61.5m大跨度廠房鋼結(jié)構(gòu)屋面施工技術(shù)

蔣衛(wèi)民，焦挺

（浙江省建工集團(tuán)有限責(zé)任公司，浙江 杭州 310012）

1 工程概況

彩虹（合肥)光伏項(xiàng)目一期投資約為19.8億元，位于合肥市新站綜合試驗(yàn)開發(fā)區(qū)工業(yè)園，是合肥引進(jìn)的光伏產(chǎn)業(yè)核心項(xiàng)目，將進(jìn)一步完善平板顯示產(chǎn)業(yè)鏈。彩虹（合肥）光伏玻璃項(xiàng)目1號(hào)主廠房2標(biāo)段，包括1號(hào)主廠房4～6區(qū)（4-1軸至6-16軸），建筑總長(zhǎng)約262.40m，跨度60m，建筑層數(shù)為2層（局部有夾層），4～5區(qū)屋面標(biāo)高為21.809m，屋架下弦標(biāo)高為17.25m；6區(qū)屋面標(biāo)高為25.275m，屋架下弦標(biāo)高為20.70m。工程結(jié)構(gòu)形為鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，屋面為梯形屋架輕鋼結(jié)構(gòu)，雙層壓型保溫鋼板（見表1）。

屋架主要鋼構(gòu)件明細(xì)表 表1

2 大跨度鋼屋架施工特點(diǎn)

鋼屋架的跨度和重量都超過了一般輕型鋼結(jié)構(gòu)的特征，又是上下弦組合而成的梯形結(jié)構(gòu)屋架，拼裝和吊裝的過程中存在一定的困難。

①跨度大。大跨度的鋼屋架現(xiàn)場(chǎng)施工過程中的變形量大，變形量不易控制，吊裝過程中屋架容易造成平面外的變形。

②重量重。單榀鋼屋架重量達(dá)到了14.872t，主體結(jié)構(gòu)施工所采用的塔式起重機(jī)械無(wú)法滿足現(xiàn)場(chǎng)屋架吊裝要求，需采用大噸位起重機(jī)械進(jìn)行吊裝。

③吊裝高度高。最高起吊點(diǎn)25.275m，所采用的起重吊裝設(shè)備技術(shù)參數(shù)要求較高，設(shè)備性能要好。

④場(chǎng)地受到限制，交付安裝時(shí)間節(jié)點(diǎn)明確?？拷F(xiàn)場(chǎng)一側(cè)有10kV的高壓線，影響到吊裝過程中的行走路線，項(xiàng)目在開工后規(guī)定的時(shí)間節(jié)點(diǎn)內(nèi)需交付設(shè)備安裝，滿足業(yè)主的整體項(xiàng)目進(jìn)度要求。

3 鋼屋架施工方案選擇

61.5 m長(zhǎng)鋼屋架受到運(yùn)輸條件的限制，無(wú)法從場(chǎng)外專業(yè)的鋼結(jié)構(gòu)車間加工制作后運(yùn)輸，因而只能將構(gòu)件運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行拼裝。大跨度鋼屋架一般可采用高空拼裝法、分塊吊裝法、高空滑移組裝法、單元或整體提升法等安裝方法。高空拼裝待主體結(jié)構(gòu)完成腳手架拆除后，搭設(shè)高空拼裝的支撐腳手架，腳手架需要經(jīng)過專家方案論證無(wú)法滿足工期要求；高空滑移組裝法適用于空間網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，梯形屋架的安裝不適合；提升安裝在主體結(jié)構(gòu)完成后，在二層樓面上進(jìn)行構(gòu)件拼裝，分段或整體提升，不能滿足交叉作業(yè)需求且措施費(fèi)用較高；分塊吊裝在現(xiàn)場(chǎng)的加工制作場(chǎng)地拼裝，屋架混凝土澆筑達(dá)到一定強(qiáng)度后，即可直接進(jìn)行屋架的吊裝就位，交叉作業(yè)不受限制，因而采用分塊吊裝符合本工程的各項(xiàng)要求。

