大跨度钢管桁架空间结构吊装施工技术

客运南站大跨度钢管桁架空间结构吊装施工技术[摘要]大跨度度钢管桁架，在在钢结构加工工工厂里只能能散件制作或或分段制作，到到施工现场安安装时需要大大量的支撑胎胎架、大量的的高空作业，给给质量、工期期及安全都带带来很不利的的影响，通过过“地面拼装、分分段吊装、高高空合拢”的钢桁架施施工技术，达达到了加快施施工速度、降降低成本、安安全风险小、质质量易控制的的目的。[关键词]大大跨度桁架；；吊装；施工工技术；1工程概况：：随着国民经济的的发展，人们们生活水平不不断提高，大大型场馆、大大型客运站等等公共建筑不不断涌现。在在这些大型公公共建筑中，大大跨度钢管桁桁架空间结构构屋面是被经经常采用的一一种结构形式式。由于钢管管桁架跨度大大，在钢结构构加工工厂里里只能散件制制作或分段制制作，到施工工现场安装时时需要大量的的支撑胎架、大大量的高空作作业，给质量量、工期及安安全都带来很很不利的影响响。公路运输输枢纽客运南南站工程建筑筑面积约16899㎡，层数为为三层，一层层为候车及售售票大厅，三三层为备用候候车厅。AF跨为单层，跨跨度36.3m；FK跨为三层，跨跨度30m。屋盖为AF、FK两跨连续的的倒三角形截截面钢管桁架架屋面结构（图1）。桁架在FK跨为圆拱形，过F轴线以后渐变为向下的直线桁架。过A轴后在跨外与弧线形幕墙呼应，造型生动流畅。图1公路运运输枢纽客运运南站效果图图本工程共有9榀榀主桁架、3道次桁架，倒倒三角形截面面空间钢管桁桁架最大截面面处矢高22200mm，其其具有以下特特点：受力明明确、用料省省、刚度大，抗抗震性能好，适适用于大跨度度，大空间，可可适用于各种种曲线造型，建建筑物的表现现效果极为丰丰富。在客运南站工程程中，我们针针对屋面管桁桁架跨度大、重重量大、质量量要求高、工工期紧的特点点难点，成立立了课题组，进进行了分析研研究、方案优优选与优化、计计算机模拟安安装及验算，采采用了“地面拼装、分分段吊装、高高空合拢”的钢桁架安安装工艺，顺顺利地完成了了客运南站大大跨度钢桁架架及钢结构屋屋面的施工。与与传统的满堂堂胎架、高空空散拼安装方方法相比，有有速度快、成成本低、安全全风险小、质质量易控制的的优势。通过过实践和总结结，整理编制制了本施工方方法，对今后后类似工程有有一定借鉴作作用。2工艺特点2.1“地面拼拼装、分段吊吊装、高空合合拢”的钢桁架安安装工艺，即即在地面进行行桁架的组装装和焊接，与与在高空散件件组装相比，作作业条件改善善，组装质量量容易控制，安安全风险降低低，施工速度度提高。2.2可进行整整榀桁架的组组装，在焊接接时留下分段段接口不焊即即形成分段，可可以确保高空空分段安装时时接口的准确确对接。须根根据选定的起起重设备能力力进行桁架的的分段。2.3安装桁架架时只需在桁桁架分段接口口处搭设临时时支撑胎架，与与散件高空安安装相比大大大减少了支撑撑胎架的工程程量，成本降降低，效率提提高，经济效效益明显。2.4安装场场地内没有大大量的支撑架架，吊车则可可以进入吊装装跨内，最大大限度地减少少起吊工作半半径，使用吊吊车的规格降降低、机械利利用率高，操操作安全性好好。2.5地面拼拼装桁架的胎胎架可重复使使用，拼装尺尺寸易于控制制，拼装精度度高，有利于于标准化、模模数化施工。3适用范围适用于所有大跨跨度钢桁架结结构的体育场场馆吊装、公公共建筑、工工业厂房的桁桁架安装施工工。