大跨度屋面管桁架結(jié)構(gòu)的安裝施工技術(shù)研究

高揚(yáng)健

（福建省永富建設(shè)集團(tuán)有限公司， 福建 福州 350007）

0 引言

某工程位于高速公路出口北側(cè)，總建筑面積 17124㎡，地上 14327m2，地下2797m2。其建筑高度為22.1米，結(jié)構(gòu)類為鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，屋面形式采用管桁架結(jié)構(gòu)，主材材質(zhì)選用Q345B，。屋面包含三跨獨(dú)立的結(jié)構(gòu)：（1）游泳館大屋面采用圓管平面桁架結(jié)構(gòu)，屋面主桁架共16榀；每榀桁架跨度52.2m，高度3.2m，單榀重約11t；次桁架共150榀，主、次桁架均采用相貫面全焊接節(jié)點(diǎn)。最大標(biāo)高桁架在11軸約21.540m，最小桁架標(biāo)高在16軸約15.244m。大屋面鋼結(jié)構(gòu)重約240t。（2）本工程有南北兩個(gè)鋼結(jié)構(gòu)小屋面。南小屋面主梁為HN500x200x10x16共 11根，跨度為13.24m，單重約1.2t；次梁為BH300x150x6x8共40根；鋼結(jié)構(gòu)重23t。北小屋面主梁為型鋼梁為BH(500～900)x250x10x16共11根，跨度為20.14m，單重約2.4t；次梁為BH300x150x6x8共50根；鋼結(jié)構(gòu)重38t。南北小屋面最大標(biāo)高為14.78m，最小標(biāo)高10.8m。如圖一所示是屋面分布圖。

圖1 屋面分布圖

1 大跨度屋面管桁架結(jié)構(gòu)的具體安裝施工方案

1.1 大跨度屋面管桁架結(jié)構(gòu)施工方案概述和吊機(jī)選擇

大跨度屋面的鋼結(jié)構(gòu)在澆筑完混凝土之后，其強(qiáng)度到安裝條件之后才能正式安裝。為了減少高空作業(yè)量，管桁架結(jié)構(gòu)在地面進(jìn)行整體拼裝之后實(shí)施整榀吊裝。在建筑物東西南北側(cè)設(shè)置四塊拼裝場地，每塊場地長度70米，寬度15米，拼裝場地采用砂石（人工級(jí)配）填平并夯實(shí)，壓實(shí)度0.95，厚度300mm，砂石上鋪100mm厚C20素混凝土。

鑒于建筑物本身的結(jié)構(gòu)特征，吊裝機(jī)械不能進(jìn)入到建筑物中，所以采取跨外吊裝方案，計(jì)劃在現(xiàn)場四周設(shè)置吊裝道路并封閉成環(huán)，吊裝道路寬5米，采用C20混凝土澆筑，混凝土道路厚度250mm。

1.2 管桁架結(jié)構(gòu)現(xiàn)場對(duì)接拼裝的方案

（1）對(duì)接拼裝鋼管構(gòu)件[1]。在剛性工作平臺(tái)上劃出鋼管構(gòu)件的整體線型尺寸。鋼管構(gòu)件的線畫好后，依照畫線設(shè)置拼裝胎架，在拼裝胎架上拼裝鋼管構(gòu)件，并在胎架上加設(shè)墊塊作為鋼管構(gòu)件拼裝的固定墊塊。（2）拼裝中部上、下弦桿。（3）拼裝中部腹桿。（4）拼裝兩邊上、下桁架弦桿。（5）拼裝兩邊腹桿。（6）拼裝桁架支座。（7）檢驗(yàn)鋼管構(gòu)件的拼裝精度，檢驗(yàn)合格后，進(jìn)行焊接。焊接完成后進(jìn)行焊縫檢測、除銹涂裝等，構(gòu)件拼裝完畢。（8）桁架吊離胎架，為防止胎架在起吊過程中發(fā)生碰撞及構(gòu)件起吊變形過大，現(xiàn)場采用雙機(jī)抬吊。吊起后小吊機(jī)慢慢放下到桁架垂直解下小吊機(jī)鋼絲繩。

安裝大跨度屋面管桁架結(jié)構(gòu)的主要流程：埋件復(fù)測→主桁架安裝→主桁架間次桁架同步安裝（盡快形成穩(wěn)定體系）→南北小屋面H型鋼梁安裝。

1.3 分析大跨度屋面主、次桁架的吊裝

桁架設(shè)計(jì)最大重量約11t，考慮安全系數(shù)1.2，吊裝重量為13.2噸；桁架設(shè)計(jì)高度約21.5米，吊裝時(shí)考慮鋼絲繩長度16米，因此，鋼桁架吊裝高度達(dá)到37.5米。兩邊小屋面高度15米，吊裝過程中吊臂距離小屋面保證1米的安全距離，主、次桁架吊裝選用一臺(tái)500t的汽車吊，主吊臂長度90米，吊裝半徑50m時(shí)，起重能力22t，滿足吊裝要求。

1.4 桁架吊裝方式

在設(shè)置桁架吊點(diǎn)時(shí)需要保證吊裝的穩(wěn)定性、可靠性和簡便性，同時(shí)要防止桁架件發(fā)生變形[2]。在桁架的三分之一位置設(shè)置鋼柱吊點(diǎn)，用如圖二所示的卡環(huán)輔助吊裝。

