大重量劇院舞臺(tái)屋面型鋼井字梁安裝技術(shù)研究與應(yīng)用

張海云

（山西建筑工程集團(tuán)有限公司，山西 太原 030006）

忻州藝術(shù)中心“大劇院?群眾藝術(shù)館”大劇場(chǎng)舞臺(tái)上方屋面采用型鋼井字梁及鋼骨梁相結(jié)合的設(shè)計(jì)方案。鋼骨梁分布在舞臺(tái)四周，總共18 支，規(guī)格為H1700×300×25×40，長度為17.83m，單件重量約12.9t；舞臺(tái)中間為型鋼井字鋼梁共79 支，主次鋼梁規(guī)格均為H1600×500×40×60，長度為24.2m，單件重量為27.44t，吊裝總重量為602.74t，井字梁安裝標(biāo)高均為40.8m。由于舞臺(tái)處于結(jié)構(gòu)的中心位置，根據(jù)工程結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，4 臺(tái)塔式起重機(jī)只能布置在裙樓的四個(gè)采光井處，無法布置在大小劇場(chǎng)的核心筒內(nèi)，且型鋼井字梁的單件重量較大，使用塔式起重機(jī)無法滿足吊裝要求，只能采用履帶式起重機(jī)進(jìn)行吊裝完成。

1 工程施工的主要難點(diǎn)及特點(diǎn)

1） 塔式起重機(jī)平面布置難。由于舞臺(tái)處于結(jié)構(gòu)的中心位置，根據(jù)工程結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，4 臺(tái)塔式起重機(jī)只能布置在裙樓的四個(gè)采光井處，無法布置在大小劇場(chǎng)的核心筒內(nèi)，且型鋼井字梁的單件重量較大，使用塔式起重機(jī)無法滿足吊裝要求，只能采用履帶式起重機(jī)進(jìn)行吊裝。

2） 施工機(jī)具選擇難。根據(jù)型鋼井字梁?jiǎn)渭亓看?、總體數(shù)量多的特點(diǎn)，合理選擇施工機(jī)具，采用中聯(lián)浦沅450 型液壓履帶起重機(jī)，在滿足施工作業(yè)要求的同時(shí)，節(jié)約成本。

3） 履帶起重機(jī)站位選擇難。劇場(chǎng)舞臺(tái)屋面位于建筑物的中心部位，為方便吊裝作業(yè)，選擇在距離施工作業(yè)地點(diǎn)最近的西南側(cè)裙房處布置起重設(shè)備，減少吊裝距離，降低吊裝費(fèi)用，但吊機(jī)站位部分需甩項(xiàng)施工，形成較多施工縫，給后期施工帶來較多質(zhì)量隱患。

4） 型鋼井字梁安裝順序難。型鋼井字梁安裝高度為40.8m，為確保施工安全，先安裝舞臺(tái)上方周邊的型鋼井字梁，使其形成一個(gè)封閉的整體之后，再按照先主梁、后次梁的順序安裝中間部分的型鋼井字梁。

2 施工工藝技術(shù)

2.1 工藝原理

通過計(jì)算，確定吊裝機(jī)具及停放的位置，根據(jù)井字梁屋面的受力狀況，先安裝周邊的型鋼井字梁使其形成一個(gè)封閉的整體，之后綁扎鋼筋并支設(shè)模板、分層澆筑混凝土；待混凝土強(qiáng)度達(dá)到100%之后，再按照先主梁、后次梁的順序安裝中間位置的型鋼井字梁并使用二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊進(jìn)行焊接；經(jīng)超聲波無損探傷檢測(cè)合格后，鋪設(shè)樓層板并澆筑屋面混凝土。

2.2 施工工藝流程

2.3 操作要點(diǎn)

1） 吊裝機(jī)具選擇，本工程的構(gòu)件屬于大型構(gòu)件（重量、長度、高度都為超大構(gòu)件），且四周都有在施建筑物，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況并結(jié)合鋼梁的最大重量、以及最不利處鋼梁與吊車水平距離等因素綜合考慮分析，40.8m 處鋼梁安裝采用中聯(lián)浦沅450 型液壓履帶起重機(jī)。

2） 吊裝機(jī)具確定，本工程鋼梁就位標(biāo)高40.8m，從起重機(jī)吊臂回轉(zhuǎn)中心到最遠(yuǎn)鋼梁的距離為65 m，根據(jù)QUY450 履帶吊工況參數(shù)表，起重機(jī)主臂長48m，副臂72 m，幅度68m，起重重量為34.5t，而40.8m 單件最大重量構(gòu)件為27.44t，安全系數(shù)為1.25，40.8 m 處的鋼梁采用450 型液壓履帶起重機(jī)安全可靠，鋼絲繩采用φ36.5mm。

