大跨度钢梁小间隙限位提升施工技术

国家会议中心二期（主体部分）迎宾厅位于地上一层①/~、①~⑫轴之间，结构形式为钢管混凝土柱框架结构，跨度36 m，进深63 m，高度29.65 m，共有7根大跨度钢梁，因现场STT2200塔式起重机性能不能满足整榀吊装要求，故钢梁先在首层楼板投影位置进行拼装，再由液压同步提升系统进行整体提升。迎宾厅两侧为箱形钢管柱，柱顶与钢梁采用无托座连接，钢管柱内侧净距34.5 m。钢梁规格H2 500×1 000×32×50，最重为62 t，分3段运至现场进行拼装，分段长度分别为11.690 m，11.100 m，11.690 m，3根钢梁有两道对接焊口，每道对接口起拱50 mm，距钢柱边间隙仅10 mm，提升精度要求极高。本文介绍小间隙限位提升施工技术。1、钢梁拼装拼装胎架由HW400×400型钢及预埋钢板组成，每道胎架通长布置在首层混凝土楼板上①/~轴钢管柱之间。胎架上焊20 mm厚钢板做定位挡板。钢梁拼装前，使用全站仪和经纬仪测量与钢梁对接钢柱的间距偏差值及钢柱垂直度，计算钢梁的整体尺寸及预留安装间隙。钢梁先从北向南依次吊上胎架，钢梁之间的对接间隙为9 mm，然后在钢梁两侧用槽钢与地面成45°角做防倾覆临时支撑，槽钢下部与H型钢焊牢（图1）。图1钢梁拼装2、提升工装（1）钢梁对接口焊接完成后，经超声波探伤确认自检、三检合格，待对接口防腐涂料涂装完毕即可为提升做准备。（2）提升设备采用计算机控制液压同步提升系统，该系统由钢绞线、提升油缸集群（承重部件）、液压泵站（驱动部件）、传感检测及计算机控制（控制部件）和远程监视系统组成。（3）在柱顶上设置提升支架，支架由双H型钢400 mm×400 mm×16 mm×20 mm和Ø273×10钢管组成。（4）在提升支架上安装提升油缸，在被提升钢梁上翼缘焊接提升吊耳（28 mm×280 mm×280 mm；提升油缸与吊耳须在同一铅垂线上，确保水平偏差小于3 mm（图2、图3）。图2上提升点图3下锚点（5）在提升平台上安装液压泵站、连接液压油管，切割钢绞线传入提升点并预紧，安装传感器，连接通信电缆和通讯电源线。3、滚轮限位迎宾厅大跨度钢梁与钢柱采用无托座连接，由于焊接间隙宽度仅10 mm，因此钢梁拼装过程中需综合考虑柱间距偏差、预起拱值、焊接收缩等因素的影响，保证钢梁整体拼装完成后满足与钢柱连接的焊接间隙要求（图4）。图4拼装完成后钢梁与柱边的小间隙钢梁高达2.5 m，梁端需紧贴柱边提升，若钢梁倾角为0˚28′则钢梁与钢柱间隙将变为0，钢梁无法实现提升且存在巨大安全隐患。为此在采用同步提升技术的同时，利用托轮原理在钢梁两侧预留3 mm间隙设置滚轮限位滑动装置，以解决提升不同步带来的质量和安全隐患问题（图5）。（a）（b）图5梁端限位滑动装置（a）滑动装置；（b）现场照片4、温度效应及精确测量国家会议中心二期主体结构南北长达456 m，温度影响巨大，作为转换桁架层相对较薄弱的部位，迎宾厅成为设置桁架层合龙区域的首选。迎宾厅钢梁提升前南北两侧桁架层结构已全部施工完毕，其中南侧结构全长288 m，北侧结构全长132 m，合龙温度定为为10~15˚C，合龙时间定为4月。由于桁架层两侧均为超长结构，温度升高会造成柱顶间距缩小，因此确定“清晨提升，晌午就位”的方案。使用全站仪提前测量迎宾厅两侧钢柱的实际偏差（表1），同时监测全天不同时段下温度下对柱净间距的影响变化值，应用三维激光扫描进行精度控制（图6）。表1不同时段不同温度下柱净距变化测量值 mm注：“–”值为跨度净距变小；表1数据为相对立面的最小净空值。图6迎宾厅提升前的结构三维激光扫描图5、钢梁提升（1）提升前应检查钢梁与地面垂直度，经试提后应再次进行测量，若垂直度不满足要求须提前调整吊耳或支架等吊装结构。（2）试提升按20%,40%,60%,80%,90%,95%,100%比例分级加载直至钢梁全部离地距地面100 mm，静置30 min后检查吊耳及钢柱上吊装支架等，确认结构一切正常后方可正式提升。（3）提升过程中，通过计算机控制同步提升系统以保证提升同步，在梁两端各安装30 m长钢尺，用水平仪实时观测提升高度。布置1台38 m高空直臂车，随钢梁提升高度直臂车高度，以方便工作人员近距离观察间隙变化，随时应对突发情况（图7）。在柱顶提升架两端各安排1名工作人员观察高空情况，地面使用全站仪随时观测钢梁两端间隙，以免因误差过大而阻碍提升。所有工作人员携对讲机及时与计算机控制台联系。图7使用高空直臂车实时观测两端间隙（4）提升就位后复测钢梁标高及轴线位置，经验收合格后方可开始焊接，钢梁两端不可同时施焊。焊接顺序为：腹板→下翼缘→上翼缘（图8）。图8迎宾厅大跨度钢梁提升6、结束语国家会议中心二期迎宾厅大跨度钢梁分段提升解决了现场起重机械不能满足吊装的问题；在地面进行拼装及焊接保证了钢梁安装精度