臨時塔架在體育館鋼結構吊裝技術研究

林懷志

一、工程概況

1.工程總體概況

三明市體育館為6000座的綜合館，設有籃球、羽毛球等多功能比賽場，乒乓球訓練廳、舉重訓練廳、體育器材室、賽場工作室、運動員休息室等，體育建筑等級乙級，可舉辦全國性和單項國際比賽，項目鋼結構重約為2300t。

體育館屋蓋采用空間管桁架結構。整體結構不規則、不對稱，造型呈“蝸牛”型，最高標高為28.405m。根據結構特點可分為弧形鋼柱及鋼梁、外部環向桁架、中間環向桁架、內部環向桁架、徑向桁架。內部環向桁架與中間環向桁架是通過徑向桁架連接，中間環向桁架間用鋼管梁連接，中間環向桁架及外部環向桁架用弧形鋼梁連接而成。結構外側圍繞一圈飄帶鋼結構平臺。

2.項目特點及難點

（1）工程量大，工期緊

屋蓋系統工程量約2300t，施工工期僅3個月。通過材料采購、加工工期控制來盡一切可能確保鋼結構按期吊裝。開工后利用白班、夜班兩班多區域地面組裝，白班吊裝、高空補檔及夜班焊接來加快現場施工進度。

（2）施工難度大，精度要求高

本工程為空間管桁架結構體系。如何在施工過程中控制并實現空間結構坐標體系，最終實現設計師的設計理念，是關鍵所在。特別是施工過程中的坐標體系、胎架設置變形、沉降控制、焊接變形、組裝、吊裝過程的結構變形等方面的控制，對本工程施工及質量保證非常重要。

（3）焊接工程量大

空間相貫管桁架、桁架節點均為相貫焊接節點，現場焊接量大，且對焊工技能要求高，須具備全周焊的技能。

（4）季節性施工要求高

鋼結構吊裝恰逢雨季施工。主要矛盾為：高空防風、防水措施；要采取有效、可實施、合理的措施，在施工過程中落實執行。

（5）高空作業多

本工程地面組裝及高空吊裝均屬于高處作業。安全管理到位和安全措施的投入是確保工程安全無事故的兩大法寶，要將安全管理網絡落實到個人及嚴格執行安全措施方案，同時加大現場安全工作的監督、整改工作。

另外合攏時間、溫度控制，是本工程難點所在。要通過計算及經驗確定合理的合攏方法。

二、技術方案

針對施工難點進行方案研究，通過對設計圖紙的認真分析，召開技術專家研討會，設備選型、臨時支撐塔架計算安裝和卸載、核心環和桁架安裝等計算，均能滿足施工要求。

1.關鍵設備選擇

體育館內場主要為結構核心內部環桁架與14榀徑桁架。在場內配置一臺250t履帶吊負責結構核心環桁架與1-21軸線至1-4軸線6榀徑桁架的吊裝工作，在場外配置一臺400t履帶吊車，負責安裝組裝1-20軸線至1-5軸線8榀徑桁架的吊裝工作；場內、場外徑桁架相對應同步進行吊裝；內場先安裝臨時支撐塔架和壓力環，然后安裝拼接結構核心環桁架，最后與外部同步安裝徑桁架。

工欲善其事必先利其器，不僅從CO2焊機、直流焊機到碳弧氣刨、氣割設備在施工前準備到位，而且吊裝的設備更應充分就位。

考慮工期及成本等因素，根據鋼結構的單個構件重量、場地情況、吊裝環境等條件，采用場內CC1400型250t履帶吊車，使用主臂模式，臂長48m，場外選擇CC2400型400t履帶吊車，使用SWSL模式，主臂42m，副臂48m。

（1）設備特點

CC1400型250t履帶吊吊機性能表

CC2400型400t履帶吊吊機性能表

（2）內場吊裝構件表

序號 構件類型 構件編號構件重量構件數量 吊裝機械1 核心環 150t 1 250t履帶吊2 主桁架 HJ1 51t 2 250t履帶吊3 主桁架 HJ2 48t 2 250t履帶吊4 主桁架 HJ3 40t 2 250t履帶吊5 主桁架 HJ4 29t 2 400t履帶吊6 主桁架 HJ5 28t 2 400t履帶吊7 主桁架 HJ6 28t 2 400t履帶吊8 主桁架 HJ7 28t 2 400t履帶吊

2.關鍵吊裝技術

（1）臨時支撐塔架

體育館的內部環梁是整個體育館鋼結構的核心，且無支撐，所以需要在其下部設置支撐胎架將其固定，待整個結構施工完畢將其拆除，其第二個作用是為了保證徑向桁架安裝時對內部環梁荷載作用，確保徑向桁架安裝過程中的穩定性。

在體育館結構核心環于桁架下弦相交節點處，設置一圈9座支撐塔架，塔架與塔架間連接成整體，并在核心環中心節點下4點設置支撐塔架，塔架間也連接成整體，塔架高度根據設計結構核心環為20.875～21.667m。