3） 周邊型鋼混凝土井字梁安裝，①安裝概況：利用450t 液壓履帶起重機(jī)進(jìn)行安裝，規(guī)格為：H1700×300×25×40的混凝土包梁共12 支。其中單根最大長度為17.83m，單件重量約12.9t。規(guī)格為：H600×100×14×16 的混凝土包梁共6 支，其中單根最大長度為15.4m，單件大重量約1.532t；②安裝順序：15#→18#→13#→16#，其次再安裝1→2#、5→6#、7→8#、11→12#，使其形成封閉穩(wěn)定的空間體系，為下一步安裝中間井字鋼梁創(chuàng)造條件。

40.8m 處混凝土包梁布置圖

4） 鋼筋綁扎，①鋼筋的安裝位置應(yīng)準(zhǔn)確，防止鋼筋與型鋼穿鋼筋孔的位置出現(xiàn)偏差錯(cuò)位； ②在梁柱接頭處等混凝土不易充分填滿處，要仔細(xì)進(jìn)行澆筑和搗實(shí)；③型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)梁鋼筋綁扎，首先安裝主筋，再套箍筋。柱鋼筋則安裝箍筋，再安裝主筋，提高了鋼筋綁扎速度。

5） 模板安裝，①主龍骨采用70×70mm ，木方間距100mm，柱箍采用10#方鋼間距400mm，用Φ14 螺栓對(duì)穿拉緊鎖緊模板，槽鋼柱箍兩個(gè)一組，雙向設(shè)置；②型鋼梁周邊、兩側(cè)及高支模范圍內(nèi)，隔6 排支架立桿均設(shè)豎向剪刀撐，剪刀撐應(yīng)由底至頂連續(xù)設(shè)置，斜桿與地面傾角為45°至60°，并與地面頂緊，剪刀撐與鋼管立桿有效連接，剪刀斜撐搭接長度不少于1000㎜，采用不少于3 個(gè)旋轉(zhuǎn)扣件固定，剪刀斜撐端頭伸出扣件邊緣長度不應(yīng)少于100㎜。梁底范圍中間位置設(shè)置一道水平剪刀撐。

6） 混凝土分層澆筑，①混凝土澆筑前施工現(xiàn)場(chǎng)做好各種準(zhǔn)備工作，如泵車的位置，商品混凝土的質(zhì)量控制及對(duì)操作工人的交底等；②為便于混凝土澆注，模板安裝宜設(shè)置澆搗口，以便于混凝土澆筑；③混凝土澆筑時(shí)采用分層澆筑，每層混凝土澆筑厚度不超過300mm；④混凝土均采用插入式振搗器振搗跟人工配合振搗，振搗厚度不得大于振搗棒的長度?；炷恋恼駬v采用隨澆隨振搗，振搗棒垂直插入混凝土，插入到下層尚未初凝的混凝土中約50～100mm，以使上下層互相結(jié)合；操作時(shí)要做到快插慢拔，如插入速度慢會(huì)先將表面混凝土振搗密實(shí)，導(dǎo)致與下部混凝土發(fā)生分層離析現(xiàn)象；如拔出速度過快，混凝土來不及填補(bǔ)而在振搗器抽出的位置形成空洞。振搗器的插點(diǎn)要均勻排列，排列方式采用行列式和交錯(cuò)式兩種，由施工人員靈活掌握。插點(diǎn)間距不超過30cm，振搗器距模板應(yīng)大于20cm；用振搗器振搗時(shí)應(yīng)避免碰振鋼筋、模板、吊環(huán)及預(yù)埋件。在分層澆筑混凝土過程中，澆筑首層混凝土?xí)r注意不要將振搗器插到已經(jīng)澆筑并初凝的混凝土上。

7） 主梁安裝，混凝土包梁澆筑混凝土完畢并且混凝土強(qiáng)度達(dá)到100%以后，方可進(jìn)行中間部分主梁的安裝。

主鋼梁（H1600×500×40×60） 長度24.2m，單件重量為：27.44t，共9 支。井字鋼梁安裝先主鋼梁后次鋼梁，主鋼梁安裝從中間向兩邊依次對(duì)稱進(jìn)行安裝。

安裝順序：GL5→GL4、GL6→CL5、CL6→GL3、GL7→CL4、 CL7 →GL2、 GL8 →CL3、 CL8 →GL1、 GL9 →CL1、CL10→CL11、CL12

40.8m 處井字鋼梁布置圖

8） 次 梁 安 裝，次 鋼 梁（H1600×500×40×60） 長 度2.755m，單件重量為：2.74t，共70 支。

每兩榀主鋼梁安裝完后，及時(shí)安裝次梁，次梁依次從中間向兩邊對(duì)稱安裝，直至標(biāo)高為40.8m 處的主、次鋼梁全部安裝完畢。

9） 鋪設(shè)樓承板，①樓承板的制作，壓型金屬板成型后，其基板不應(yīng)有裂紋；成型后表面應(yīng)干凈，不應(yīng)有明顯的凹凸和皺褶；②樓承板的安裝：a.組合樓板中壓型鋼板與主體結(jié)構(gòu)的錨固支撐長度應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求，且不應(yīng)小于50mm；壓型金屬板與主體構(gòu)件在支撐長度內(nèi)接觸緊密，壓型鋼板應(yīng)固定可靠、無松動(dòng)，連接件數(shù)量、間距符合設(shè)計(jì)要求和國家先行有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定；b.對(duì)所有不滿足強(qiáng)度及變形要求的跨度和荷載條件的樓承板需增加支撐。

