大跨度鋼桁架結(jié)構(gòu)分段吊裝技術(shù)研究

戚懷龍 張鳳龍 高友誼

一般來說，在大跨度鋼桁架施工時(shí)，有以下幾種施工方法：高空進(jìn)行散裝、通過液壓進(jìn)行整體提升以及分段進(jìn)行吊裝等。分段吊裝相比其他方法操作起來更加容易，也更加安全，工期也能得到保障，吊裝機(jī)也可以租用，所以在進(jìn)行跨度比較大的鋼桁架施工時(shí)，首先考慮的方法就是分段吊裝，在此技術(shù)上進(jìn)行研究具有較大的實(shí)際意義[1]。

1.拼接方法

1.1 大跨度鋼桁架拼接要求

在施工過程中，想要大跨度鋼桁架順利拼接，可以在出廠之前就進(jìn)行預(yù)先的拼裝，主要是先對(duì)鋼桁架進(jìn)行平面的拼裝，對(duì)應(yīng)地貼上編號(hào)，然后再進(jìn)行運(yùn)輸。在進(jìn)行拼接時(shí)，有以下幾點(diǎn)要求:

（1）首先要做到的就是質(zhì)量過關(guān)，在出廠之前，要嚴(yán)格對(duì)鋼架的質(zhì)量進(jìn)行檢查，如果有問題及時(shí)解決，運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)以后需有序地?cái)[放。

（2）在拼裝時(shí)，地面一定要平整，這樣才能保證鋼桁架不會(huì)受到其他影響而變形。

（3）在進(jìn)行組裝時(shí)，要對(duì)編號(hào)進(jìn)行檢查，查看所用的材料、鋼架的尺寸以及運(yùn)輸過來的數(shù)量是不是和預(yù)先設(shè)計(jì)的一樣，確保無誤以后才能夠開始組裝。

（4）在拼裝的過程中，所使用的工具也要進(jìn)行嚴(yán)格的檢查，一切都準(zhǔn)備就緒，才能夠使用。

（5）拼裝的工具要具有一定的精確性和堅(jiān)硬程度，都要經(jīng)過嚴(yán)格的檢查和驗(yàn)收。

（6）在進(jìn)行拼裝的過程中，一定要嚴(yán)格按照預(yù)先設(shè)計(jì)的流程來進(jìn)行，對(duì)構(gòu)件的兩端要進(jìn)行處理。比如，在進(jìn)行焊縫工作時(shí)，要將材料兩端的污漬以及水分擦干凈，才能繼續(xù)完成。

（7）在拼接完成以后，肯定有一部分無法對(duì)其進(jìn)行涂裝，所以這部分應(yīng)該在拼裝之前就進(jìn)行除銹，并涂上油漆。

1.2 大跨度鋼桁架兩種拼裝方法

（1）平拼拼裝法。這種方法的特點(diǎn)就是要求拼裝的地面堅(jiān)固且平整，可以使用鋼臺(tái)架平臺(tái)，也可以使用枕木支墩平臺(tái)。不能因?yàn)橹亓窟^重導(dǎo)致平臺(tái)塌陷，這樣會(huì)使拼裝工作不能完整的進(jìn)行?？梢栽谄脚_(tái)上進(jìn)行固定，放一些鋼擋板，也可以放一些定位角鋼等等。通過這些方式將構(gòu)件平穩(wěn)緩慢地放到平臺(tái)上。拼接的接縫之間安裝上螺栓，正確的計(jì)算之間的跨距，然后安裝上連接的角鋼，這樣可以將每一個(gè)工具都卡緊，在進(jìn)行焊接的過程中，一定要保證對(duì)稱性。焊接完一側(cè)后立刻進(jìn)行檢查，然后再對(duì)其進(jìn)行加固，再通過同樣的方式對(duì)另外一側(cè)進(jìn)行焊接。

（2）立拼拼裝法。這種方法是利用萬向調(diào)節(jié)墩來對(duì)鋼桁架進(jìn)行拼接，首先找準(zhǔn)要定位的地方，然后在這個(gè)地方做好標(biāo)記，接下來再利用吊車使用分段吊裝法，把每一個(gè)鋼桁架都放到指定的位置，然后再逐步進(jìn)行調(diào)整，使之與之前的標(biāo)記漸漸吻合。同時(shí)還要滿足每一個(gè)鋼桁架之間的跨距，對(duì)其進(jìn)行固定，然后再進(jìn)行焊接，一直重復(fù)這樣的工作，直到達(dá)到要求為止[2]。

2.結(jié)構(gòu)的分段

一般來說，鋼桁架的整體結(jié)構(gòu)劃分除了要考慮它本身以外，也要符合重機(jī)自身的能力，綁扎的時(shí)候每一個(gè)固定的位置還有每一個(gè)分段之間的影響來進(jìn)行充分考慮它的可行性、穩(wěn)定性和安全性。

2.1 結(jié)構(gòu)的分段方法

吊裝的分段主要有以下幾種方法：

（1）弦桿上弦節(jié)點(diǎn)網(wǎng)格由兩個(gè)上和下弦桿(或通常簡(jiǎn)稱為上下弦桿)和兩個(gè)縱向斜腹桿下弦桿件連接組成,各上和下弦桿件相互連接非常緊靠,可在上下桿桿件和弦桿的兩個(gè)上弦節(jié)點(diǎn)連接處分別進(jìn)行展開。此法多用于正放四角錐鋼桁架,如圖1 所示。

