大型公共建筑鋼結(jié)構(gòu)吊裝施工質(zhì)量控制要點
——以南平市體育中心體育場項目為例

徐 燾

（南平市武夷新區(qū)建設發(fā)展有限公司，福建 建陽 354200）

0 引言

體育場館基本為大型鋼結(jié)構(gòu)建筑，施工重點有鋼結(jié)構(gòu)吊裝、鋼結(jié)構(gòu)拼接、鋼結(jié)構(gòu)焊接等。體育場館等大型公共建筑鋼結(jié)構(gòu)單根構(gòu)件重量高達30t，吊裝施工過程中面臨結(jié)構(gòu)失穩(wěn)變形，導致吊裝安全等諸多難點問題。本文結(jié)合南平市體育中心體育場鋼結(jié)構(gòu)項目，對大型公共建筑鋼結(jié)構(gòu)吊裝施工質(zhì)量控制要點進行分析。

1 工程概況

南平市體育中心體育場鋼結(jié)構(gòu)項目位于南平市建陽區(qū)。建筑占地面積：50445m2，總建筑面積：48702m2，其中建筑物面積：36876m2，鋼罩棚建筑面積：11826 m2。體育場建筑1-3層；室外地坪至屋檐和屋脊的平均高度：39.303m。鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，網(wǎng)罩為空間桁架體系。平面形狀為同心橢圓環(huán)。采用平面管桁架-環(huán)向桁架結(jié)構(gòu)。平面尺寸262m×228m，桁架懸挑跨度24.3m，懸挑上弦中心線標高+39.303m。桁架高度2～4m，節(jié)點形式：相貫節(jié)點/焊接空心球節(jié)點。桁架材料為焊管和無縫鋼管，材質(zhì)均為Q355B。最大管徑Φ560×20。體育場鋼結(jié)構(gòu)軸測圖如圖1所示。

圖1 體育場鋼結(jié)構(gòu)軸測圖

2 工程難點分析

2.1 結(jié)構(gòu)桿件之間連接角度及精度要求高

該工程的專業(yè)性較強，結(jié)構(gòu)桿件之間通過剛接或相貫焊接進行連接，桿件與桿件之間的連接角度及精度要求較高。加工制作時，不僅要精確按下料長度加工桿件，還需保證相連各桿件相貫破口的加工精度，以保證結(jié)構(gòu)順利安裝。

2.2 結(jié)構(gòu)設計和加工詳圖設計專業(yè)性強

通過對設計圖紙的深入分析，結(jié)合加工制作工藝及節(jié)點構(gòu)造要求，該工程復雜節(jié)點主要為桁架拼接節(jié)點。在深化設計工作中，設計人員需使用有針對性的軟件，通過對結(jié)構(gòu)進行各種工程計算分析和力學分析，在對各節(jié)點連接形式和尺寸進行二次設計時，將焊接變形及溫度收縮量等因素考慮在內(nèi)，準確定位各構(gòu)件的空間位置[1]。該工程結(jié)構(gòu)設計和加工詳圖設計是一個高度專業(yè)且系統(tǒng)的技術問題，是該工程的重點之一。

2.3 桁架吊裝過程中的失穩(wěn)及變形

如何防止桁架在吊裝過程中發(fā)生失穩(wěn)現(xiàn)象及避免發(fā)生過大變形是本方案的重點，也是確保整個工程工期及質(zhì)量的關鍵?？紤]多種吊裝方式，擇優(yōu)選用，并制定詳細的吊裝措施。在吊裝前，對吊裝用的鋼絲繩進行計算分析，確保滿足吊裝時的承載力。在同側(cè)的吊繩上設置兩個倒鏈以便調(diào)整桁架的空中姿態(tài)。

2.4 鋼結(jié)構(gòu)安裝的安全保障

主桁架與次桁架等高空安裝時，確保鋼結(jié)構(gòu)安裝過程安全是該工程施工的重點。主桁架與次桁架、環(huán)桁架高空安裝時，搭設臨時走道、掛籃等輔助設施，方便高空焊接，并掛設安全網(wǎng)、安全繩等，確保鋼結(jié)構(gòu)安裝過程安全。

構(gòu)件截面較大，單體重量較重，其中體育場一榀桁架重達33t。同時受現(xiàn)場條件及建筑結(jié)構(gòu)限制，吊車不能貼近吊裝，給構(gòu)件現(xiàn)場運輸、就位、翻身及后期吊裝帶來較大的難題。為此，采用大噸位吊車進行施工。

3 鋼結(jié)構(gòu)桁架吊裝施工質(zhì)量控制措施

3.1 現(xiàn)場安裝總體思路

為確保工程質(zhì)量，所有桿件均在加工廠下料、制作并進行預拼裝。

3.2 鋼桁架安裝流程

準備工作→臨時支撐架安裝→構(gòu)件脫模、扶直→吊裝→校正、臨時固定（第一階段構(gòu)件）→第二品主桁架吊裝就位→次桁架安裝→卸載拆除臨時支撐架[2]。

3.3 吊裝準備工作

復核預埋件標高、軸線尺寸?，F(xiàn)場檢查桿件是否有變形現(xiàn)象，對弧形桿件逐一檢查其曲率是否符合設計要求。

3.4 施工機械的選擇

（1）選擇原則。鋼結(jié)構(gòu)吊裝的構(gòu)件重量大、數(shù)量多,吊裝設備選擇重點考慮桁架、鋼框柱深化時合理分段。

（2）構(gòu)件吊重分析。對鋼構(gòu)件截面形式進行分析，認為影響吊機起重性能選擇的主要鋼構(gòu)件是桁架、鋼框柱，對主桁架在地面上整體拼裝、整體吊裝，所有構(gòu)件不分段。構(gòu)件吊裝按照實際重量乘以1.2的安全系數(shù)考慮，根據(jù)計算分析，構(gòu)件最大重量32.8t，選用QUY350履帶吊進行主桁架吊裝。