4工艺原理大跨度空间桁架架结构的安装装，在开始安安装阶段因没没有形成完整整的稳定的结结构体系，需需要设置临时时固定设施或或临时支撑架架，在形成一一个稳定体系系单元以后，再再顺次扩展安安装范围。本本工程采用分分段吊装桁架架工艺，在分分段处设置临临时支撑架临临时固定，并并在水平方向向用屋面梁将将第一榀桁架架与山墙相连连，吊第二榀榀桁架时与第第一榀桁架相相连，保证了了结构的稳定定性、施工作作业的安全性性。如果采用地面拼拼装、整榀吊吊装工艺，很很有利于结构构的稳定性，并并且速度快、效效率高，但需需配置更大型型号地起重设设备，成本相相对较高；如如果采用高空空散拼工艺，高高空作业量大大、工期长、支支撑措施成本本高；而采用用“地面拼装、分分段吊装、高高空合拢”的钢桁架安安装工艺，是是质量、工期期、成本、安安全性各方面面综合最佳的的施工工艺。5施工工艺流流程及操作要要点5.1施工工工艺流程5.1.1首首先使用一台台150吨汽车吊从从北面跨外吊吊装FK跨桁架屋盖盖，吊装工艺艺流程如下：：胎架设计、搭设设→地面胎架上上拼装桁架→→桁架水平运运输就位→支撑架搭设设及支座安装装→吊装FK跨第一榀主主桁架段、用用屋面梁与山山墙固定→吊装FK跨第二榀主主桁架段，用用屋面梁与第第一榀桁架固固定，再吊装装两榀桁架间间所有次桁架架和屋面梁→→吊装FK跨第三榀主主桁架，用屋屋面梁与第二二榀桁架固定定，再吊装两两榀桁架间所所有次桁架和和屋面梁→逐榀吊装FKK跨所有主桁桁架、次桁架架和屋面梁，完完成FK跨吊装5.1.2在在FK跨吊装完成成之后，吊车车转移至南面面AF跨，跨内吊吊装AF跨桁架屋屋盖，工艺流流程如下：桁架拼装→用汽汽车吊吊起桁桁架，旋转转转送到安装轴轴线附近就位位→搭设桁架高高空对接的临临时支撑架→→吊装AF跨第一榀主主桁架段与FK跨桁架段合合龙，用屋面面梁与山墙固固定→吊装AF跨第二榀主主桁架段，用用屋面梁与第第一榀桁架固固定，再吊装装两榀桁架间间所有次桁架架和屋面梁→→吊装AF跨第三榀主主桁架，用屋屋面梁与第二二榀桁架固定定，再吊装两两榀桁架间所所有次桁架和和屋面梁→逐榀吊装FKK跨所有主桁桁架、次桁架架和屋面梁，完完成AF跨吊装5.2操作要点点5.2.1地面面拼装的胎架架设计。胎架架应根据桁架架曲线轨迹设设计，沿3根弦杆的长长度方向设置置竖向支撑立立柱，支顶标标高要计入桁桁架预起拱值值。各立柱之之间设置联系系梁和斜支撑撑，形成稳定定的结构体系系，经验算复复核后进行搭搭设，搭设后后要经过验收收才投入使用用。5.2.2桁架架在胎架上整整榀拼装，桁桁架分段处用用螺栓连接，焊焊接时分段接接口处不焊。桁桁架拼装、焊焊接、检查验验算合格后，将将分段接口的的连接螺栓拆拆除，分段倒倒运到安装点点附近按计划划位置摆放。本本工程地面拼拼装胎架设在在建筑南侧，所所以FK跨桁架用用平板拖车运运输到建筑北北面吊装位置置。AF跨桁架直直接用汽车吊吊从胎架上吊吊起旋转就位位。由于桁架架为拱形、截截面为倒三角角形，运输过过程和地面放放置都要合理理选择吊点、支支点和相应的的稳固措施，以以免桁架变形形、受损。5.2.3临临时支撑架的的搭设。桁架架的分段位置置在AF跨，先安安装的FK跨桁架比比后安装的AAF跨桁架高高，分段接口口处在朝下的的桁架斜面段段上，后装桁桁架段在安装装过程中吊车车不松钩，临临时支撑架作作为安装时的的辅助设施，本本工程采用脚脚手架钢管搭搭设临时支撑撑架.