大跨度管桁架主体结构施工与卸载方案

1、. . . . 节市三板桥体育场看台罩棚钢桁架屋面工程主体结构施工与卸载方案的确定一、工程概况该工程为三板桥体育场改建工程，保留原有体育场建筑，增加钢结构罩棚。罩棚钢结构主要由主桁架、环向桁架与支撑桁架组成。建筑效果为纵向两片独立的钢管桁架罩棚呈弧形，屋面为单层彩钢板。主桁架为拱形，跨越体育场南北，跨度197.68m。拱形中部最大高度42m，12榀支撑桁架一端与主桁架连接，另一端落在对应的12根钢柱上，支撑桁架间设有环向桁架相连接，环向桁架之间设有H型钢（HM294*200*8）与之连接。形成稳定的空间结构体系。见附图： 体育场罩棚正立面图二、结构主体施工方案的比选确定：在诸多施工技术方案中，

2、大跨度、大吨位钢管桁架的吊装方案是影响本工程施工的最为重要和关键的技术方案之一。为此，针对本工程钢结构跨度大、自重大、建筑功能设计特殊、现场场地情况等的特点，我结合以往类似工程的施工经验和国大跨度钢结构安装施工的一些工程实例，进 序 号吊装方法主要特点主要优点主要缺点 1高空散拼结构在设计标高一次拼装完成可用简易或小吨位的起重运输设备现场与高空作业量大，同时需要大量的支架材料。 2分片吊装地面拼接，高空吊装就位高空作业量较高空散拼法大为减少，拼装支架也相应减少，可充分利用现有起重设备，较为经济对于分割后结构的刚度和受力状况改变较大的钢屋盖影响较大 3整体提升、整体顶升将结构在地面拼装完成，再由

3、起重设备垂直将结构整体提升至设计标高，可利用结构柱作为提升结构的临时支承结构可以将屋面板、防水层、采暖通风与电气设备等全部分项工程在最有利的高度处施工，可节省施工费用。对于周边支承点较少或整个屋盖系统较重的不适用，对提升设备的整体协同作业要求较高。 4整体吊装将结构在地面总拼成整体后，用起重设备将其吊装到设计位置地面总拼可保证焊接质量和几何尺寸的准确性对吊装设备要求高，需超大型吊装设备，费用昂贵。 5高空滑移将结构条状单元在建筑物上由一端滑移到另一端，就位后总拼成整体结构的滑移可与其他土建工程平行作业，缩短总工期，设备简单，不需大型起重设备。对施工单位机械综合配置能力要求高，需增加安装滑道、支

4、柱等辅助钢构件。行了多方案的比较、分析。各种吊装方法的特点和优缺点比较如下表如示：通过比较分析，我认为本工程屋盖系统大跨度桁架的吊装宜采用分片吊装施工方法，但结构的空间定位测量和结构完成之后的卸载是该工程的难点和关键环节。三、主体结构施工方案：1、方案综述：本工程所有杆件均在加工厂下料并进行预拼装，然后运至施工现场，在胎架上拼装、焊接。经检验后吊装。尽可能减少现场制作的工作量。2、施工段划分：将整个钢结构工程分成两个施工段，即东、西两个看台各为独立的施工段，见下图。3、施工顺序：（1）施工段：先安装钢柱再安装安装主桁架HJ1，完成后再按照综合吊装法的原则从一端到另一端（或从低到高）依次支撑桁架

5、、环向桁架与环向桁架间的联系杆。（2）钢柱：从一端向另一端依次安装到位。（3）主桁架：将主桁架分成五段在胎架上拼装、焊接后，分别从两侧低端向高端依次安装，最后安装中间一段。见下图：安装第一段 安装第二段安装第三段安装第四段安装第五段4、主要构件安装方法与注意事项4.1、钢柱安装：本工程共有钢柱24根，最重的钢柱单根重量为7.1吨。（1）钢柱起吊采用旋转法，安装采用正吊法（2）安装顺序；从一端向另一端依次进行（3）工艺流程：复核轴线尺寸与预埋件标高钢柱就位 复核钢柱尺寸 弹校正线 钢柱吊装校正 固定。（4）注意事项:钢柱起吊前须在柱上端系好四根缆风绳。先校正标高，再校正柱脚中心线，最后校正垂直度