鋼屋架的現(xiàn)場(chǎng)加工拼裝一般采用臥式拼裝、立式拼裝或分段拼裝等方法。臥式拼裝無(wú)需搭設(shè)施工操作的胎架，直接在加工制作場(chǎng)地依次拼接完成后翻身起吊，需要有足夠的加工制作場(chǎng)地，輔以大噸位起重機(jī)械翻身起吊；立式拼裝需要搭設(shè)施工拼裝的支撐胎架，在支撐胎架上依次進(jìn)行構(gòu)件的拼裝，無(wú)需大噸位起重機(jī)械配合翻身起吊。由于鋼屋架跨度大、重量重，單榀鋼屋架采用臥式拼裝后翻身起吊時(shí)的變形較大，因而鋼屋架采用立式拼裝的方法。為了減少立式拼裝的支撐胎架，提高鋼屋架拼裝精度，根據(jù)設(shè)計(jì)施工圖紙將鋼屋架分成幾個(gè)單元段，先臥式拼裝鋼屋架的單元段，然后立式依次連接鋼屋架單元段，拼裝成整體的一榀鋼屋架。

鋼屋架在現(xiàn)場(chǎng)加工制作場(chǎng)地拼裝完成，經(jīng)檢查驗(yàn)收合格后，選用合適的起重機(jī)械進(jìn)行吊裝。

4 吊裝驗(yàn)算及設(shè)備配置

4.1 機(jī)械設(shè)備配置

根據(jù)機(jī)械性能表,依據(jù)起重機(jī)的自身尺寸、額定起重量、臂長(zhǎng)及構(gòu)件單體重量、起吊高度、吊裝跨度等各類參數(shù)分析，選用1臺(tái)SCC3200塔式履帶吊車吊裝所有鋼屋架。SCC3200塔式履帶吊車，主臂長(zhǎng)度30.7m,變幅副臂42m，工作半徑42m，最小可吊重27.5t，能滿足吊裝要求。同時(shí)配備25t汽車式起重機(jī)1輛，電焊機(jī)8臺(tái)，水準(zhǔn)儀1臺(tái)，經(jīng)緯儀2臺(tái)，平板拖車1臺(tái)。

4.2 吊裝鋼絲繩驗(yàn)算

選取屋架WJ-9單榀重14.872t，按照鋼絲繩的允許拉力計(jì)算[1]，進(jìn)行吊裝鋼絲繩驗(yàn)算，采用四點(diǎn)對(duì)稱綁扎起吊，吊裝角度取45°、68°，使用φ32.5mm公稱抗拉強(qiáng)度為1550N/mm2的6×37鋼絲繩做捆綁吊索。

鋼絲繩允許拉力[Fg]=a Fg/K=0.82×607.5/10=49.81kN

單根鋼絲繩受力Fcos45°+Fcos22°=G/2

F=G/2（cos45°+cos22°）=148.72/2（0.707+0.927）=45.508 kN

[Fg]＞F，所以選用的吊裝鋼絲繩滿足使用要求。

4.3 吊點(diǎn)安全性驗(yàn)算

屋架吊裝過程中產(chǎn)生變形，鋼屋架的應(yīng)力變換，選用MADIS計(jì)算軟件，驗(yàn)算吊裝過程中的屋架變形及受力情況（見圖1、圖2）。

圖1 屋架吊裝變形圖

圖2 屋架吊裝應(yīng)力圖

經(jīng)計(jì)算吊裝過程中，最大變形+18mm，最小變形-26mm，最大拉應(yīng)力90N/mm2，最小壓應(yīng)力98N/mm2，滿足現(xiàn)場(chǎng)施工要求。

5 吊裝施工技術(shù)措施

5.1 梯形屋架吊裝

①梯形鋼屋架、天窗架、鋼支撐、屋面鋼梁均采用跨外吊裝，在吊裝前進(jìn)行牛腿面的標(biāo)高找平，鋼屋架拼裝好編號(hào)堆放。屋架吊裝順序：場(chǎng)地內(nèi)拼裝→檢查驗(yàn)收→吊裝鋼屋架→吊裝支撐→屋面板安裝。6～15軸屋架為第一榀安裝屋架，然后從東到西順序安裝屋架，直到安裝完4-1軸鋼屋架。6～16軸屋架為H型鋼屋架，采用25t汽車吊在建筑物東側(cè)吊裝。

②屋架在吊裝前，牛腿及柱頂彈出屋架安裝標(biāo)高和控制中心線。

③采用四點(diǎn)綁扎起吊，吊索與水平線的夾角在60°左右（見圖3），綁扎點(diǎn)用橡膠材料包裹，防止屋架構(gòu)件及鋼絲繩受損。起吊用直徑32.5mm、長(zhǎng)43m、52m鋼絲繩各一副。

