研究40m跨度鋼結(jié)構(gòu)屋面吊裝施工技術(shù)

摘要：針對(duì)復(fù)雜結(jié)構(gòu)體系室內(nèi)大跨度鋼結(jié)構(gòu)吊裝施工過(guò)程中的特點(diǎn)和難點(diǎn)，以某文化中心看臺(tái)池座屋面鋼結(jié)構(gòu)（主鋼梁凈跨為40m）的吊裝工程為例，著重于吊裝過(guò)程的鋼梁預(yù)制及主鋼梁吊裝施工技術(shù)的分析。

關(guān)鍵詞：鋼結(jié)構(gòu)；大跨度；吊裝

一、工程概況

本工程結(jié)構(gòu)類型為框架剪力墻結(jié)構(gòu)體系，內(nèi)設(shè)1056座雙層看臺(tái)中型劇場(chǎng)，劇場(chǎng)自一層（局部二層）上部挑空。屋蓋由3根鋼結(jié)構(gòu)大跨度（空間凈跨40m）焊接鋼箱梁作為主梁結(jié)構(gòu)，以現(xiàn)澆鋼混組合結(jié)構(gòu)作為屋面板。整個(gè)鋼結(jié)構(gòu)工程約350t。

二、場(chǎng)地準(zhǔn)備

1.場(chǎng)地情況分析

本工程鋼結(jié)構(gòu)位于劇場(chǎng)內(nèi)看臺(tái)現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)上部，劇場(chǎng)由一層看臺(tái)及二層看臺(tái)組成。二層看臺(tái)為大跨度懸挑預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)，懸挑結(jié)構(gòu)采用后張法有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)，為確保大跨度預(yù)應(yīng)力的整體性，必須與主體結(jié)構(gòu)共同施工。主鋼梁結(jié)構(gòu)吊裝必須采用汽車吊進(jìn)行，同時(shí)一層看臺(tái)無(wú)法作為汽車吊作業(yè)及主鋼梁結(jié)構(gòu)的預(yù)制和拼裝的操作平臺(tái)。一層看臺(tái)為現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)體系，無(wú)特殊施工工藝要求，通過(guò)合理留置施工縫，考慮將一層看臺(tái)的結(jié)構(gòu)工程留置到鋼梁施工完畢后再行施工。如（圖1）所示，鋼梁吊裝僅能在寬度約為J-L軸間距16m的狹小空間內(nèi)進(jìn)行。

圖1 主鋼梁起吊作業(yè)分析圖

2.場(chǎng)地籌備工作

由于劇場(chǎng)內(nèi)空間結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且吊裝作業(yè)空間狹小，施工前，采用CAD技術(shù)對(duì)鋼梁起吊作業(yè)進(jìn)行電腦模擬分析。如（圖1）所示，確定了將右側(cè)耳光室懸挑部位，及二層看臺(tái)左側(cè)弧形懸挑部位暫緩施工的方案。為避免意外情況的出現(xiàn)，確保有足夠的起吊空間，決定對(duì)左側(cè)耳光室及二層看臺(tái)右側(cè)弧形懸挑部位同樣暫緩施工。

三、鋼梁預(yù)制方案

主鋼梁為焊接鋼箱梁，梁寬1.2m，梁高2.6～3.4m，梁跨40m，預(yù)制完成的鋼梁重量約為80t。鋼梁的制備需要寬闊的作業(yè)空間，施工現(xiàn)場(chǎng)不具備鋼構(gòu)件預(yù)制條件，故所有的鋼梁采用場(chǎng)外加工的方式預(yù)制。主鋼梁由于長(zhǎng)度大，整體預(yù)制不方便運(yùn)輸，故采用分三段加工后運(yùn)抵現(xiàn)場(chǎng)，經(jīng)地面組裝拼接后進(jìn)行吊裝。主鋼梁分段后每段長(zhǎng)約13m，重約26.7t。采用兩臺(tái)50噸汽車吊進(jìn)行主鋼梁的現(xiàn)場(chǎng)分段拼裝如（圖2）。鋼梁采用全融透等強(qiáng)焊接，焊接須開坡口、加襯板、設(shè)置引弧板，一次施焊成型，按二級(jí)焊縫標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)合格后方可起吊安裝。