6、。4.2、主桁架施工：考虑到主桁架较长，根据现场情况、设备性能，安装时将其分为五段依次安装，断开处设在与支撑桁架的连接处，见主桁架分段示意图。（1）施工流程：施工准备搭设拼装胎架安装格构式临时支架主桁架拼装拼装、焊接质量检验主桁架吊装、校正临时固定。（2）主桁架拼装： 拼装顺序根据吊装的使用顺序依次拼装。拼装胎架搭设后即可进行主桁架拼装，用吊车将构件吊至拼装支架上，使拼装接点对齐，主管对接口加衬管。穿上螺栓，用专用卡具卡紧，校核成型后的构件尺寸（包括起拱要求），检查构件的拼装垂直度，符合设计要求后方可焊接固定。焊接按结构焊接要求进行。（3）主桁架吊装A、桁架吊装前应复核几何尺寸是否符合设计要求

7、，与支撑桁架的接口定位线是否准确。并对焊接质量进行认真检查。B、将构件从拼装胎架吊至安装位置附近，临时支撑并换吊装用绳索。C、吊点设置：应根据吊装方案分别进行计算，以桁架杆件应力和变形最小值的吊点方案来确定最佳吊点位置。D 起重设备的选用：五段主桁架中最大构件为第一段和第五段，长度为51.8m（弧线），单件重量35T（不含支托），安装高度：最大高度为+26.400M(上弦)， 其重心与停车位置最小距离为11m，综合各因素，选用一台240T汽车吊负责主桁架吊装（第一、五段吊装时采用46.2米主臂，当其工作半径为11米时，起重量为36吨，有效高度为41米。第二、四段吊装时，采用58.6米主臂，当其

8、工作半径为14米时，起重量为24吨，有效高度为56.9米。安装第三段时，采用54.5米主臂，当工作半径为12米时，起重量为29吨，有效高度53.6米。满足要求）。一台80T履带吊负责现场二次倒运与装卸车。E、绑扎：按试算的节点位置进行绑扎，钢丝绳与构件之间应垫上麻袋以防损伤构件与钢丝绳。起吊前应在构件两端系上溜绳并由专人控制，以防在起吊过程中碰到其他构件。F、起吊：吊车慢慢收紧钢丝绳，使索具初步受力，检查索具的受力是否均匀，再缓缓起勾，使构件慢慢离开地面，待构件稳定后，单机吊装时高端先离开地面，控制溜绳的人员应密切配合，防止构件摇晃，待构件全部离开地面且稳定后，方可正式起吊。起吊过程应缓缓进行

9、，待构件接近安装高度后，吊车转向慢慢向安装位置靠拢，由高空作业人员完成构件的安装。整个吊装过程必须由具有经验的人员负责指挥，其他施工人员必须服从统一指挥。G、临时固定构件吊装到位后的临时固定是通过“缆风绳”来实现的，缆风绳的一端与地锚连接，另一端与新安装的桁架上弦连接，不仅起到临时固定的作用，同时是调整桁架垂直主要工具。本工程每段设四根“缆风绳”。H、校正构件吊装到位后，首先进行平面位置校正。方法是在施工准备阶段将下弦杆件的投影线投放到地面上，构件安装到位后，将经纬仪或全占仪安在投影线上，观察事先设在下弦杆件上的两个校正点，使这两点落在其垂直投影线上。垂直度的校正；采用上述平面位置校正的方法，

10、使另外一根弦杆的垂直投影线与地面上的投影线重合，即其垂直度符合设计要求。 高度的调整方法，在桁架下弦杆与支架之间安装千斤顶，起初桁架略低于设计标高，调整千斤顶的高度使其达到设计高度。J、固定：五段主桁架安装完成并经校正后，即可焊接固定。4.3、支撑桁架与环向桁架施工：（1）施工流程：施工准备搭设拼装胎架支撑桁架与环向桁架拼装、焊接拼装、焊接质量检验支撑桁架与环向桁架安装、校正固定。（2）支撑桁架与环向桁架的拼装、焊接与检查参照主桁架执行。 （3）支撑桁架与环向桁架安装、校正： A、安装顺序：从一端到另一端按照综合吊装法依次进行。见下图；以此类推，顺序吊装 B、吊点设置、支撑桁架与环向桁架均采用

