北京環(huán)球影城大跨度鋼桁架制作和安裝施工技術(shù)探究

曹文斌 卜科彪 陳文永

摘 要 針對大跨度鋼結(jié)構(gòu)桁架施工難點，通過研究提出鋼構(gòu)件的制作、彎曲、坡口的加工全部在工廠進行，既保證構(gòu)件加工精度又解決了構(gòu)件運輸難題;現(xiàn)場設(shè)臨時組合支撐胎架拼裝平臺，構(gòu)件在拼裝平臺上拼裝成整體結(jié)構(gòu)，減少高空作業(yè)，降低事故風(fēng)險;最后利用雙機抬吊技術(shù)成功將桁架整體吊裝到指定位置，取得了社會效益與經(jīng)濟效益的雙贏。

關(guān)鍵詞 大跨度鋼結(jié)構(gòu)桁架;構(gòu)件制作;胎架;桁架拼裝;雙機抬吊

前言

北京環(huán)球主題公園位于北京市東南，通州新城南部，文化旅游區(qū)范圍之內(nèi)，其中114劇院工程中，采用大跨度鋼結(jié)構(gòu)桁架，最大跨度43.34m，單片桁架最重74.41噸，通過運用本技術(shù)在施工中節(jié)省了工期，保證了質(zhì)量，創(chuàng)造了良好的社會和經(jīng)濟效益。

1施工工藝流程

加工廠預(yù)拼裝→構(gòu)件進場→構(gòu)件精度復(fù)測→地面放線→胎架定位拼裝→桁架拼裝焊接→檢測及補漆作業(yè)→雙機抬吊桁架吊裝→桁架測量校正→桁架焊接固定→卸載前檢查及檢測→整體多級卸載→拆除臨時組合支撐胎架。

2施工要點

2.1 構(gòu)件進場與復(fù)測

鋼構(gòu)件的制作、彎曲、坡口的加工全部在工廠進行[1]，既保證構(gòu)件加工精度又解決了構(gòu)件運輸?shù)碾y題，節(jié)約成本。成品構(gòu)件要有質(zhì)量合格證，并按規(guī)定進行規(guī)格、尺寸以及外觀等項目檢查驗收。對于超差或變形的構(gòu)件應(yīng)進行修理和矯正。構(gòu)件的矯正可采用火焰矯正的方法進行，火焰矯正的加熱溫度應(yīng)根據(jù)鋼材性能選定，但不得超過900℃，在加熱矯正后應(yīng)緩慢冷卻。

2.2 拼裝胎架的制作與測量

拼裝胎架的制作應(yīng)根據(jù)設(shè)計施工圖紙進行，本項目中胎架支設(shè)在114場內(nèi)桁架下方，標(biāo)高為-2.500的靜壓箱底板上。胎架高度為1m，胎架柱采用工字鋼I18，縱向梁為連續(xù)梁，尺寸為I25a，橫向梁均為接梁，尺寸為I18.材質(zhì)均為Q235B。通過和周圍結(jié)構(gòu)柱相連，滿足胎架的整體穩(wěn)定性。

2.3 桁架的拼裝作業(yè)要點

（1）在拼裝前，拼裝人員必須熟悉施工圖、制作拼裝工藝及有關(guān)技術(shù)文件的要求，并檢查零部件的外觀、材質(zhì)、規(guī)格、數(shù)量及胎架模板的位置、角度等情況，復(fù)測無誤后方可施工。

（2）拼裝焊縫的連接接觸面及沿邊緣30～50mm范圍內(nèi)的鐵銹、毛刺、污垢等必須在拼裝前清除干凈。

（3）拼裝時，因桁架整體跨度大，整體結(jié)構(gòu)較柔，拼裝時在桁架上下弦桿設(shè)置監(jiān)測測量點，利用全站儀全程監(jiān)控，保證整體桁架的連接節(jié)點的空間定位準(zhǔn)確。

（4）胎架在使用前要有專檢人員進行復(fù)核，發(fā)現(xiàn)變形或偏差應(yīng)及時進行糾正。

2.4 桁架雙機抬吊

（1）“雙機抬吊技術(shù)”要根據(jù)現(xiàn)場實際情況，經(jīng)過嚴(yán)格縝密的計算，選擇經(jīng)濟合理并滿足吊裝需求的吊裝設(shè)備，在吊裝前應(yīng)對機械設(shè)備進行保養(yǎng)及檢查，不可讓機械設(shè)備帶病作業(yè)或超期作業(yè)。