搭设简图如如图2：图2临时支支撑架示意图图5.2.4支支撑架安全性性验算。支撑架的安全性性验算必须满满足施工荷载载、安装荷载载和稳定性要要求。5.2.5桁架架支座安装本工程桁架支座座为抗拔转动动支座（图2），安装前前对混凝土支支承面进行验验收，安装时时保持支座处处在可转动范范围的中间位位置。图3支座安安装示意图5.2.6安安装的测量定定位1对土建施工单单位提供的定定位轴线及水水准点进行交交接复核，并并做好记录。对对定位控制标标记进行保护护。2对每个支座安安装坐标进行行复测，发现现问题及时修修复，使其满满足安装要求求。5.3安装技技术方案5.3.1FK跨桁架及屋屋面结构吊装装采用一台TM15000型150t汽车吊，跨跨外吊装（图图3），安装方方向从5轴线开始，13轴线结束。150吨汽车吊工工作半径控制制在20m以内，伸臂52.8m，此工况其其起重能力为为10.7t，桁架重量量为10t，满足安全全要求。5.3.2AF跨桁架及屋屋面结构吊装装采用两台NK250型25吨汽车吊进进行双机抬吊吊，跨内吊装装（图3），安装方方向先从13轴线开始，11轴线结束；；再从5轴线开始安安装至11轴线，从10～11轴大门退出出，完成所有有屋面结构吊吊装。25吨汽车吊工工作半径控制制在7.0m以内，伸臂24.2m，此工况其其起重能力为为9.0t，双机抬吊吊时吊车的负负载按80%控制，单台台吊车的起重重能力控制在在5.6吨以下。桁桁架重量为10÷2==5t，满足安全全要求。图4屋面钢钢管桁架吊装装立面图5.3.3起起重操作要点点1将制作好的桁桁架用一台起起重设备吊装装至安装位置置，按照吊点点的位置进行行绑扎吊具，绑绑扎后在桁架架两端设置两两条手拉葫芦芦，固定在吊吊钩上，以便便桁架安装时时进行微调。2钢桁架吊装整整体离地约一一米后，停止止提升；仔细细观察钢桁架架和起重设备备有无异常，钢钢桁架变形是是否在许可范范围。确定无无异常情况后后，相关人员员撤离吊装区区域后继续起起吊。3起升过程中，要要仔细观察钢钢桁架和起重重设备的状况况，发现异常常及时处理。4钢桁架吊装单单元整体高度度超过落点位位置时，停止止起升慢慢水水平移位至安安装位置正上上方后缓慢下下落，使各支支座中心线和和标高符合要要求。5AF跨桁架架吊起就位到到安装位置后后，应先将桁桁架接口合拢拢、对齐，再再将桁架落到到柱顶和临时时支撑架上。如如有偏差则使使用手拉葫芦芦进行微调。经经测量检查、调调整桁架的标标高，校正直直线性、垂直直度。误差在在允许范围内内时进行焊接接固定。6每榀主桁架架安装之后，随随即安装次桁桁架、水平支支撑和屋面梁梁。7双机抬吊吊工艺。AF跨采用跨内内双机抬吊方方案。双机抬抬吊方案的优优点有：小吊吊车行动灵活活，便于进入入跨内作业；；小吊车对吊吊装场地的密密实要求低，便便于处理；使使用吊车级别别低，成本也也低。8双机抬吊吊前必须先将将桁架水平运运送到安装位位置的下方，然然后两台吊车车就位开始吊吊装。两台吊吊车在桁架上上的吊点位置置、钢丝绳长长度都要预先先确定，并经经过验算，避避免荷载分配配不均而出现现超载。9两台吊车时时要求两台吊吊车基本同步步提升。吊车车的转杆、落落钩等一切动动作，要听从从指挥，指挥挥动则动，指指挥停则停。