（2）臨時支撐塔架校核

根據施工要求在壓力環中心位置設置四肢格構柱，平面尺寸3m×1.5m；在壓力環外圈桁架下位置設置一圈單肢柱，并利用三圈柱間梁及支撐將柱連接成整體。

首先，當地政府部門應該積極完善現階段的法律法規，確保每一家進入到餐飲市場的企業都處于同一市場競爭機制下，保證公平性。

壓力環中心位置的四肢格構柱承擔的主結構重量取40t（標準值），該柱主肢采用H414×405×18×28的工字鋼；斜綴條為Φ140×7的鋼管，水平綴條為[16B雙肢槽鋼；頂部分配梁為H414×405×18×28的工字鋼。除H414×405×18×28的材質為Q345B外，其余桿件材質均為Q235B。

由上述的計算結果可知：該支撐結構構件的最大應力比為0.685＜1，且塔頂位移較小，可以滿足施工要求。

壓力環外圈桁架位置的一圈支撐結構的單肢柱承擔的重量取35t（標準值，由卸載時的千斤頂頂起工況得到），該柱肢采用H414×405×18×28的工字鋼；上部兩層連系梁及柱間支撐截面為H200×200×8×12，最底層連系梁截面H300×300×10×16 。H414×405×18×28的材質為Q345B外，其余桿件材質均為Q235B。

由上述的計算結果可知：該支撐結構構件的最大應力比為0.759＜1，且塔頂位移較小，可以滿足施工要求。

（3）結構核心環安裝

內場進行結構核心環的組裝，因核心環重量達150t，組裝成為核心環中心節點。250t吊車先吊裝核心環中心節點，然后吊裝兩片核心環外圈桁架。另與25噸汽車吊配合安裝外圈桁架與中心節點之間的聯系桿件，。

（4）徑桁架安裝

體育館內場主要為結構核心內部環桁架與14榀徑桁架。在場內配置一臺250t履帶吊負責結構核心環桁架與1-21軸線至1-4軸線6榀徑桁架的吊裝工作，在場外配置一臺400t履帶吊車，負責安裝組裝1-20軸線至1-5軸線8榀徑桁架的吊裝工作；場內、場外徑桁架相對應同步進行吊裝。

（5）臨時塔架卸載

①卸載條件

a.氣候條件及構件表面溫度監測準備

做好卸載前一周內的氣候變化預測工作，并及時向指揮中心匯報，以便領導小組及時選擇最佳卸載時機。

卸載前一周，進行測溫系統的檢查與調試工作；卸載前一天開始進行構件溫度監測工作，并及時向信息處理中心匯報工作。

五級風以上、中雨以上或雷雨天氣禁止進行卸載工作；夜間暫時停止卸載作業。

b.關鍵技術準備

1）進行卸載時的工況分析和對比分析，確定合理的卸載順序，確定卸載流程。

2）進行卸載時塔架上端的節點構造設計，確定千斤頂的架設方案。

3）確定卸載方案、測量控制方案，制訂詳細的施工作業設計，并做好技術交底、安全交底等各項工作。

4）制作工序卡，明確每個塔架的作業人員。

5）機械設備安裝、調試。卸載前進行支撐塔架上端的構造處理，將千斤頂安裝到位，并通過驗收。

6）塔架標識。進行支撐塔架的分批及編號工作，明確每個塔架的作業隊伍和卸載過程，在每個支撐塔架上懸掛標示牌。

7）檢查、驗收。進行細致的安裝、焊接檢查工作，避免漏裝、漏焊和焊縫質量問題。

②卸載關鍵點

體育館支撐塔架拆除結構卸載采用千斤頂實施，在每個支撐塔架頂部安裝一臺50t千斤頂進行卸載。塔架支撐點最大位移約為70mm，擬分成七步同步卸載，每步的卸載量為10mm。卸載時，以位移控制進行卸載過程，由一臺電腦控制9座千斤頂液壓油泵，實現同步卸載，每卸載10 mm即進行桁架和塔架完整性的檢查，直至結構核心環與塔架脫離，完成卸載。

③卸載安全關鍵控制

a.卸載前對作業人員進行卸載期間的安全教育。

b.卸載時要服從統一指揮，保證同步，且嚴格按分級大小進行。

c.卸載前要仔細檢查各支撐塔架上端的構造處理情況，保證符合技術要求。

d.卸載前要清理屋面上的雜物及卸載作業區域內的雜物，卸載過程中，屋面上下不得進行其它作業。

e.卸載前要檢查好千斤頂，卸載時預防受力太大。

f.卸載過程中，協調與監視人員要時刻觀察，保證作業人員的步調一致，如其中一個點出現問題，其它點的作業人員應停止卸載。

g.作好安全通道，如遇意外，要立即組織人員撤離卸載區域。

h.現場建立安全管理小組，由生產副經理主管安全活動，配備專職安全員，嚴格安全值班制度。卸載時安排4位安全員，分別負責屋面和支撐塔架及卸載作業點的安全巡視工作，發現安全隱患及時匯報，并停止卸載，立即采取相應措施。

i.嚴格遵守和執行國家及市有關施工現場安全、消防保衛規定，加強施工現場消防保衛工作。

j.加強領導，建立組織，明確責任，把消防保衛工作列入工作日程。經常進行教育，每日檢查一次，做到時間、人員落實。

四、結語

通過上述工程實例得出體育館管桁架吊裝和卸載施工技術主要體現在：（1）做好施工前的策劃準備工作；（2）選好起重吊裝設備和吊裝順序；（3）做好塔架計算及布置；（4）安裝和卸載過程中的精度控制。