研究40m跨度鋼結構屋面吊裝施工技術

摘要：針對復雜結構體系室內大跨度鋼結構吊裝施工過程中的特點和難點，以某文化中心看臺池座屋面鋼結構（主鋼梁凈跨為40m）的吊裝工程為例，著重于吊裝過程的鋼梁預制及主鋼梁吊裝施工技術的分析。

關鍵詞：鋼結構；大跨度；吊裝

一、工程概況

本工程結構類型為框架剪力墻結構體系，內設1056座雙層看臺中型劇場，劇場自一層（局部二層）上部挑空。屋蓋由3根鋼結構大跨度（空間凈跨40m）焊接鋼箱梁作為主梁結構，以現澆鋼混組合結構作為屋面板。整個鋼結構工程約350t。

二、場地準備

1.場地情況分析

本工程鋼結構位于劇場內看臺現澆結構上部，劇場由一層看臺及二層看臺組成。二層看臺為大跨度懸挑預應力結構，懸挑結構采用后張法有粘結預應力結構，為確保大跨度預應力的整體性，必須與主體結構共同施工。主鋼梁結構吊裝必須采用汽車吊進行，同時一層看臺無法作為汽車吊作業及主鋼梁結構的預制和拼裝的操作平臺。一層看臺為現澆混凝土結構體系，無特殊施工工藝要求，通過合理留置施工縫，考慮將一層看臺的結構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的狹小空間內進行。

圖1 主鋼梁起吊作業分析圖

2.場地籌備工作

由于劇場內空間結構復雜，且吊裝作業空間狹小，施工前，采用CAD技術對鋼梁起吊作業進行電腦模擬分析。如（圖1）所示，確定了將右側耳光室懸挑部位，及二層看臺左側弧形懸挑部位暫緩施工的方案。為避免意外情況的出現，確保有足夠的起吊空間，決定對左側耳光室及二層看臺右側弧形懸挑部位同樣暫緩施工。

三、鋼梁預制方案

主鋼梁為焊接鋼箱梁，梁寬1.2m，梁高2.6～3.4m，梁跨40m，預制完成的鋼梁重量約為80t。鋼梁的制備需要寬闊的作業空間，施工現場不具備鋼構件預制條件，故所有的鋼梁采用場外加工的方式預制。主鋼梁由于長度大，整體預制不方便運輸，故采用分三段加工后運抵現場，經地面組裝拼接后進行吊裝。主鋼梁分段后每段長約13m，重約26.7t。采用兩臺50噸汽車吊進行主鋼梁的現場分段拼裝如（圖2）。鋼梁采用全融透等強焊接，焊接須開坡口、加襯板、設置引弧板，一次施焊成型，按二級焊縫標準進行檢測，檢測合格后方可起吊安裝。

圖2主鋼梁現場分段拼裝示意圖

四、主鋼梁吊裝

1.吊裝過程模擬

（1）吊裝設備選擇

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

（2）吊裝模擬

在進行起吊前，對拼接好的主鋼梁Ⅰ、主鋼梁Ⅱ、主鋼梁Ⅲ按圖示位置放置，并對起吊過程進行模擬如（圖3）以主鋼梁Ⅰ的3階段吊裝作業為例：①“吊裝過程1”為準備階段，將主鋼梁在放置位置垂直起吊至20cm高，進行起吊試驗；“吊裝過程2”是通過汽車吊吊臂的提升、旋轉等動作，使主鋼梁避開結構柱及二層看臺，起吊至圖示位置（如圖3：吊裝過程2）；“吊裝過程3”是通過吊臂提升鋼梁至梁底超出鋼梁支承柱頂標高后，通過旋轉、平移動作將主鋼梁移動至安放位置。

圖3 主鋼梁Ⅰ吊裝過程模擬

2.主鋼梁精確就位措施

鋼梁起吊過程中使用綁扎在梁端的麻繩作為牽引和穩固措施。吊裝過程中，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動作。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5mm。80t的主鋼梁精確就位僅靠吊車和牽引措施難以實現。故采用在主鋼梁就位位置，設置臨時支撐固定擋板，通過阻力抵消鋼梁的旋轉慣性，實現精確就位。臨時擋板采用鋼板焊接于主鋼梁支座預埋鐵件上，并保證臨時擋板與鋼梁接觸面與預埋件成直角，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個吊耳起吊。起吊時先將主鋼梁吊離地面20cm，停機穩定，進行10分鐘試吊，檢查每個細節是否異常。試吊結束后將主鋼梁起吊至2.1m高度，對鋼梁下部拼接處的焊縫進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到設計位置上方，進行焊接固定。鋼梁就位時，需要對鋼梁的垂直度及軸線位置進行復核，復核完畢方可進行焊接固定。主鋼梁穩固后吊車卸載。主鋼梁Ⅰ吊裝完成后，進行主鋼梁Ⅱ、Ⅲ的吊裝作業。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的施工方案，并組織了超過一定規模的危險性較大的分部分項工程的專家論證。施工隊伍針對吊裝方案進行了認真的研究和學習，通過現場實際勘察，結合構件的特點，根據實際情況完善吊裝計劃及吊裝方法，將理論與實際相結合。使吊裝過程緊湊有序、組織合理、務實安全。

參考文獻：

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