平面雙向鋼桁架結構拼裝施工技術

沈萬玉，叢輝，田朋飛，張煊銘

（1.安徽富煌鋼構股份有限公司，安徽 合肥 238076；2.中建一局集團建設發展有限公司，北京 100102)

1 工程背景

上海通用汽車有限公司總裝車間主體為單層(局部2層)鋼結構廠房，總建筑面積69794.1m2，總裝車間屋蓋采用平面雙向鋼桁架，屋架下弦標高為9.500m，LOC部分屋架下弦標高為8.000m。

2 施工特點

根據安裝總體計劃，制訂實際預拼裝、拼裝計劃，并依此進行桁架的拼裝。主桁架進行合理單元分段，在工廠預拼裝后運輸到現場。吊裝主桁架采用整榀吊裝方式，次桁架以每兩榀主桁架之間的次桁架為一個單元進行吊裝，最終完成整個平面雙向鋼桁架的拼裝施工[1]。

3 關鍵工藝流程

通過特殊的胎架制作工藝，專門的拼裝場地和對鋼桁架進行科學有序的拼裝，屋面桁架采用“工廠預拼裝、桿件出廠、現場拼裝、分榀吊裝”的方法進行吊裝施工[2]。平面雙向鋼桁架安裝施工工藝流程如圖1所示。

4 施工關鍵技術

4.1 拼裝胎架設計

在設計工廠內預拼裝與現場拼裝所需的胎架設計時，應滿足如下要求。

圖1 平面雙向鋼桁架施工工藝流程圖

①拼裝胎架考慮到拼裝單元自重較重，為防止拼接變形，胎架采用專用小截面焊接H型鋼焊接而成，現場拼裝場地地面在桿件進場前須進行平整、硬化處理，桁架拼裝胎架宜采用可拆卸式支架結構[3]。

②胎架設置應避開節點位置，滿足焊工的施焊空間。胎架設置按胎架設計圖進行設置驗收。

③胎架必須保證有足夠的剛度和良好的整體穩定性，且必須保證胎架上口水平度誤差控制在±1mm，胎架定位塊的位置須避免與桁架起吊時碰撞。

④在組裝平臺上劃出鋼管端面定位線、中心線及分段長度位置線，作為桁架拼裝驗收的依據，另外為防止胎架的沉降不均勻，須在胎架旁設置一沉降觀測點，作為平臺沉降的檢查依據。拼裝胎架如圖2所示。

圖2 胎架拼裝示意圖

4.2 預拼裝場地

大型桁架結構的拼裝場地要求面積足夠大，地面應進行平整且硬化處理，拼裝場地配備有20t龍門吊，跨度30m，高度15m，軌道長50m，滿足本工程桁架的拼裝要求，如圖3所示。

4.3 桁架拼裝注意事項

①拼裝測量遵循“從整體到局部，先控制后施工”的測設原則。即將桁架上下弦上的每個支撐點由空間位置水平投影到地面上，并將其空間坐標轉換到地面。采用全站儀在地面上分別測量出每個支撐胎架的定位坐標位置。

②拼裝時，找出影響拼裝質量的各個因素。同時將諸因素進行分類，有側重點的進行質量控制。

圖3 拼裝現場示意圖

4.4 屋面桁架吊裝

屋面桁架形式為六連跨布置，最大跨度為24m，最小跨度15m，自身高度最高點為5m。最大跨度屋面桁架車間分3段加工，分段位置在跨度1/3處。桁架在車間桿件加工，車間預拼裝，散件運往現場，如圖4所示。

圖4 屋面桁架示意圖

桁架每榀作為一個吊裝單元，在廠房內拼裝，拼裝好后由汽車吊直接吊裝就位。主桁架隨鋼構安裝方向逐榀安裝，次桁架按照每個施工區，3臺汽車吊同時吊裝。

在廠房內拼裝，主桁架隨鋼構安裝方向逐榀安裝，次桁架按照每個施工區，多臺汽車吊同時吊裝。在吊裝過程中，應緩慢起鉤，桁架起吊10cm后應靜止緩穩，不可讓桁架有過大的晃動或斜度[4]。在平穩上升的同時，要有至少3名專業指揮人員進行指揮，即每臺吊機各1個單獨指揮和1名總指揮，指揮號令要以總指揮為準，切不可單獨提升，如圖5所示。

圖5 屋面主桁架（縱向桁架）吊裝示意圖

桁架落位時，要待桁架穩定后再緩慢落鉤，桁架停穩后不可以完全松鉤，應及時進行全程監控測量校正。待位置校正正確后，將桁架結構連接端進行焊接固定，自由端應將支撐架的調節托板焊接牢固，以防桁架滑移造成支撐架傾覆，待連接端與自由端支撐架焊接牢固后，吊車松鉤，再進行附屬連桿安裝[5,6]，如圖6所示。

圖6 屋面桁架吊裝示意圖

5 焊接技術

本工程對應的焊接質量控制的難點，主要體現在以下兩個方面：熔透焊縫數量多，分布廣泛；構件的零件厚度比較小，焊接變形是控制重點。對于此關鍵問題，應做到以下三點[9]。

5.1 采用線能量小的焊接方法

采用富氬氣體保護焊（氬氣占80%，二氧化碳占20%），其焊接輸出線能量小，氣體在焊接過程中有冷卻作用，可以有效的減小焊接變形。

5.2 采用多層多道焊

焊接收縮的大部分是在焊接起初幾層中完成的，在這幾層焊接的過程中，采用焊接參數的下限。

5.3 采用多種質量控制手段

根據焊縫的不同情況，各種NDT[10]檢測手段并用。

6 結 語

上海通用汽車有限公司總裝車間屋蓋采用平面雙向鋼桁架結構，本文從關鍵工藝流程、施工關鍵技術、焊接技術方面進行了詳細的技術分析和研究，為平面雙向鋼桁架結構的綜合性的施工技術提供了實踐依據和施工經驗，也為我國在重鋼結構工業廠房的施工技術積累扎實基礎。

[1]王念念.雙向正交魚腹式鋼桁架拼裝施工技術[J].建筑技術,2008（6）.

[2]曾德光,張偉,劉俊.新型雙向大跨度混合結構受力體系設計探討[J].建筑結構,2014（1）.

[3]GB50017-2003,鋼結構設計規范[S].北京:中國計劃出版社,2003.

[4]鮑廣鑒,李國榮,王宏,羅軍,曾強,陳柏全.現代大跨度空間鋼結構施工技術[J].鋼結構,2005（1）.

[5]肖專文.雙向魚腹式鋼桁架結構多點頂推累積滑移施工技術[J].建筑技術,2008（6）.

[6]彭建林,朱國鵬,胡秋桂.濟南發電設備廠汽輪機重型廠房鋼柱吊裝施工[J].浙江建筑,2010（10）.

[7]GB50205-2001,鋼結構工程施工質量驗收規范[S].北京:中國計劃出版社,2002.

[8]CECS102：2002,門式鋼架輕型房屋鋼結構技術規程[S].北京:中國計劃出版社,2012.

[9]GB50026-2007,工程測量規范[S].北京:中國計劃出版社,2007.

[10]周在杞.金屬（鋼）結構質量控制與檢測技術[M].北京:中國水利水電出版社,2008.