3.5 桁架吊裝方法

（1）吊點選擇。保證桁架在吊裝過程中的穩(wěn)定性，空中姿態(tài)的可調(diào)節(jié)性，并防止分段桁架發(fā)生變形，采用4點吊點方式進行吊裝，吊點設置在桁架上弦節(jié)點上，每個吊點一根鋼絲繩，吊索與水平面的角度控制大于45°。

（2）鋼絲繩及卸扣選擇。由驗算結(jié)果得知4根吊索最大的反力為32.8t，按328kN計算吊索（鋼絲繩）。采用4點綁扎，鋼絲繩之間的夾角α等于30°，則每條鋼絲繩的破斷拉力總和為：

式中：ΣS0——鋼絲繩的鋼絲破斷拉力總和，kN；

P——鋼絲繩所受的拉力，kN；

K——鋼絲繩使用安全系數(shù)，取K為8；

b——考慮鋼絲繩之間荷載不均勻系數(shù)，0.82。

根據(jù)鋼絲繩的力學性能表選擇6×37系列鋼芯鋼絲繩，鋼絲繩公稱抗拉強度為1700MPa，Φ42mm，破斷拉力996kN，滿足要求。鋼絲繩選用標準如表1所示,鋼絲繩剖面圖如圖2所示，卸扣選用8-BX20型，每只額定吊裝重量為20t，滿足現(xiàn)場吊裝要求。

圖2 鋼絲繩6×37

表1 鋼絲繩的選用標準（執(zhí)行標準：GB/T 20118-2006）

（3）吊點綁扎。按施工方案中設計的節(jié)點位置進行綁扎，鋼絲繩與構(gòu)件之間應墊上麻袋以防損傷構(gòu)件及鋼絲繩。

（4）試吊。將構(gòu)件離開地面300～500mm，停止起鉤。待構(gòu)件穩(wěn)定后認真檢查吊車、地基、吊具、索具等是否正常[3]。

（5）吊裝。確認無誤后再次起鉤使構(gòu)件緩緩上升，通過吊車的轉(zhuǎn)向、起落吊鉤等動作使構(gòu)件緩緩向安裝位置靠攏，拉溜繩的施工人員必須密切配合，以防構(gòu)件在吊裝過程中與建筑物或其他構(gòu)件碰撞，當構(gòu)件位于設計位置上方100～300mm時，吊車停止動作。

（6）就位。先將下端柱腳與支座連接，然后將系在桁架上方的鋼絲繩與混凝土結(jié)構(gòu)通過葫蘆進行連接。并將上端放在臨時支撐（格構(gòu)式鋼柱）上。同時使用2根Φ21.5mm鋼絲繩向兩個側(cè)向進行臨時固定。

（7）校正。軸線位置：桁架安裝的軸線位置在準備工作時完成的，其軸線位置需通過精確放線來保證；標高：桁架下端支座標高通過精確放線來實現(xiàn)，上端標高通過安裝在格構(gòu)式鋼柱上的千斤頂來實現(xiàn)，在校正桁架垂直度時同時進行標高校正，方法是使用全站儀進行校正；垂直度：將經(jīng)緯儀架設在桁架下弦中心線的延長線上，選取格構(gòu)式鋼柱（臨時支撐）上桁架的節(jié)點為垂直度和標高的校正點，將全站儀設在下弦中心線的垂直線上，先使用經(jīng)緯儀校正徑向垂直度，然后再使用全站儀校正環(huán)向垂直度及標高[4]。

（8）次桁架安裝。相鄰兩榀主桁架安裝完成后立即安裝桁架間的次桁架。次桁架在地面上拼裝、焊接完成后由吊車吊裝至設計位置，使次桁架的安裝定位線與主桁架上的定位線重合，然后焊接固定。當兩榀主桁架間的次桁架安裝完成二榀后方可拆除側(cè)向臨時固定用鋼絲繩。

3.6 桁架安裝校正方法

（1）軸線位置校正。將全站儀架設在下弦桿件投影延長線上，使端點下弦中心與第一階段下弦中心線重合。

（2）標高校正。先校正軸線位置，再校正標高，使用全站儀直接讀取校正點的標高，差值使用安裝在臨時支撐上的千斤頂進行調(diào)整。

3.7 高空作業(yè)安全措施

主桁架與次桁架、環(huán)桁架高空安裝時，搭設臨時走道、掛籃等輔助設施，方便高空焊接，并掛設安全網(wǎng)、安全繩等，確保鋼結(jié)構(gòu)安裝過程安全。

4 結(jié)束語

本文通過實際案例結(jié)合規(guī)范要求，對鋼結(jié)構(gòu)吊裝施工質(zhì)量控制要點進行了分析，得出如下結(jié)論：鋼結(jié)構(gòu)吊裝時，首先應進行吊裝荷載驗算，分析構(gòu)件內(nèi)力是否滿足吊裝要求；然后對吊裝點個數(shù)進行設計，并對重心位置進行計算；吊裝過程中應采取措施避免碰撞吊機和建筑物而導致構(gòu)件變形；當天吊裝的鋼框架要形成一個穩(wěn)定的空間體系。通過以上關鍵環(huán)節(jié)的控制，才能保證構(gòu)件安裝順利有序，確保施工質(zhì)量及施工安全。