大跨度鋼桁架分段吊裝施工技術(shù)

張斌

摘要：大跨度鋼桁架體系在我國實(shí)際工程中廣泛應(yīng)用，其中高速鐵路車站及其附屬建筑屋蓋運(yùn)用得最多，本文就簡要介紹了其技術(shù)的主要構(gòu)成及一項(xiàng)高鐵車站實(shí)施案例，為相關(guān)工作者提供技術(shù)案例依據(jù)。

關(guān)鍵詞：分段吊裝技術(shù);大跨度鋼桁架;施工;車站臺(tái)施工

引言

進(jìn)入21世紀(jì)以來，我們現(xiàn)代高速鐵路建設(shè)得到了快速發(fā)展，與之相關(guān)的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)也得到了蓬勃發(fā)展，這些基礎(chǔ)建設(shè)涵括了鐵路車站、站臺(tái)、相關(guān)服務(wù)設(shè)施等。這些建構(gòu)結(jié)構(gòu)通常需要達(dá)到結(jié)構(gòu)足夠輕、跨度足夠大才能滿足鐵路運(yùn)輸?shù)奶厥庑裕趯?shí)際施工中由此多采用輕型鋼結(jié)構(gòu)屋蓋作為主體結(jié)構(gòu)，而鋼桁架量搭建的主體結(jié)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)輕便、布置靈活特點(diǎn)，能很輕易實(shí)現(xiàn)大跨度屋蓋設(shè)計(jì)。

一、 施工案例

施工項(xiàng)目位于北京市延慶區(qū)，位于延慶站及京張鐵路延慶支線北側(cè)，項(xiàng)目名稱：延慶綜合交通服務(wù)中心，項(xiàng)目總面積為14951.14㎡，地下面積為5243.71㎡，地上面積為9707.43㎡。屋蓋應(yīng)用鋼桁架形式，站房主體應(yīng)用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，分叉立柱應(yīng)用鋼管混凝土截面，圓領(lǐng)鋼管焊接拼接形成上部桁架，以上部桁架作為分段預(yù)制構(gòu)件，實(shí)現(xiàn)工程分階段分場地完成[2]。

鋼桁架在生產(chǎn)實(shí)踐中，首先通過預(yù)制鋼桁架然后進(jìn)行分段吊裝連接，形成的整體結(jié)構(gòu)再應(yīng)用在大跨度屋蓋中。在實(shí)際施工中主要的核心問題在于吊裝順序、位移和應(yīng)力控制，只有將這些問題合理配置，才能保證工程實(shí)施。

鋼桁架屋蓋結(jié)構(gòu)包括平行布置三榀鋼桁架，桁架間距為10.5m。桁架設(shè)計(jì)應(yīng)用三跨布置方式，3跨跨度為18.6、39.9、18.6。

二、 施工難點(diǎn)

1. 桿件加工與空間定位。桿件加工對溫度有一定的要求，焊接前低溫的情況下采用電或者火對構(gòu)件進(jìn)行預(yù)熱，焊接后冷卻后使用，保障施工質(zhì)量。施工中利用BIM技術(shù)做空間模擬定位，確保施工中桿件的長度以及寬度等，確保施工的準(zhǔn)確率。

2. 桁架拼接。屋蓋鋼由各種類型的桁架組成，通常情況下，桁架采用分段吊裝，一般將材料拿到屋蓋進(jìn)行拼裝，節(jié)省人力與時(shí)間，剩余材料通過裝載車?yán)故┕がF(xiàn)場，在施工現(xiàn)場進(jìn)行拼裝，然后投入施工中進(jìn)行使用。

3. 桁架吊裝。桁架吊裝首先將拼裝好的桁架按照一定的軸線通過吊車拼裝與胎架上，其次是將下弦桿用吊車拼裝在主桁架上，然后在主桁架另一側(cè)拼裝下弦桿間腹桿，最后，主桁架拼裝完成后進(jìn)行復(fù)核、檢測，整個(gè)施工流程具有一定的技術(shù)含量。

4. 桁架焊接與焊縫處理。桁架焊接是按照一定的規(guī)律性進(jìn)行焊接，先將桁架分段調(diào)整后，進(jìn)行定位焊接，在焊接時(shí)要用到相關(guān)的輔助工具，對桁架進(jìn)行多次分層焊接，在焊接的過程中注意溫度的變化，一旦焊接的材料冷卻后，要進(jìn)行預(yù)熱后再焊接，保障桁架的焊接質(zhì)量。

5、檢測。檢測是施工的最后一個(gè)環(huán)節(jié)，也是施工進(jìn)程中及其重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，在這個(gè)檢測階段，如果檢測工作不到位，將會(huì)影響后期的施工工程質(zhì)量，因此，要將檢測落實(shí)到每一個(gè)施工環(huán)節(jié)與材料的檢查上，確保整個(gè)施工質(zhì)量有保障，施工可以順利完成。

三、 技術(shù)支持

1. 工法特點(diǎn)。目前主要吊裝方法有高空散裝法、整體滑移吊裝法以及分段吊裝法，其中分段吊裝施工技術(shù)與其他的技術(shù)方法相比具有施工簡潔、方便、安全、工期短、工程質(zhì)量容易保證、施工費(fèi)用低的特點(diǎn)。分段吊裝施工技術(shù)的鋼桁架材料都在工廠內(nèi)實(shí)現(xiàn)，拼裝后在現(xiàn)場實(shí)施制作，可保證尺寸精度要求，大幅度節(jié)省工期。[1]