2 大跨度屋面管桁架結(jié)構(gòu)施工順序和施工方法方法

在本工程中分為南北區(qū)兩小屋面和中間大屋面，其中小屋面所用鋼結(jié)構(gòu)是 H型鋼梁，而大屋面是管桁架。在本工程中先安裝大屋面中間區(qū)主桁架，再向兩邊安裝，中間的次桁架同步安裝，從而構(gòu)成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)體系。在安裝完成大屋面桁架后再安裝小屋面，依據(jù)現(xiàn)場的實(shí)際情況也能穿插安裝小屋面構(gòu)件。安裝桁架可以采取整榀吊裝，從而減少高空對(duì)接作業(yè)，并減少支撐架的搭設(shè)。鑒于桁架構(gòu)件比較長且重，吊裝中要全部移除旁邊不利于吊裝的障礙物，避免吊裝中出現(xiàn)碰撞。同時(shí)要注意，在不能保證的情況下不可吊裝。

2.1 吊車吊裝作業(yè)前的檢查事項(xiàng)

（1）檢查小吊車各安全保護(hù)裝置和指示儀表應(yīng)齊全；（2）燃油、潤滑油、液壓油及冷卻水應(yīng)添加充足；（3）開動(dòng)油泵前，先使發(fā)動(dòng)機(jī)低速運(yùn)轉(zhuǎn)一段時(shí)間；（4）檢查小吊車鋼絲繩及連接部位應(yīng)符合規(guī)定；（5）檢查液壓是否正常；（6）檢查小型吊車輪胎氣壓及各連接件應(yīng)無松動(dòng)；（7）調(diào)節(jié)支腿，務(wù)必按規(guī)定順序打好伸出的支腿，使起重呈水平狀態(tài)，調(diào)整機(jī)體使回轉(zhuǎn)支承面的傾斜度在無載荷時(shí)不大于1/1000（水準(zhǔn)泡居中）；（8）充分檢查吊車工作地點(diǎn)的地面條件。工作地點(diǎn)地面必須具備能將吊車呈水平狀態(tài)，并能充分承受作用于支腿的力矩條件；（9）注意地基是否松軟，如較松軟，必須給支腿墊好能承載的木板或土塊；（10）小吊車支腿不應(yīng)靠近地基土方地段；（11）應(yīng)預(yù)先進(jìn)行調(diào)查地下埋設(shè)物，在埋設(shè)物附近放置安全標(biāo)牌，以引起注意[3]。

2.2 大跨度屋面管桁架結(jié)構(gòu)的安裝流程

在本工程中，安裝大跨度屋面管桁架結(jié)構(gòu)的主要流程是：（1）安裝8、9軸主桁架，如圖三所示。（2）安裝8～9間次構(gòu)件。（3）在6軸和11軸安裝桁架。（4）在4軸和13軸安裝桁架。（5）安裝完成大屋面鋼結(jié)構(gòu)后，安裝屋面。(6)安裝兩小屋面鋼結(jié)構(gòu)。（7）全部鋼結(jié)構(gòu)安裝完成，鋼結(jié)構(gòu)收尾。

3 安裝大跨度屋面管桁架結(jié)構(gòu)的技術(shù)措施

3.1 安裝預(yù)埋鋼管的方案

支座螺栓的施工流程主要是：（1）澆筑支座混凝土，同時(shí)加工預(yù)埋鋼板。（2）埋設(shè)預(yù)埋鋼板的整體框架。（3）初校固定預(yù)埋鋼板。（4）模板支護(hù)。（5）復(fù)測預(yù)埋鋼板。（6）澆筑混凝土。（7）檢查和校正精度。

在預(yù)埋鋼管的安裝中，一個(gè)重要的施工要點(diǎn)就是測量放線。測量放線要依照標(biāo)高控制點(diǎn)、原始軸線的控制點(diǎn)，加密現(xiàn)場軸線與標(biāo)高控制點(diǎn)[4]。之后依照控制線測所放軸線測放出每一個(gè)埋件的中心十字交叉線與至少兩個(gè)標(biāo)高控制點(diǎn)。

3.2 處理支座底支撐面

根據(jù)施工方格網(wǎng)在基礎(chǔ)面上用墨線將縱、橫軸線標(biāo)示在基礎(chǔ)面上，平面軸線及水平標(biāo)高核驗(yàn)合格后，排尺放線，在每根鋼柱相鄰兩側(cè)面上用墨線彈出柱中線。在安裝時(shí)，柱中線與基礎(chǔ)面縱、橫軸線應(yīng)重合。構(gòu)件支座底板與基礎(chǔ)面之間的調(diào)差，首先將墊鐵均布于鋼柱底板下，對(duì)標(biāo)高進(jìn)行初步調(diào)整，待鋼柱就位后，視需要再次加設(shè)墊鐵進(jìn)行調(diào)整。

4 結(jié)語

作為建筑中的一種結(jié)構(gòu)，管桁架為發(fā)展大跨度空間結(jié)構(gòu)提供了保障，能使力和美實(shí)現(xiàn)完美融合。如今，管桁架在大跨度屋面中的應(yīng)用越發(fā)廣泛，其在建筑中發(fā)揮的作用也會(huì)更為積極。

[1]劉揚(yáng). 大跨度管桁架屋面結(jié)構(gòu)安裝施工工藝[J]. 建筑施工, 2013,35(9):810-812.

[2]張忠凱. 大跨度鋼結(jié)構(gòu)管桁架的施工安裝技術(shù)[J]. 建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì),2016(7):00033-00033.

[3]黃凱, 周蘇, 李文. 屋面大跨度空間管桁架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[J]. 冶金設(shè)備管理與維修, 2015, 33(2):69-70.

[4]王志龍. 大跨度屋面管桁架施工技術(shù)研究[J]. 科技資訊, 2016, 14(14):18-19.