大跨度、高截面箱型梁高支撑施工工艺

1、大跨度、高截面箱型梁高支撑施工工艺张明峰（南通启益建设集团有限公司 226200）摘要：在多数民用建筑的门厅、门廊处均设置高大的敞开放式共享空间，普通的钢筋混凝土结构无法解决大跨度难题，而高截面的箱型钢梁在大跨度中就能实现钢筋混凝土梁无法达到的目的。关键词 大跨度、高截面 箱型梁 高支撑 1.工程概况天津云滨大厦2#楼组合屋面主梁采用40m跨度、2m高、0.6m宽箱型梁,整体自重达51t，钢梁安装高度17.1m，该钢梁处于地下室顶板上空，大型的吊装机械不允许直接到顶板上作业，箱型梁自重较大，整体吊装容易导致钢梁下挠，相邻的建筑物距离近等等都给箱型梁的施工带来制约。2.工艺原理结合现场已有的建筑

2、物承重构件和塔吊作业半径另选适型的汽车吊配合作业对箱型梁进行分段，根据分段长度在拟安装的大跨度、高截面箱型梁的下方承重柱之间位置，已有建筑物承重构件上搭设部分钢结构支撑平台。钢支撑坐落在已有建筑物的承重构件梁、柱上，箱型梁施工期间产生的荷载通过钢支撑体系以及已有的柱传递到已有建筑物的承重构件梁、柱上，梁、柱将所受荷载进行逐层分担传递至基础。将箱型梁先两端后中间的顺序对称吊装到柱及钢支撑平台上，对箱型梁分段吊装、高空拼接，即可攻克施工现场条件受限制的复杂环境下，施工成本受到约束的困难。相关作业环境布置吊装平面示意图见图2-1，箱型梁施工环境剖面图见图2-2图2-1：吊装平面示意图2-2 箱型梁施

3、工环境剖面图钢支撑的体系及钢梁分段示意图见图2-3，顶部结构平面图见图2-4、钢支撑正、侧面图见图2-5。图2-3：钢支撑体系及钢梁分段示意图图2-4：钢支撑顶部结构平面图图2-5：钢支撑正、侧面图3.施工工艺流程及操作要点3.1施工工艺流程图测量放线：将拟承重的梁、柱构件测放到结构平台上钢支撑体系的搭设汽车吊将在其作业半径范围内的分段钢梁直接吊装不在汽车吊作业半径范围的使用汽车吊将分段钢梁送至塔吊的作业半径内钢丝绳松绑钢支撑体系验收合格分段箱型梁的固定分段箱型梁的固定保持钢梁离地1m高度静置510分钟分段箱型梁出厂前验收合格、进场钢丝绳松绑塔吊吊装至对称的端部对称吊装中间部分钢梁对接合拢检查

4、验收合格钢支撑体系拆除3.2操作要点3.2.2施工阶段（1）钢支撑体系的制作与搭设1）测量放线。将拟承重的建筑物构件梁、柱测放到结构平台面上，将钢支撑的型钢地梁坐落在已有的结构梁上，柱坐落在已有的结构柱位置，确保中心重合，无偏心受力。2）植化学锚栓固定型钢地梁。对钢支撑的型钢地梁的端部及中点位置分别植化学锚栓，将化学锚栓与钢板穿孔塞焊，型钢地梁与已固定的钢板焊接牢固，确保支撑体系受力后不会发生滑移。对支撑体系即将与建筑物拉结的部位相应的进行植筋，柱采用一面植筋与钢板穿孔塞焊，三面与钢板围焊形成抱柱的钢板柱箍形式，在梁的拉结部位可预留穿梁孔洞，直接使用对拉螺杆进行拉结。3）钢支撑体系搭设。钢支撑

5、体按分竖向和水平向组合形式，竖向支撑按单个立面做一个整片，水平向连系杆件分层设置。竖向支撑上安装连接牢固的软梯做操作人员上下，将拟搭设的钢支撑竖向承重立面分片在现场加工制作完毕后利用现场塔吊分片吊装就位，在校正垂直度后与地面的型钢地梁焊接连接，依次分片吊装，然后再分层吊装水平构件，每一个水平构件吊装就位标高校正后及时与竖向构件焊接，同时及时的将支撑体系与相邻建筑物构件已制作好的拉结点做硬拉接连接，从低到高依次分层组装水平构件，整体钢支撑体系形成之前所有分片拼装的竖向构件必须设置拉结固定，防止倾覆，同时安装过程中随时注意对支撑体系的垂直度的观测及时进行调整。 钢板柱箍拉结 钢支撑组装完毕 4）在