10） 澆筑屋面混凝土，a.在澆筑混凝土前，對(duì)模板內(nèi)的雜物和鋼筋上的油污等應(yīng)清理干凈。對(duì)模板的縫隙和孔洞應(yīng)堵嚴(yán)，將模板內(nèi)側(cè)澆水濕潤，但不得有積水；b.在混凝土澆筑過程中，應(yīng)派專人進(jìn)行看模，隨時(shí)觀察模板支架、鋼筋、預(yù)埋件和預(yù)留孔洞的情況，當(dāng)發(fā)現(xiàn)有變形、位移時(shí)，應(yīng)停止?jié)仓?，重新進(jìn)行加固調(diào)整后方可繼續(xù)施工;c.混凝土自高處傾落的自由高度，不應(yīng)超過2m。當(dāng)澆筑高度超過2m 時(shí)，應(yīng)采用串筒、溜管使混凝土下落。

3 質(zhì)量保證措施

1） 嚴(yán)格按設(shè)計(jì)圖紙及深化圖紙施工，現(xiàn)行施工規(guī)范、規(guī)則，以及業(yè)主的特殊技術(shù)要求、監(jiān)理工程師現(xiàn)場(chǎng)指示組織施工；2） 加強(qiáng)工序質(zhì)量控制，嚴(yán)格按規(guī)定各工序、各環(huán)節(jié)的操作。對(duì)工序標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行情況作好記錄，使各工序銜接有序并實(shí)現(xiàn)可追溯性；3） 強(qiáng)化工程管理，落實(shí)技術(shù)責(zé)任制，認(rèn)真做好技術(shù)交底，確保交底到施工班組成員；4）做好工程測(cè)量、試驗(yàn)及復(fù)核工作，嚴(yán)格執(zhí)行測(cè)量雙檢和復(fù)核制度，確保各項(xiàng)目符合規(guī)范要求；5） 施工應(yīng)按經(jīng)審批的方案進(jìn)行，方案未經(jīng)審批不得施工；6） 特種作業(yè)人員必須持證上崗，并佩戴安全帽、穿防滑鞋，確保安全防護(hù)用品佩戴齊全，方可進(jìn)行高空作業(yè)；7） 做好對(duì)鋼結(jié)構(gòu)施工過程中的特殊過程控制，確保各項(xiàng)資料齊全，并做好隱蔽驗(yàn)收記錄。

4 安全保證措施

1） 施工前，項(xiàng)目技術(shù)負(fù)責(zé)人要對(duì)施工管理人員及作業(yè)人員進(jìn)行技術(shù)培訓(xùn)及技術(shù)安全交底，并簽訂安全責(zé)任書；2）安裝作業(yè)由分包方設(shè)總指揮一人，統(tǒng)一指揮其作業(yè)前的協(xié)調(diào)并指揮信號(hào)；3） 安裝作業(yè)前要對(duì)輔助起重機(jī)的性能進(jìn)行試驗(yàn)，確保其性能良好，確認(rèn)其支腿位置的堅(jiān)固；4） 每一分解部件安裝作業(yè)前，要對(duì)吊車部位、吊掛鋼絲繩、卡環(huán)進(jìn)行全面檢查，確認(rèn)完好無損；5） 吊臂、變幅拉繩全部連接完后，應(yīng)認(rèn)真檢查銷軸、彈簧銷、開口銷是否全部正確安裝，有否遺漏；6） 起重臂抬起前，應(yīng)認(rèn)真檢查四條變幅拉繩是否存在交叉現(xiàn)象；7） 吊臂抬起時(shí)，應(yīng)認(rèn)真檢查吊車變幅制動(dòng)裝置的可靠性；8） 吊臂抬起時(shí)，全部工作人員不得進(jìn)入吊臂下方。

6 結(jié)語

綜上所述，本工程通過前期方案的選擇與優(yōu)化，選擇在距離吊裝作業(yè)位置最近的西南側(cè)裙房處布置450t 履帶式起重機(jī)進(jìn)行吊裝作業(yè)。同時(shí)根據(jù)型鋼井字梁的受力特點(diǎn)，選擇先周邊、后中間，先主梁、后次梁的安裝順序，取得了良好經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。