纜風(fēng)繩，如果標(biāo)節(jié)數(shù)量較多或標(biāo)節(jié)承受荷載較大，則標(biāo)節(jié)與標(biāo)節(jié)之間需采用剛性連接，形成一個整體；（3）在安裝過程中，使用經(jīng)緯儀控制標(biāo)節(jié)垂直度，垂直度控制在1/1500不大于3cm；（4）安裝完成后進行驗收，檢查包括標(biāo)節(jié)垂直度、標(biāo)節(jié)間螺栓緊固度、各連接節(jié)點、纜風(fēng)繩連接點和拉力情況、剛性支撐連接點等，確定其是否滿足要求。

第四，剛性轉(zhuǎn)換層安裝，剛性轉(zhuǎn)換層采用型鋼、鋼板焊接成口字、工字，塔吊標(biāo)準(zhǔn)節(jié)組成的格構(gòu)柱頂部設(shè)置剛型轉(zhuǎn)換層，將上部的荷載均勻傳遞到標(biāo)節(jié)支撐上。轉(zhuǎn)換層主要作用為均勻傳遞荷載、調(diào)節(jié)標(biāo)高、定位、防止構(gòu)件直接接觸標(biāo)節(jié)而破壞標(biāo)節(jié)支撐。

本工序要點：（1）提前測量標(biāo)準(zhǔn)節(jié)標(biāo)高，計算出轉(zhuǎn)換層標(biāo)高；（2）轉(zhuǎn)換層制作要精確，各個對接節(jié)點均為全熔透滿焊；（3）定位板位置要精確，若有起拱要提前考慮；（4）轉(zhuǎn)換層與標(biāo)準(zhǔn)節(jié)支撐采用螺栓連接，螺栓孔大小及位置制作要精確。

圖3為轉(zhuǎn)換層安裝圖：

第五，支撐橫梁安裝，支撐橫梁主要為了滿足標(biāo)節(jié)支撐之間的整體性，在支撐高度較高（大于12m）、荷載較大（大于標(biāo)節(jié)自身承載力一半）時需設(shè)置橫梁支撐。本工序要點：（1）支撐橫梁為剛性支撐，橫梁與標(biāo)準(zhǔn)節(jié)連接點要可靠有效；（2）橫梁的大小符合設(shè)計要求，根據(jù)現(xiàn)場情況，若需要變換，需要重新驗算。

第六，桁架分段吊裝，桁架吊裝按照標(biāo)節(jié)支撐點分段進行，安裝時基本順序為：（1）先拼主桁架，主桁架間連接為整體后安裝其他桁架；（2）安裝區(qū)域進行拼裝，每品桁架安裝完成后需校正焊接后，再進行下一品安裝；（3）每品安裝順序為先下弦安裝→立桿安裝→上弦安裝→腹桿安裝；（4）各個桁架間安裝按一個方向進行，相鄰桁架安裝完后及時安裝之間的次桁架，形成一個整體。

本工序要點：（1）按照安裝順序安裝；（2）安裝前安全措施完善，包括施工面提前布置安全網(wǎng)、安裝構(gòu)件生命線提前安裝；（3）現(xiàn)場技術(shù)人員指導(dǎo)，安全人員全程監(jiān)督。

第七，整體卸載，整體卸載在桁架安裝焊接完成之后進行。卸載的原則：（1）卸載方向宜由中心向四周均勻?qū)ΨQ擴散，中間向兩邊卸載；（2）卸載應(yīng)該分若干次進行，具體卸載次數(shù)根據(jù)實際面積、重量、跨度而定；（3）卸載前應(yīng)對關(guān)鍵部位（受力較大部位）進行無損探傷，在焊縫合格的前提下卸載，卸載前根據(jù)施工經(jīng)驗或查詢專業(yè)資料，預(yù)判沉降量，根據(jù)預(yù)判沉降量確定卸載次數(shù)，宜每次卸載10～20mm；（4）卸載遵循一聽二看，每個卸載點均配備技術(shù)人員，通訊儀器配備齊全，聽是否有異常響聲，在出現(xiàn)異常聲音后立即停止卸載，排除隱患后繼續(xù)進行；（5）每次整體卸載完成后，觀察24小時下?lián)戏€(wěn)定后，進行下一次整體卸載；（6）超大型鋼結(jié)構(gòu)整體卸載宜采用機械千斤頂整體卸載，卸載量的誤差控制在10mm以內(nèi)。

第八，沉降變形觀測，在整體卸載完畢后，對卸載后結(jié)構(gòu)各個觀測點進行各變形數(shù)據(jù)收集，比較預(yù)期值差，變形值是否符合規(guī)范要求。

第九，支撐拆除，整體卸載完成觀測結(jié)構(gòu)穩(wěn)定后，方可拆除支撐架。

6 材料與設(shè)備

工程建設(shè)工法所使用的主要材料塔吊標(biāo)準(zhǔn)節(jié)、化學(xué)錨栓、配套型材。

7 質(zhì)量控制

（1）構(gòu)件進場驗收質(zhì)量控制，鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)品運抵至安裝工地后按有關(guān)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)進行產(chǎn)品的驗收；（2）桁架拼裝及安裝的技術(shù)指標(biāo)和允許偏差應(yīng)符合相關(guān)國家及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。

8 安全措施

（1）塔吊標(biāo)準(zhǔn)節(jié)各支撐點受力計算時，充分考慮各種不利工況，選擇合適的塔吊標(biāo)準(zhǔn)節(jié)，對原有結(jié)構(gòu)的承載力進行分析，編制詳細的結(jié)構(gòu)加固方案，塔吊標(biāo)準(zhǔn)節(jié)支撐搭設(shè)方案；（2）工程開工前，向施工人員認真進行安全技術(shù)措施的交底；（3）對搭設(shè)完成的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)支撐體系進行驗收，合格后方能投入使用（重點檢查驗收加固點位置、支撐的垂直度、螺栓連接、轉(zhuǎn)換層標(biāo)高等內(nèi)容）；（4）吊裝區(qū)域及周邊設(shè)安全警示圍擋封閉，并配置醒目的安全標(biāo)志，非作業(yè)人員禁止入內(nèi)，出入口由專人值守；（5）屋面主結(jié)構(gòu)整體安裝完成，按照方案進行卸載、變形觀測、拆除支撐體系。

9 效益分析

在單榀桁架重量較大、高度大的情況下，既有塔吊無法滿足其安裝，同時地面拼裝場地狹小，對于跨度較大的單榀桁架地面拼裝困難，此時采用分段吊裝和局部散拼相結(jié)合的方法，節(jié)省工程開支。

接下來以湖南省博物館鋼結(jié)構(gòu)安裝項目為例，與傳統(tǒng)滿堂腳手架安裝方法對比各項費用情況。

從以上對比分析可以明顯看出本功法的優(yōu)勢在于工期縮短一半，費用節(jié)約50%。與之相比，傳統(tǒng)滿堂腳手架安裝方法耗時、耗工，在承重大、高度高的情況下既不經(jīng)濟，也不實用。

10 結(jié)語

在湖南省博物館屋頂復(fù)雜桁架安裝施工中成功應(yīng)用，支撐安全、方便快捷，施工周期短，施工過程中架體沒有出現(xiàn)大幅變形、傾覆等事故，安全可靠，具有良好的經(jīng)濟、社會效益。