圖1 正放四角錐網(wǎng)架

（2）弦桿連接網(wǎng)格由上下弦桿、斜橫豎向背杠腹桿和上下和斜豎向腹桿等弦桿件共同組成,各個(gè)上下弦桿件相互連接非常緊靠,可在上下和斜豎向腹杠弦桿的各個(gè)縱向節(jié)點(diǎn)連接處分別進(jìn)行展開。此法多用于斜放四角錐鋼桁架,如圖2 所示。

圖2 斜放四角錐網(wǎng)架

（3）腹桿節(jié)點(diǎn)網(wǎng)格由上下兩個(gè)同向杠杠腹桿、斜同向腹桿和其他不同的豎向杠杠腹桿四大部分相鄰的節(jié)點(diǎn)共同組成,同向杠杠斜桿對(duì)每個(gè)腹桿逐一進(jìn)行分段相鄰的布置,可以將兩端相鄰的兩個(gè)橫向杠杠腹桿連接節(jié)點(diǎn)相鄰的地方逐一進(jìn)行相鄰展開,分段之間一般采用隔空一節(jié)間。該節(jié)間在結(jié)構(gòu)桁架上進(jìn)行了分段吊裝后再將其放置于結(jié)構(gòu)單元架上高空散裝，此法多數(shù)適用于兩向正交正向傾斜吊放等桁架結(jié)構(gòu)上的鋼桁如鋼筋混凝土框結(jié)構(gòu)，如圖3 所示。

圖3 兩向正交正放網(wǎng)架

3.鋼桁架吊高的計(jì)算與分析

3.1 起吊高度的選擇原則

對(duì)于大空間跨度和小空間結(jié)構(gòu)物在施工過程中的每個(gè)桁架起掛單元進(jìn)行吊裝,起吊位置高度的不同,會(huì)給單元吊裝過程中的整個(gè)桁架單元帶來不同的起吊結(jié)果：

（1）起吊高度過高,所需要使用的桁架吊索長(zhǎng)度會(huì)很長(zhǎng),吊裝進(jìn)行過程當(dāng)中的整個(gè)桁架起吊單元容易受到水和風(fēng)的壓力影響導(dǎo)致擺動(dòng)較大,而且如果沒有受到桁架起重機(jī)械的桁架升高高度極限值的限制,無法完全確保整個(gè)桁架起吊單元能夠安放到已經(jīng)設(shè)計(jì)好的位置。

（2）起吊高度要求過低,吊索之間所能造成的擺動(dòng)角度很大,容易造成繩索索體受力過大,對(duì)桁架吊索的長(zhǎng)度要求很高,而且由于繩索的過度加大索體受力也會(huì)造成對(duì)水平面的分力很大,這樣會(huì)容易使得整個(gè)橫梁框架上的局部單元桿件上的內(nèi)力強(qiáng)度過大,使得整個(gè)桁架單元發(fā)生對(duì)水平面外力的屈曲。

3.2 吊點(diǎn)設(shè)置的原則和方法

在對(duì)鋼桁架的結(jié)構(gòu)吊裝進(jìn)行確定時(shí)，對(duì)于起重機(jī)進(jìn)行吊裝的位置，以及在吊裝時(shí)，空間是怎樣分布、安排的，這是在工作過程中必須充分考慮的問題。在對(duì)安裝進(jìn)行選擇還有在對(duì)整個(gè)空間進(jìn)行布置時(shí)，一定要確保在鋼桁架被起重機(jī)吊起來時(shí)，它們不會(huì)發(fā)生變形，這樣的位置就是最合適的，其主要考慮以下兩點(diǎn)：

（1）桁架吊具的起點(diǎn)位置應(yīng)該是在整個(gè)桁架固定的重心之上,這樣桁架在起吊后才能夠輕易地出現(xiàn)由于頭重腳較輕引起的傾覆。

（2）吊點(diǎn)不能太接近地面,否則很容易造成拼接桁架兩端的吊點(diǎn)發(fā)生變形,這樣可能直接造成桁架兩端在拼接整個(gè)過程中都無法連接到位。

4.結(jié)語

我國目前采用桁架分段方式吊裝的大跨度鋼桁架結(jié)構(gòu)越來越多,其結(jié)構(gòu)造型愈來愈復(fù)雜,施工難度也越來越大。分段立式吊裝施工技術(shù)目前作為最通用的一種施工吊裝技術(shù)，仍然缺乏經(jīng)驗(yàn)總結(jié)和進(jìn)一步的理論探討,大跨度鋼桁架結(jié)構(gòu)分段立式吊裝技術(shù)施工工藝的廣泛應(yīng)用最大化地實(shí)現(xiàn)了工程設(shè)計(jì)的總體意圖、保障了工程的工期、節(jié)省了相應(yīng)的費(fèi)用,使鋼結(jié)構(gòu)及整個(gè)混凝土主體結(jié)構(gòu)的質(zhì)量得到了保證,取得了良好的社會(huì)及經(jīng)濟(jì)效益。本文通過重點(diǎn)分析探討其施工工藝,為以后類似的工程提供一定的參考。