④起吊時(shí)先將鋼屋架吊離地面50cm左右，使用手拉葫蘆倒鏈調(diào)整屋架的垂直度，保證屋架垂直，并屋架兩端設(shè)置就位旋轉(zhuǎn)拉繩，然后緩慢起吊升鉤。

⑤起吊至接近柱頂位置時(shí)，利用屋架兩端的旋轉(zhuǎn)拉繩輕拉鋼屋架，使其對(duì)準(zhǔn)柱頂或牛腿處，緩慢下落屋架就位，并在鋼屋架接觸柱頂時(shí)停止起吊下落，對(duì)準(zhǔn)預(yù)留螺栓孔，并將螺栓穿入孔內(nèi)，初擰作臨時(shí)固定。

⑥進(jìn)行屋架垂直度校正和最后固定，用掛線錘檢查屋架垂直度，測(cè)繩檢驗(yàn)弦桿的垂直度，校驗(yàn)正確后施焊固定。第一榀屋架就位固定后，在其兩側(cè)各拉設(shè)6道纜風(fēng)繩臨時(shí)固定，纜風(fēng)繩另一端固定在二層現(xiàn)澆樓面上。第二榀屋架吊裝與第一榀相同，在兩榀屋架之間用校正器做臨時(shí)固定校正，上弦用校正器的卡子將兩榀屋架卡住，經(jīng)校正后用螺栓緊固和電焊最后固定裝支撐，將屋架聯(lián)成一個(gè)整體。

5.2 鋼屋架支撐檁條安裝

鋼屋架支撐檁條利用主體結(jié)構(gòu)施工的QTZ63型塔吊安裝，宜先從靠近山墻的有支撐的兩榀鋼屋架開始，鋼梁安裝完畢后進(jìn)行校正，檢查驗(yàn)收后開始將其間的檁條、支撐等依次安裝，然后以這兩榀鋼屋架為起點(diǎn)，同鋼屋架吊裝順序，從東往西順序安裝。

鋼屋架支撐檁條應(yīng)選擇好吊點(diǎn)，掌握各種支撐的擰緊程度，不得利用已安裝就位的構(gòu)件起吊其它重物，并且不得在主要受力部位焊其它物件。

5.3 屋面安裝

屋面安裝前必須編制施工排放圖，根據(jù)設(shè)計(jì)及施工排版圖核對(duì)各類材料的規(guī)格、數(shù)量，檢查零配件的質(zhì)量，安裝屋面板時(shí)檁條保持平直。屋面板的接縫方向應(yīng)避開主要視角，當(dāng)主風(fēng)向明顯時(shí)應(yīng)將面板搭接邊朝向下風(fēng)方向。屋面板搭接處均應(yīng)設(shè)置膠條，縱橫方向搭接邊設(shè)置的膠條應(yīng)連續(xù)，檐口的搭接邊設(shè)置與壓型鋼板剖面相應(yīng)的堵頭。

屋面板利用主體結(jié)構(gòu)施工的QTZ63型塔吊自一端開始依序鋪設(shè)，應(yīng)邊鋪設(shè)、邊調(diào)整位置、邊固定，山墻檐口包角板與屋脊板的搭接處，應(yīng)先安裝包角板，后安裝屋脊板，屋面天溝應(yīng)保證排水坡度。安裝后屋面平整，檐口成一直線，屋面板長(zhǎng)向搭接縫成一直線，泛水板、包角板分別成一直線，連接件在縱、橫兩個(gè)方向分別成一直線。

6 結(jié) 語(yǔ)

61.5 m大跨度梯形鋼屋架順利完成了吊裝，吊裝設(shè)備和吊點(diǎn)的選擇是大跨度鋼屋架施工的關(guān)鍵，利用主體結(jié)構(gòu)施工的塔吊配合屋面的安裝，為整個(gè)屋面的安裝節(jié)省了一定的措施費(fèi)用，綜合考慮屋面的施工技術(shù)措施來(lái)選擇合適的機(jī)械設(shè)備。整個(gè)。彩虹（合肥）光伏玻璃項(xiàng)目1號(hào)主廠房項(xiàng)目劃分了幾個(gè)標(biāo)段，我司的2號(hào)標(biāo)段先于其它單位的標(biāo)段進(jìn)行施工吊裝，為其它單位的施工提供了借鑒參考，施工方案也得了一致認(rèn)同。

建筑施工手冊(cè)編寫組.建筑施工手冊(cè)（第四版）[M].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2003.