6、支撑体系顶部焊接与拟安装箱型梁垂直的型钢梁，将箱型梁产生的集中荷载进行在支撑体系内均匀分布，同时在该型钢梁上表面与箱型梁接触的部位加焊厚薄不同的钢板做垫板，即形成方案计算书内的箱型梁的起拱度。采用有限元分析法和结构受力计算，本工程在支撑系统承受来自钢梁安装期间的荷载小于地下室内拟承重构件的梁和柱设计允许荷载，不需要对构件进行加固处理，箱型梁在承受来自屋面的恒荷载和活荷载的情况下，钢梁的绝对挠度57.8mm，因此箱型梁设置起拱度57.8mm，挠跨比1/545梁的容许挠跨比1/180。5）检查验收。重点加强对支撑体系的连接节点的焊缝质量检查，对支撑顶部设置起拱度的垫板的标高检查复核，与已有的建筑物

7、的拉结点的牢固性检查，在钢梁安装过程中产生荷载的逐层分担加固措施是否符合专项方案的要求。支撑体系顶部施工平台的安全防护措施是否到位。同时确保钢支撑体系强度、刚度、稳定性满足施工要求。（2）箱型梁的现场吊装1）选择在晴朗无风的天气，汽车吊先进场在选定位置进行空车模拟吊装就位过程演练，确保箱型梁吊装一次成功。分段箱型梁按先两端后中间的吊装顺序运输至施工现场后，先把钢梁用揽风绳两端捆紧扎牢，然后使用汽吊进行卸车，卸车过程中揽风绳及时拉紧调整钢梁方向。2）吊装。在汽车吊箱型梁吊离装载车后，距离地面1m高度保持静置510分钟，确保钢丝绳各向受力均匀。在该汽吊的作业半径内可直接将分段钢梁一次性吊装至支撑及

8、柱顶，如果不在该汽车吊的作业半径内可将该段钢梁使用汽吊运送至塔吊的作业半径内，使用塔吊进行吊装。在汽车吊转移至塔吊的起吊位置处的混凝土结构顶板上必须设置钢梁做垫，对钢梁产生的集中荷载进行转化，以减少对已有建筑结构的影响。3）钢梁在起吊和下落过程中均要求缓慢、匀速、循序渐进，尤其在钢梁接触支撑及柱顶的时候必须是一个缓慢的过程，避免瞬间荷载过大而产生不利影响，同时采用揽风绳拉紧及时调整钢梁的运行路线和钢梁在运行过程中产生的惯性导致的位移偏差。4）钢梁就位时必须将钢梁的中心线与柱顶钢板的中心线对准，边线齐平。钢梁落位时必须保证处于钢梁的荷载完全作用于支撑及柱上，但吊装的钢丝绳仍受力拉紧的临界状态，防

9、止箱型梁一端的钢支撑瞬间荷载过大产生变形。5）对钢梁的中心线位置及起拱度进行微调校正，在与钢梁平行方向的下方支撑顶部设置千斤顶，可对就位后需要微调的情况进行处理，保证钢梁精确就位。6）校正完毕后即将钢梁与柱顶的钢板进行对称焊接固定，同时在钢梁落在支撑上的垂直于钢梁截面方向上利用次梁与混凝土构件的预埋件进行连接做硬拉结，增加钢梁的抗风压能力，防止钢梁倾覆。7）焊接及拉结牢固后方可解开吊装钢丝绳。8）依次吊装另一端对称位置的分段钢梁，然后吊装中间位置的分段钢梁，最后合拢。9）钢梁焊接固定之前，必须对钢梁的中心线的对准情况及起拱度随时进行监测和调整，使之符合规范和设计要求。10）在钢梁校正就位后方可