（2）大跨度桁架因其跨度大，所以往往整榀桁架的柔性較高，吊裝時必須事前計劃好吊車的站位及行走路線，不可盲目起吊，避免2次吊裝對桁架整體的精度造成變形或偏位。

本項目中屋面桁架T1重74.4t，采用雙機起吊的方式，按照吊裝規(guī)程每臺吊車載荷不能超過額定載荷的75%，得到需要的額定起重載荷為74.4/0.75/2×1.3=64.5t。選用500噸汽車吊，幅度為22米，臂長為42.1米，起重量為67噸，滿足吊裝的要求。

（3）吊索選擇。用6×37+1鋼絲繩制作成8股頭吊索，在吊索與桁架桿件接觸部位加設(shè)圓弧形護角，屋面桁架采用2臺起重機起吊，桁架最重74.4t，單車負載37.2t，選用4根吊索吊裝，吊索與鉛垂線夾角為30°，對應(yīng)的吊索拉力為0.58×37.2/2=10.8t

按照公式：[P]=P破×φ修∕K計算鋼絲繩的容許拉力，根據(jù)規(guī)范要求作捆綁用時，安全系數(shù)取6，選用6×37+1鋼絲繩時，φ修取0.82，經(jīng)計算選用抗拉強度為1570MPa、直徑40mm鋼芯鋼絲繩時，鋼絲繩的容許拉力[P]為122.2KN（=894×0.82∕6）=12.22t大于吊索的拉力10.8t，能夠滿足吊要求。

（4）吊耳的設(shè)置及計算。吊耳厚度為25mm，長度為200mm，高度為200mm，孔洞大小D50。頂部凈間距65mm，F(xiàn)y=74.4×1.3/4=24.18t，F(xiàn)x=Fy×tan30°=14t，吊耳自身強度滿足吊裝荷載下的應(yīng)力要求。

（5）桁架落位時，要待桁架穩(wěn)定后再緩慢落鉤，桁架停穩(wěn)后不可以完全松鉤，應(yīng)及時進行全程監(jiān)控測量校正。待位置校正正確后，將桁架結(jié)構(gòu)連接端進行焊接固定牢固，吊車松鉤，再進行附屬連桿安裝。

2.5 桁架的卸載和監(jiān)測

（1）鋼桁架監(jiān)測。鋼桁架整體吊裝前后的起拱和同步性監(jiān)測;整體桁架設(shè)計起拱值為L（兩端剛接時，L=Lo/900;兩端鉸接時，L=Lo/600;Lo為梁軸線跨度），吊裝前測量桁架體拼裝值;桁架體離地后測量其離地值;桁架體吊裝到位后，測量其對位置;焊接完成后，再測量其焊接完成后的撓度值;并做好記錄。

（2）吊索監(jiān)測。吊索的垂直受力監(jiān)測：鋼桁架離開支撐點后單吊點受力標(biāo)準(zhǔn)值為監(jiān)測基準(zhǔn)值，提升過程中單吊點受力值允許偏差為±20%，吊車實時反饋受力數(shù)據(jù)，每隔1h監(jiān)測一次，并做好記錄。

（3）鋼桁架整體解鉤卸載前的監(jiān)測。待鋼桁架的上下弦桿安裝就位后，上弦桿臨時連接措施就位后，對鋼桁架的起拱值、軸線定位、標(biāo)高、垂直度進行監(jiān)測，符合設(shè)計及規(guī)范要求后再進行鋼桁架的整體解鉤卸載。

3結(jié)束語

北京環(huán)球影城主題公園項目采用多項新技術(shù)、新工藝，解決了多項施工技術(shù)難題。采用的大跨度鋼結(jié)構(gòu)桁架制作和安裝施工關(guān)鍵技術(shù)，解決了大型構(gòu)件運輸、拼裝和安裝等施工難題，避免了采用搭設(shè)滿堂腳手架的傳統(tǒng)施工工藝，節(jié)省工期，減少高空作業(yè)的資源投入，為今后類似工程施工積累了寶貴的成功經(jīng)驗，取得了社會效益與經(jīng)濟效益的雙贏。

參考文獻

[1] 沈祖炎，黃文忠，沈德洪.鋼結(jié)構(gòu)制作安裝手冊[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2011.

作者簡介

曹文斌（1986-），男，河北張家口人;畢業(yè)院校：河南理工大學(xué)，專業(yè)：結(jié)構(gòu)工程，學(xué)歷：碩士研究生，職稱：工程師;現(xiàn)就職單位：中國京冶工程技術(shù)有限公司，研究方向：結(jié)構(gòu)工程。