大跨度鋼結構拱形管桁架提升技術研究與應用

劉學峰，王一峰，陳 江，鞠經緯，季書培（中建鋼構有限公司，江蘇 江陰 214532）

近年來，我國大跨度鋼結構應用得到了較大的發展，呈現出跨度越來越大、新技術越來越多、結構形式越來越豐富的特點。這給大跨度鋼結構施工技術的發展提供了巨大的機遇，但同時也給施工行業帶來巨大的挑戰。人們對大跨度鋼結構施工、力學及技術問題都做了一些研究。郭彥林等[1]對施工過程中表現出的諸多力學及技術問題進行了探討；陳國棟等[2]對廣州市新體育館屋蓋吊裝及拆撐過程進行了動態分析；郭彥林等研究了廣州新白云國際機場大型機庫鋼屋蓋結構的整體提升技術及提升設計[3]；鄭磊[4]對大跨度鋼結構重型桁架滑移施工技術進行了研究，分別從力學、計算、施工技術等方面進行了探討。本文主要介紹大跨度鋼結構的提升施工工藝，整體提升施工進度快，主要構件在地面拼裝，質量易于保證。

1 工程簡介

某火車站房屋蓋工程鋼結構跨度 83.0 m，桁架結構為倒三角拱形管桁架，單榀桁架剖面尺寸為 3.2 m×（4.2～5.2）m。主要材質為 Q 390 C。圖 1 為屋蓋整體示意圖，圖 2 為鋼桁架立面圖。

圖1 屋蓋整體示意圖

圖2 鋼桁架立面圖

2 施工方法

中間拱桁架屋蓋跨度 83 m，包括主桁架、次桁架及散件，采用地面原位拼裝、拼裝完成后整體提升的方法安裝。

提升部分劃分為兩個區域，分別為 K 軸線至 M 軸線、G 軸線至 J 軸線，對應提升區域一、提升區域二。兩個區提升到位后進行中間部分后補桿件安裝。提升分區如圖 3 所示。在桁架下方原位布置胎架進行主桁架拼裝，主桁架拼裝完成后進行次桁架及散件的安裝，全部安裝完成后進行提升。

圖3 提升分區圖

3 施工方案實施

3.1 桁架分段

綜合考慮施工場地情況和分段拼裝場地的影響，將每榀主桁架分成 6 段，主拱工廠加工后散件運輸到現場，現場地面原位散件拼裝。分段主要考慮運輸和拼裝便利，主拱分段最大長度 17.0 m，如圖 4 所示。

圖4 主桁架分段圖

3.2 原位拼裝胎架

每榀桁架分為 6 段，兩端 2 段汽車吊原位拼裝，中間 4 段樓面原位拼裝。拼裝胎架立面布置如圖 5。胎架底部設置埋件，埋件澆筑到混凝土結構里，保證胎架結構安裝。

圖5 拼裝胎架立面布置圖

3.3 提升吊點設置

分為兩個區域進行提升施工，每個區設置 6 個提升吊點，總計設置 12 個吊點。提升吊點布置如圖 6 所示。

圖6 提升吊點布置圖

3.4 提升技術措施

提升整體措施包括支撐胎架及液壓提升器提升支架的使用。提升支架設置在胎架頂部，液壓提升器設置在提升支架上。

對提升支架和下吊點吊具進行了有限元分析，結果均能滿足施工需要。

3.5 提升流程

提升流程見表 1。

表1 施工提升流程

4 安裝精度控制

安裝精度控制主要從 3 個方面進行控制。

(1) 主桁架預起拱：對主拱桁架的屋面變形進行計算，根據計算結果在拼裝時進行預起拱；將每榀桁架不同位置的計算結果進行標識，拼裝時調整對應位置的胎架標高。

(2) 拼裝精度控制：桁架各單元高空就位后，通過安裝數組倒鏈進行橫向調整，以保證桁架桿件安裝精度。測量人員檢查桁架整體標高，通過二次調整以防止高低不勻，影響安裝精度。調整鋼管，先保證其一端標高與水平距離合格，然后通過修正插入連接桿件的尺寸調整整體精度。

(3) 提升精度控制：結構提升分為三步進行。第一步，先將結構提升離開拼裝支架 100 mm，停留 12 h 做全面檢查并設立桁架永久撓度及提升過程變形測設點；第二步，高跨部分桁架整體提升 6 m，進行撓度及變形、偏差測量，如有偏差及時進行糾偏；第三步，將整體結構提升至設計標高。

5 結 語

提升施工中，小型汽車吊就能完成大跨度桁架的拼裝和吊裝，有效解決大跨度施工中的施工道路問題；減少大型吊機的施工，施工時安全可靠、方便快捷。

大跨度鋼結構拱桁架提升技術能有效提高作業效率、縮短施工工期，解決施工中大量高空作業的難題，同時保證安裝精度。