10、焊接，对侧面立焊及顶部水平焊缝可在作业平台上采用两人对称进行焊接，减小因温差产生的收缩变形。对钢梁底部的焊缝采用仰焊，在已经固定的钢梁上吊挂对称的封闭吊篮，吊篮大小以满足操作人员站立在钢梁下方为宜，且与钢梁连接牢固，两人在吊篮内对称施焊，两组轮流作业，避免疲劳作业。11）整个作业过程要求各工序之间衔接紧张有效，现场指挥人员上下信息沟通及时，指挥得当。（3）起拱度监测1）在计算机内对箱型梁起拱度建模，分别在钢梁上设置具有代表性的监测点，在计算机内测算各点的坐标。2）结合设计图纸，将箱型梁的各起拱监测点进行与图纸在同一坐标系内的转换，转换的结果与现场建设单位提供的坐标结合再次进行转换，该转换结果便

11、可作为现场实际的监测依据。3）在箱型梁的厂内预拼装过程中模拟现场实际的施工环境及坐标进行起拱度的检查、复核，并将监测点在实物上做出相应的标记。4）现场在箱型梁的吊装过程中采用电子全站仪、水平仪进行全过程的监控，并随时采用千斤顶进行微调。（4）箱型梁卸载1）卸载条件。在箱型梁的主次梁安装完成后，压型钢板安装前把主结构从临时支撑体系上进行卸载，使箱型梁脱离钢结构支撑，靠自身结构支承重量。具体卸载条件如下：a对焊缝探伤检测合格及现场起拱度及施工质量的检查验收合格；b在柱顶预留50mm的施工缝进行灌浆料封堵密实；c焊缝的防锈处理，箱型梁通过各道次梁与混凝土构件内的预埋连接件连接牢固d卸载用千斤顶在钢支

12、撑顶部架设就位；e各岗位操作人员交底完成，临边防护完好。2)卸载方法与流程。箱型梁的最大挠度为57.8mm，最小为0mm。卸载按照挠度递减的顺序对称进行，采用千斤顶卸载，通过计算分析确定采用两台60t的螺旋千斤顶，卸载步骤如图3-2所示。a箱型梁安装固定就位后，在支撑顶部架设千斤顶，见图3-2(a)b千斤顶顶升，割除方钢，见图3-2（b）c千斤顶回落，撤出千斤顶，见图3-2（c）d拆除钢支撑体系，见图3-2（d） 图3-2(a) 图3-2（b）图3-2（c） 图3-2（d）3)支撑的拆解过程应注意：a先将第一步安装的立面支撑进行拉结固定，然后按照从上到下，先平面后立面的拆除顺序，后搭的先拆，先

13、搭的后拆，水平分层，然后拆除与建筑物构件相连的拉结连杆，逐层拆解，最后将竖向立面一次性整体拆除吊落至地面再进行分解。b拆解过程中必须使用塔吊配合先将欲拆解的构件进行捆扎牢固后再拆，避免物体打击伤人。c拆解过程要求施工人员安全帽、安全带正确配备和使用，上下各指挥人员信息沟通及时畅通，指挥正确。4.结束语结合现场实际的施工环境，从施工成本、工期、绿色节能施工、技术力量等各方面综合分析，公司决定采用箱型梁加工厂分段预制，现场利用已有的垂直运输设备塔吊，另选择可装卸分段钢梁的汽车吊配合，分段吊装、高空拼接的施工工艺。根据现场实际吊装条件及吊装成本综合考虑，在箱型梁的下方搭设总长度18m的钢支撑，竖向两片，五层水平连系梁组成的钢支撑体系，支撑体系的水平与竖向的节点部位分层与已有的建筑物构件形成硬拉结。将箱型梁总长40m分成19m、5m、8m、8m四段来进行制作。使用450吨装卸的汽车吊将19m长度的分段钢梁一次性直接吊装就位，利用汽车吊将其余分段钢梁输送至塔吊的作业半径内，使用塔吊吊装就位。该工程的顺利完工，得到了业主、监理单位的好评，同时本工艺不仅适用民用建筑，对于受到施工条件限制条件下的空间交叉道路上的大跨度、高截面的型钢过路桥梁以及异形钢结构屋面的施工同样适用