当当指挥信号不不清晰时，一一律做停止处处理。屋面结构（弧形形主桁架、次次桁架及屋面面梁）安装顺顺序表（表一一）安装顺序表（表表一）序号工作内容图示1在AF跨搭设桁桁架高空对接接临时支撑架架；150吨吊车在在跨外吊装FK跨的主桁架架、次桁架、屋屋面梁及水平平支撑2①两台25吨汽汽车吊跨内抬抬吊AF跨屋面钢结结构，从13轴开始，至11轴暂停3吊车转至5轴开开始吊装，安安装到10轴线主桁架架完成4一台吊车退出，另另一台吊车完完成10轴至11轴线的次桁桁架、屋面梁梁及水平支撑撑，完成所有有安装5.4吊装钢钢丝绳的选择择及安全性验验算本工程吊装桁桁架最大重量量为10t，构件长度度为33m，选择4个吊点起吊吊（图3）。钢丝绳绳选用φ28㎜直径，6×37＋1钢丝绳，现现场实际配备备有φ18㎜、φ24㎜、φ28㎜三种直径径钢丝绳。按按照不折弯使使用钢丝绳安安全系数6倍以上的要要求，本工程程钢丝绳选用用规定如下：：钢丝绳选用表（表表二）构件重量吊索支数吊索水平夹角钢丝绳直径（㎜）安全系数备注3t以内245°以上φ186.145t以内245°以上φ246.65可通过接长钢丝绳或选择吊点距离来调节吊索的水平夹角7t以内245°以上φ286.3913.5t以内内445°以上φ286.63钢丝绳安全系系数验算1.当吊重为为3t时，使用2支吊索、吊吊索与水平夹夹角45°的钢丝绳吊吊索实际拉力力S为：30KKN/2/SSin45==21.222KN。使用φ18.00㎜，6×37＋1钢丝绳（公公称抗拉强度度1670MMPa，破断拉力力为159KN）的安全系系数K为：159××0.82//21.222=6.144倍，安全！！2.当吊重为55t时，使用2支吊索、吊吊索与水平夹夹角45°的钢丝绳吊吊索实际拉力力S为：50KKN/2/SSin45==35.366KN。使用φ24㎜，6×37＋1钢丝绳（公公称抗拉强度度1670MMPa，破断拉力力为283KN）的安全系系数K为：283××0.82//35.366=6.566倍，安全！！3.当吊重为为7t时，使用2支吊索、吊吊索与水平夹夹角45°的钢丝绳吊吊索实际拉力力S为：70KKN/2/SSin45==49.500KN。使用φ28.00㎜，6×37＋1钢丝绳（公公称抗拉强度度1670MMPa，破断拉力力为,386KKN）的安全系系数K为：386××0.82//49.5==6.39倍，安全！！4.当吊重为为13.5t时，使用4支吊索、吊吊索与水平夹夹角45°的钢丝绳吊吊索实际拉力力S为：135KKN/4/SSin45=47.773KN。使用φ28.00㎜，6×37＋1钢丝绳（公公称抗拉强度度1670MMPa，破断拉力力为,386KKN）的安全系系数K为：386××0.82//47.733=6.633倍，安全！！6质量控制6.1质量验收收标准6.1.1钢钢结构制作、拼拼装、安装工工程执行国家家《钢结构施施工及验收规规范》GB550205--2001；；焊接工程执行《建建筑钢结构焊焊接规程》JGJ811-2002；高强螺栓施工执执行《钢结构构高强度螺栓栓连接的设计计、施工及验验收规程》JGJ8226.2质量管管理措施成立以项目经理理为首的质量量管理机构，配配备满足工作作需要的工长长、质检员、测测量员、内业业技术员、材材料员等人员员，形成横向向到边，纵向向到底的管理理触角，确保保施工中每一一工序处于受受控状态，对对质量实行全全过程控制。