11、四点绑扎。 C、起重设备的选用： 12榀支撑桁架中构件重量相差较大，安装高度也各不一样，为降低工程造价将桁架分为两组，第一组为HJ2、HJ3、HJ4、HJ5、HJ6、HJ7.第二组为HJ8、HJ9、HJ10、HJ11、HJ12、HJ13。第一组单榀重量从10.147吨到12.18吨三种，其中HJ2、HJ3是支撑桁架中最重的构件，12.18吨/榀，也是安装高度最高的构件。第一组构件根据HJ2、HJ3的要求选择设备必然满足其他构件的安装要求，汽车吊只能在体育场作业，桁架重心距看台约10米，吊车的回转中心距桁架重心距离在15-16米，安装高度30.797米。最小选用150吨汽车吊才能满足安装要求。采

12、用52.8米主臂，当工作半径为16米时起重量为13.7吨，有效高度50.3米，满足要求。第二组单榀重量从2.075吨到7.456吨三种，其中HJ8、HJ9是第二组桁架中最重的构件，7.456吨/榀，也是第二组中安装高度最高的构件，最高点为26.569米。吊车的回转中心距桁架重心距离在13-14米，根据以上条件最小选用80吨汽车吊方能满足要求。采用44米主臂，当工作半径为14.6米时，起重量为7.8吨。有效高度41.5米，满足要求。 D、节点绑扎：要求同主桁架。 E、起吊：参照主桁架起吊执行。 F、临时固定：支撑桁架到位后一端与主桁架连接，另一端放置在钢柱上，支座一端上弦系钢丝绳向两侧与地锚连接

13、。 G、校正：支撑桁架的校正与主桁架一样。H、固定：支撑桁架校正后，紧接着安装具备安装条件的环向桁架，环向桁架安装到位并检查无误后就可进行最后固定。4.4、屋面系统吊装采用一钩多吊或成片吊装的方法吊装。根据现场条件和起重设备能力,最大限度地扩面拼装工作量,将地面组装好的屋面系统吊起就位,并与钢管桁架连接。五、结构卸载：主体结构完成经自检合格后,应会同建设、监理、质监单位与有关部门领导进行主体结构中间验收，验收合格后即准备卸载。管桁架卸载过程是使屋盖桁架缓慢协同空间受力的过程，管桁架结构发生较大的应力重分布，并逐渐过渡到设计状态，因此确定合理的卸载顺序和正确的卸载措施，是确保主体卸载成功的关键。

14、卸载由中间向两边，中心对称进行原则，通过放置在临时支撑架上的可调节点支承装置(千斤顶)，经多次循环微量下降来实现“荷载平衡转移”。分阶段按比例下降原则，防止个别支撑点集中受力，根据各支撑点的结构自重挠度值，采用分组、分阶段按比例下降法拆除临时支撑点。在卸载过程中，必须严格控制循环卸载时的每一步精度和同步，设置测量控制点，对卸载全过程进行监测，实行信息化施工管理。根据以上卸载原则，为了确保管桁架的安全卸载，本方案采用整体分组逐步卸载法：1、卸载方法（1）整体：把整个桁架在卸载过程中按一个整体考虑，而不是分段卸载，钢管桁架结构在卸载完成前处于千斤顶支撑受力状态；采用逐组卸载临时支撑点，确保卸载时临

15、时支撑点的受力状况满足要求。（2）分组：在整体卸载考虑的前提下，确保卸载过程中各点受力均衡性，根据钢管桁架结构自身特性，采用以“组”或“几组”为单位，逐组卸载临时支撑系统，根据千斤顶设计下降高度（根据起拱值定），分若干个卸载步骤，每次在规定时间缓缓下降。（3）考虑卸载的条件是结构处于静载受力状态下，卸载要选择晴天无雨或风力<6级的天气，确保卸载正常进行。卸载前，对各临时支撑点进行坐标测量复核，特别是标高复核。方法是用全站仪测出此时的各标高与位置并纪录，作为调整依据。确保卸载时每步下降值在可控围，做好卸载量的计量工作，在临时支撑点近侧立刻度尺，对准刻度，并固定，直到卸载完成后方可移走刻度尺