2. 工藝流程圖

編制分段吊裝施工方案-零部件加工制作-現(xiàn)場拼裝-吊點(diǎn)選擇及綁扎方法確定-吊裝-連接

3. 吊裝方案

3.1吊裝前準(zhǔn)備工作。主要核對各預(yù)購件是否達(dá)到施工要求，例如各頂柱、埋件的軸線尺寸，標(biāo)高尺寸，以及混凝土構(gòu)件的強(qiáng)度，必須達(dá)到規(guī)定的設(shè)計(jì)強(qiáng)度才能進(jìn)行構(gòu)件吊裝。

3.2主桁架分段。桁架吊裝過程中分為四段進(jìn)行分布吊裝，四段長度分別為：21.165米、18.750米、19.200米、23.397米。鋼桁架梁截面形成三角桁架形式，上弦桿和上弦綴桿施工利用方鋼管，下弦桿和豎向綴桿利用圓鋼管，通過焊接連接方式形成整體部件。[3]

3.3吊點(diǎn)分布情況。為了保證鋼桁架的承重要求，主桁架梁位置通過搭設(shè)滿堂紅承插型盤扣式鋼管支架腳手架作為臨時(shí)支架，在主桁架對接安裝位置搭設(shè)操作平臺(tái)。在平板汽車將分段的主桁架倒運(yùn)到260T汽車吊站位附近做臨時(shí)支撐固定。通過四點(diǎn)綁扎法吊裝主桁架，在綁扎過程中，要做到兩邊吊索長度一致，吊點(diǎn)綁扎牢固可靠，吊點(diǎn)位置準(zhǔn)確、對稱。

在吊點(diǎn)之前需要對每根吊索的長度進(jìn)行模擬計(jì)算，確定一個(gè)能使得四個(gè)吊點(diǎn)受力均勻的吊索長度。施工中也在四根吊索下端外側(cè)外掛10t倒鏈，可以在特殊情況下通過倒鏈調(diào)節(jié)吊索長度，以達(dá)到四個(gè)吊點(diǎn)均勻受力。

3.4主桁架吊裝順序。主桁架安裝通過分段吊裝、設(shè)臨時(shí)支撐、空中對接組裝方法，實(shí)現(xiàn)高空原位單元安裝，具體施工順序：將結(jié)構(gòu)合理分段，分成不同施工段，將各施工段內(nèi)結(jié)構(gòu)分成吊裝單位，在地面實(shí)現(xiàn)構(gòu)件和節(jié)點(diǎn)形成吊裝單元，根據(jù)各分段具體情況在每個(gè)分段設(shè)置施工支撐體系，施工中通過吊起支撐單元進(jìn)行桿件補(bǔ)裝，在最后整個(gè)完整結(jié)構(gòu)體系完成后進(jìn)行卸載作業(yè)。屋蓋桁架梁預(yù)起拱值C、E軸桁架預(yù)起拱值20mm，D軸桁架預(yù)起拱值80mm，屋蓋結(jié)構(gòu)合攏溫度需在15℃-20℃。具體桁架吊裝順序：首先第一段桁架一端與樹杈支座銷軸直接連接，另一端與樹杈柱支座銷軸連接，然后將第二段桁架安裝在滿堂紅承重腳手架，并與第一段桁架量連接，另外一段單獨(dú)連接滿堂紅腳手架，再將第三段桁架安裝在滿堂紅腳手架上，通過連接第二段桁架梁，另一端連接滿堂紅腳手架。最后的第四段桁架安裝時(shí)其一端與樹杈柱支座銷軸連接，另外一端樹杈柱支座銷軸與第三段桁架梁連接。

3.5鋼桁架結(jié)構(gòu)卸載方案。在主體結(jié)構(gòu)完成構(gòu)建后，安裝焊接鋼梁，待桁架間鋼次梁全部定位焊接完成，達(dá)到穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)體系檢驗(yàn)合格后就開始準(zhǔn)備卸載，鋼桁架卸載對于整個(gè)施工過程是重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，卸載過程中屋蓋桁架緩慢協(xié)同受力，鋼桁架結(jié)構(gòu)發(fā)生了應(yīng)力重分布，最終將達(dá)到設(shè)計(jì)狀態(tài)，卸載過程應(yīng)從中間向兩邊，中心對稱原則進(jìn)行，通過采用分組、分階段按比例下降法拆除臨時(shí)支撐點(diǎn)能有效防止了個(gè)別支撐點(diǎn)受力過多，另外一方面通過千斤頂可調(diào)節(jié)支撐點(diǎn)多次循環(huán)微量下降實(shí)現(xiàn)“荷載平衡轉(zhuǎn)移”。

四、結(jié)語

大跨度鋼桁架分段吊裝施工技術(shù)在工程實(shí)施中能保證主體結(jié)構(gòu)的質(zhì)量、工期和造價(jià)，工程按期交付使用，為工程建設(shè)事業(yè)作出了貢獻(xiàn)，取得了良好的社會(huì)效益。

參考文獻(xiàn)：

[1]戴志杰.大型屋面鋼結(jié)構(gòu)吊裝施工技術(shù)研究[J].建筑施工，2019，41（03）：437-438+442

[2]楊鵬.延慶綜合交通服務(wù)中心大跨度鋼桁架分段吊裝施工技術(shù)[J].施工技術(shù)，2020，49（10）：50-52.

[3]邵偉.大跨度鋼管桁架分塊吊裝施工技術(shù)[J].價(jià)值工程，2019，38（17）：145-147.

（作者單位：安徽省工業(yè)設(shè)備安裝有限公司）