严格实行“三检检三验制”。上道工序序不合格者严严禁进行下道道工序作业，专专职质检员有有一票否决权权。6.3质量技技术措施熟悉图纸，充分分了解现场情情况，理解本本施工方案的的意图，针对对工程特点做做好人员、机机械、物资和和所需工具的的施工准备。安装前检查验验收土建提交交的钢支座基基础中心线、标标高、锚栓埋埋设实物和交交接资料。施工中严格执行行施工方案中中的技术措施施，对胎架搭搭设、桁架拼拼装、构件倒倒运、支撑架架搭设、起重重吊装、焊接接施工、高强强螺栓施工等等工序都要进进行书面技术术交底，从落落实技术方案案、工艺方案案的实施来保保证工程质量量。对进场构件要要进行检查要要是。如发现现变形、油漆漆破损、污染染等问题，要要先进行修整整才进行安装装。如发现构构件有任何质质量疑问，不不得使用。安装施工所用用焊条、螺栓栓等安装原材材料要有质量量证明文件，要要按程序进行行验收。对安装过程中破破坏的漆膜要要先进行除锈锈，再按设计计进行底漆、中中间漆、面漆漆的要求分遍遍补漆。对已完成项目，及及时进行检查查验收，并做做好记录，归归档保存。7安全措施7.1严格执执行国家和上上级的安全施施工管理制度度，强化安全全教育，务必必使全体职工工牢固树立生生产必须安全全，安全为了了生产，没有有安全就没有有一切的思想想，并建立强强有力的安全全生产保证体体系。7.2高空作作业人员上岗岗前必须经县县以上医院体体检，身体不不适者一律不不得登高作业业。7.3吊装作作业必须设立立吊装警戒区区，并设明显显的警告标志志，非作业人人员不得入内内。7.4作业前检检查起重设备备确保其无故故障，检查钢钢丝绳有无破破损及吊点绑绑扎的牢固性性。各吊点应应安排专人看看护，登高作作业人员必须须系好安全带带。7.5钢桁桁架吊装单元元整体离地约约一米后，停停止提升；仔仔细观察钢桁桁架和起重设设备有无异常常，钢桁架变变形是否在许许可范围。确确定无异常情情况后，相关关人员撤离吊吊装区域后继继续起吊。7.6吊装提升升过程中，要要仔细观察钢钢桁架和起重重设备的状况况，发现异常常及时处理。7.7吊装过过程中如突发发风、雨、雪雪气候，应采采取紧急措施施，把已安装装桁架临时加加固，正进行行吊装的钢桁桁架应落地放放置。7.8雨雪天气气过后，在吊吊装前应将雨雨雪清理掉，防防止吊装时施施工作业人员员发生安全事事故。7.9吊装开始始时先慢慢收收紧钢丝绳，观观察各吊点起起升的情况以以及吊装单元元整体稳定性性。若钢桁架架晃动幅度大大，应立即停停止收绳，待待其稳定后再再起升。7.10拼装胎胎架、临时支支撑架必须经经过验收后方方可使用。7.11吊装作作业使用的对对讲机必须确确保完好、清清晰。当信号号不明时一律律做停止处理理。7.12当天安安装的构件必必须可靠固定定以后才能下下班。8施工机具主要机具配置表表（表三）序号名称规格单位数量附注1150t汽车吊吊TM1500型型台1225t汽车吊NK250型台23平板拖车30t台14直流电焊机ZX5-5000台105气割设备套46经纬仪J2台27水准仪DS3台18钢卷尺50m把29角向砂轮机JB1193--71个1010手动葫芦5T、10T套811螺旋千斤顶8T、16T台49劳动力配置置应按工程实际情情况灵活调配配，一般情