圖2主鋼梁現(xiàn)場(chǎng)分段拼裝示意圖

四、主鋼梁吊裝

1.吊裝過(guò)程模擬

（1）吊裝設(shè)備選擇

單根主鋼梁構(gòu)件重量G=80t，根據(jù)350t汽車吊性能表，安全吊裝重量Q =96.5t。吊索用具g=0.5t，安全吊裝重量計(jì)算如下：Q吊重=（G+g）×1.1=（80+0.5）×1.1=88.55t<96.5t由上式計(jì)算結(jié)果，可判斷起重設(shè)備選用滿足吊裝要求。

（2）吊裝模擬

在進(jìn)行起吊前，對(duì)拼接好的主鋼梁Ⅰ、主鋼梁Ⅱ、主鋼梁Ⅲ按圖示位置放置，并對(duì)起吊過(guò)程進(jìn)行模擬如（圖3）以主鋼梁Ⅰ的3階段吊裝作業(yè)為例：①“吊裝過(guò)程1”為準(zhǔn)備階段，將主鋼梁在放置位置垂直起吊至20cm高，進(jìn)行起吊試驗(yàn)；“吊裝過(guò)程2”是通過(guò)汽車吊吊臂的提升、旋轉(zhuǎn)等動(dòng)作，使主鋼梁避開結(jié)構(gòu)柱及二層看臺(tái)，起吊至圖示位置（如圖3：吊裝過(guò)程2）；“吊裝過(guò)程3”是通過(guò)吊臂提升鋼梁至梁底超出鋼梁支承柱頂標(biāo)高后，通過(guò)旋轉(zhuǎn)、平移動(dòng)作將主鋼梁移動(dòng)至安放位置。

圖3 主鋼梁Ⅰ吊裝過(guò)程模擬

2.主鋼梁精確就位措施

鋼梁起吊過(guò)程中使用綁扎在梁端的麻繩作為牽引和穩(wěn)固措施。吊裝過(guò)程中，在已施工完畢的樓層各安排四名工人，隨主鋼梁的提升，在每層傳遞麻繩，以人工牽引配合汽車吊的方式，完成主鋼梁在空中的旋轉(zhuǎn)動(dòng)作。為保證次梁安裝的空間要求，要求主鋼梁的軸線偏差不得超過(guò)5mm。80t的主鋼梁精確就位僅靠吊車和牽引措施難以實(shí)現(xiàn)。故采用在主鋼梁就位位置，設(shè)置臨時(shí)支撐固定擋板，通過(guò)阻力抵消鋼梁的旋轉(zhuǎn)慣性，實(shí)現(xiàn)精確就位。臨時(shí)擋板采用鋼板焊接于主鋼梁支座預(yù)埋鐵件上，并保證臨時(shí)擋板與鋼梁接觸面與預(yù)埋件成直角，軸向偏差小于5mm。

3.主鋼梁起吊及安裝

起吊重心位于主鋼梁中部，采用3個(gè)吊耳起吊。起吊時(shí)先將主鋼梁吊離地面20cm，停機(jī)穩(wěn)定，進(jìn)行10分鐘試吊，檢查每個(gè)細(xì)節(jié)是否異常。試吊結(jié)束后將主鋼梁起吊至2.1m高度，對(duì)鋼梁下部拼接處的焊縫進(jìn)行防腐涂刷和防火涂料的施工。涂裝完畢后汽車吊抬臂，按模擬方案將主鋼梁移動(dòng)到設(shè)計(jì)位置上方，進(jìn)行焊接固定。鋼梁就位時(shí)，需要對(duì)鋼梁的垂直度及軸線位置進(jìn)行復(fù)核，復(fù)核完畢方可進(jìn)行焊接固定。主鋼梁穩(wěn)固后吊車卸載。主鋼梁Ⅰ吊裝完成后，進(jìn)行主鋼梁Ⅱ、Ⅲ的吊裝作業(yè)。主鋼梁Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分別按順序安放于（圖1）中L軸、J軸及K 軸位置。

五、綜合措施

在吊裝之前，施工單位制定了詳細(xì)的施工方案，并組織了超過(guò)一定規(guī)模的危險(xiǎn)性較大的分部分項(xiàng)工程的專家論證。施工隊(duì)伍針對(duì)吊裝方案進(jìn)行了認(rèn)真的研究和學(xué)習(xí)，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際勘察，結(jié)合構(gòu)件的特點(diǎn)，根據(jù)實(shí)際情況完善吊裝計(jì)劃及吊裝方法，將理論與實(shí)際相結(jié)合。使吊裝過(guò)程緊湊有序、組織合理、務(wù)實(shí)安全。

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