16、，不允许中途移动刻度尺；直接在千斤顶上沿下落方向给出每步卸载的高度值，作为每步卸载的控制标准。2、人员、设备、技术准备（1）每个千斤顶卸载时配备2名操作工人，操作人员实行“对号入座”方法。根据实际情况设12个控制分区，将每次卸载检查情况记录备查。（2）千斤顶采用20t的液压千斤顶与各种规格垫块。（3）测量仪器：全站仪、水平仪、刻度尺。（4）卸载施工流程卸载准备坐标复核、核正临时支撑支顶卸载前检查第一段j步下降测量挠度变化装卸载前检查满足卸载方案第二段j步下降测量挠度变化满足卸载方案第三段j步下降测量挠度变化满足卸载方案第四段j步下降测量挠度变化满足卸载方案第五步j(<10)步下降结果测量

17、挠度变化满足卸载方案资料整理归档验 收3、卸载顺序（1）第一步：为便于统一卸载，预先在所有临时支撑点上植入各种规格垫块做好准备，调整好各组临时垫块到需卸载的高度，用于卸载支撑，先将桁架一组按刻度尺卸载25mm，缓慢下降到支撑于调整好的垫块上，调整千斤顶轻微受力，检测该节点受力情况与挠度变形情况，无异常情况后继续对4、5、6、7、8、9各组对称按刻度尺进行卸载25mm，缓慢下降到支撑于调整好的垫块上，千斤顶同时也轻微受力，检测各节点受力情况与挠度变形情况，合格后，对主桁架HJ1从中心节点按刻度尺开始按组对称卸去10mm，缓慢下降至调整好的垫块上，调整千斤顶同样轻微受力，检测钢管桁架结构变形参数值

18、与临时支撑的受力情况。（2）第二步：在第一步卸载各项要素均达标后，开始下步卸载，先调整各组千斤顶全部受力，再卸去各组的垫块，调整好各组垫块到需卸载的高度，继续对2、3、4、5、6、7、8、9各组次桁架进行卸载，卸去30mm，缓慢下降到各组临时垫块上，千斤顶同样调整到轻微受力状态，再对HJ1主桁架按组进行对称卸载去10mm，缓慢下降到临时支撑垫块上，调整千斤顶同样轻微受力，各段临时支撑逐步分组同步下降，依照第一步每组卸载顺序下降，以确保结构整体受力变形的平稳过渡，做好各临时支撑的检查。（3）第三、四、五步同第二步，依次循环类推至千斤顶受力逐渐减弱到不受力，卸载完成。卸载时密切注意各节点的受力变形

19、情况，确保该段承载符合要求，直至卸载完成。（4）通过前面几步卸载，钢管桁架结构已处于完全卸载状态，整体钢管桁架利用两边着力点支撑和各钢柱支撑，钢管桁架结构在自重荷载作用下，钢管桁架承受其自身的荷载，钢管桁架自重荷载可以平稳从临时支撑系统完全转移到结构自身上去，此时钢管桁架已经安全卸载。4、卸载过程中与完成后检查项目：（1）结构抗震支座位移检查。（2）桁架变形检查，桁架是钢管桁架的主要受力部件，确保桁架的受力安全，在支座检查后立即对桁架进行检查。A、通过检查确认有无构件局部变形情况，挠度是否超标。B、设4个控制点观测结构径向位移变形情况；C、检查焊缝受力情况等。（3）桁架结构变形检查项目：A、中心铸钢件下沉值测控。B、各焊接节点焊缝受力后情况检查。C、各焊接节点坐标变化检查。D、卸载施工验收经监理甲方签字。5、卸载安全注意事项：（1）必须在现场总指挥统一指挥下协同操作,用哨音或步话机传输口令，操作工人应绝对服从指挥；（2）必须按刻度尺/刻度线来控制每次下降值；（3）在规定的时间缓缓完成，不得过快或过慢；（4）执行每段卸载后检查制度，千斤顶受力情况，检查结构变形情况特别是焊接点和横向直腹杆变形情况，检测控制构件变形情况；（5）严格执行现场卸载过程检查、报告机制。操作工有责任注意所负责临时支撑点与邻近结构构件异常情况并上报现场总指挥；各分区