試論大跨度鋼結構的模塊化施工

段麗君 中建三局綠色產業投資有限公司軍民融合研究所研究員

高 松 中建三局綠色產業投資有限公司軍民融合研究所所長

當前應用于鋼結構施工中的主要方式是鋼結構模塊化吊裝，相比傳統的成片吊裝、散裝，鋼結構模塊化吊裝具有更高的施工安全性和更短的施工周期，大大降低了工人高空作業勞動的強度。另外，這種整體式吊裝技術可有效提升管廊安裝效率，讓施工現場大型施工機械利用率得到提升。

1 吊裝準備

1.1 場地準備

場地準備是開展施工計劃的第一步，通常包括組裝大型起重機、桁架（Truss）地面組裝場地、定點站位和場地行走，在滿足吊裝和桁架預制組裝的前提下進行場地布置。在場地規劃過程中要綜合考慮多個功能性場地設計，如起重機組裝、桁架地面組裝位置場地、行走、轉場場地等，保證各個場地的布置互不影響，且具有經濟性、可行性[1]。各個場地的處理方式都有不同的準備要求，只有合理規劃各類場地，才能確保桁架吊裝順利完成。

1.2 機械設備準備

根據設計圖紙對施工現場進行實地勘察，借助普通能級汽車起重機在地面完成桁架拼裝、組裝，用大于1250t 級的履帶式起重機完成桁架吊裝。以節約項目成本為目的，根據實際情況可在就近范圍內借用調遣方便的機械設備。

1.3 桁架準備

在管廊安裝單位的主導下完成桁架組裝，在管廊設計中讓桁架與管道一并吊裝，以此來提升桁架模塊化吊裝質量，但這種做法會增加桁架吊裝難度。

1.4 技術方案

第一，吊點設計。為了確保大跨度桁架吊裝的穩定性，可設計8 個左右吊耳在桁架上，置于桁架頂部上弦桿，以板式吊耳形式為主，以50t 級為標準設計吊耳能級，用型鋼局部加固方式焊接吊耳。第二，索具配置。以多級選配工藝為主，連接鋼絲繩的鉤頭為35 cm 長、92 mm 的直徑、4 股受力方式；大索具下方選用2 對長度為25 cm、直徑為73 cm 的索具，8 股受力方式。遵照理論結合實際的原則，每個索具繩長數據通過手動制作吊裝模型演示或者計算得來。第三，吊裝參數。吊裝總質量238.2 t，起重機臂長84 m，吊裝半徑54 m，吊裝額載282 t，吊裝符合率84.5%。

2 關鍵技術

由于桁架跨度非常大，加之吊裝就位的過程必須從其上方立柱下進行順位安裝，兩側留出的空間太小，所以對桁架吊裝的整體水平有著非常嚴格的要求，水平度一旦有不合理的控制情況出現，就會給桁架帶來直接影響[2]。由此不難看出，關鍵技術的控制要點是桁架重心的計算、索具合理的選配以及吊點的設置。桁架內部的管道在吊裝過程中會隨著桁架一同移動，而重心位置的計算難度就因為管道位置的不確定而增加，管道位置的擺放及固定性都與吊裝有著緊密聯系，同時息息相關的還有吊耳位置的設計與索具的合理選配。

3 屋蓋卸載措施

必須嚴格控制屋面桁架梁承重值，一旦超出既定值，就會埋下安全隱患，所以要提前完成胎架卸載，再進行次構件安裝，以此提升桁架安裝穩定性，拆除后的胎架設計吻合于初始位置。桁架結構在此過程中會出現不一樣的內力分布，所以桁架落位環節非常關鍵，一定要根據結構和支撐情況的差異選定更加科學的落位，保證桁架安全穩定落位。

臨時胎架拆卸方案：臨時胎架的拆卸要遵循“變形協調、卸載均衡”的原則，基于支架上的調節性節點將千斤頂裝置支撐起來，通過微量下降的反復操作完成平衡性荷載轉移，以由內向外進行卸載，確保中心對稱。第一，保持卸載的同步性；第二，對每一級高程精度的控制必須從循環卸載的每個環節入手，合理設置測量控制點，以全程監測的方式在卸載過程中對照計算結果開展信息化施工管理；第三，給桁架增設臨時性胎架，以此增加桁架的節點荷載，若臨時支座出現分批下降，則意味支座出現了不平衡沉降，這對桁架結構內力調整有著很大影響。要提前針對部分桿件超載做好預防工作，從局部入手采取加強措施，或經過精確計算后替換加強級桿件。為了有效防止出現個別支撐點集中受力的情況，要掌握每個支撐點真實的結構自重擾度值，結合分階段、分區域的方式按照一定比例調低下降值，用≤10 mm的等步下降法完成支撐點拆除。

4 結語

大跨度鋼結構模塊化施工有效填補了長距離、大跨度工程的施工空白，為各種大型建設項目的鋼結構模塊化施工提供了寶貴的經驗。相比傳統型的成片吊裝和散裝，鋼結構模塊化吊裝具有明顯的安全性和施工周期短的優勢，在很大程度上減少了人工高空作業的環節。