大跨度管桁架屋面的吊裝

柳國光 龔宗宜

（中冶南方工程技術有限公司，湖北 武漢430000）

我國是一個發展中國家，但由于國大人多，隨著國力的不斷增強，對體育、休閑、展覽、航空港、機庫等大空間和超大空間的需求十分旺盛[1]。鋼結構的施工，尤其是大跨度構件的吊裝問題對工程的影響尤為關鍵。大跨度鋼結構在我國的應用將越來越廣泛，大跨度鋼結構的施工技術仍然是土木工程的重要課題之一。本文結合一個大跨度料場封閉改造工程，闡述了大跨度桁架的分段吊裝、雙機抬吊的具體施工過程。

1 工程概況

近年來，由于國家環保要求日益嚴格,鋼鐵企業環保標準相應提高, 鋼鐵企業迫切需要對原有眾多的露天原料場進行封閉改造。本工程位于已有廠區內，為原有成品堆場的封閉改造工程，包括鋼筋混凝土擋墻、框架柱、管桁架屋面結構、屋面墻面彩板。屋面結構主要包括管桁架結構、屋面檁條及屋面板。管桁架屋面結構共包括一榀100m 跨主桁架、11 榀40m 跨屋架桁架、30 榀10m 跨支撐桁架。主桁架支座標高19.850m，次桁架2 側支座標高分別為19.850m、16.000m。施工區域的成品堆場內為常年堆料場地，地面為常年堆積燒結礦石料沉積物，周邊遍布原有建筑物、構筑物、生產設備設施，只在成榀堆場北側有一廠區道路，施工區域狹小，且施工過程中堆場還需繼續生產。起吊高度大管桁架結構跨度大、場地狹小、施工與生產交叉進行，造成施工組織困難，施工措施選擇受到限制。

圖1 管桁架屋面軸側圖

2 吊裝方案選擇

圖2 工程剖面圖

本工程為管桁架結構，跨度大、重量重，尤其是100m 主桁架截面如圖3 所示高度大（最大高度接近8.2m）、寬度?。缰?m 寬，支座處僅1m 寬），施工時風荷載對側向穩定影響較大，對施工吊裝要求較高。大跨度桁架目前主要的施工方法有整體吊裝、整體提升、分段吊裝、高空散裝、高空滑移等[2]。結合本工程結構特點、施工場地情況，主桁架采用分段吊裝，次桁架均采用整體吊裝。本工程的總體施工步驟如下：

2.1 在地面整體拼裝100m 主桁架、40m 次桁架、40m 桁架間支撐桁架。根據場地情況盡量多的拼裝完成40m 次桁架，以保證主桁架就位后能及時吊裝次桁架，給予主桁架平面外約束。

2.2 將100m 桁架按照分段位置分割成三段，同時安裝臨時支架并固定，一次吊裝主桁架的三部分，并在高空組裝焊接、加固。

2.3 吊裝最西端一榀40m 桁架，由東向西依次吊裝40m 桁架及次桁架。

2.4 吊裝完成全部40m 桁架及次桁架后，拆除主桁架的臨時支架、風繩，恢復生產。

2.5 安裝檁條及屋面板，完成施工任務，如圖2。

3 主桁架吊裝

主桁架總重約77.4t，且場地狹小，大噸位的汽車吊不能進入施工場地，因此主桁架采用兩臺性能相近的汽車吊分段抬吊。主桁架的跨度大，截面高度大、寬度小，抵抗側向荷載能力差；100m 桁架單獨安裝時容易傾倒。初步確定吊裝方案為設置臨時支撐、分段吊裝、采用風繩等措施保證安裝過程中的穩定性。主桁架的臨時支撐、風繩布置及分段布置見圖4。

3.1 吊裝驗算

確定了分段吊裝方案后，還需通過專業軟件核算各段桁架在吊裝工況下的強度、穩定、變形，并確定吊裝點。并與設計院協商局部桿件加大，待各指標滿足規范要求后，方可進行接下來的施工。

圖3 主桁架斷面圖

3.2 吊車選擇

桁架1、2、3 部分的重量分別為24.5 噸、27 噸、25.9 噸。第二部分最重，兩臺吊車抬吊時，平均每臺吊車的起重量為13.5 噸，吊車吊裝時采用30 噸吊鉤，重約0.5t，吊裝使用的鋼絲繩等工具重量考慮0.2t，吊車起重量為13.5+0.5+0.2=14.2 噸。分段后的三部分桁架的吊裝擬采用兩臺120 噸吊車抬吊的方式進行吊裝，吊裝半徑均為16m，大臂長度均選擇36.5m，額定起重量為19.1 噸。按照《建筑施工起重吊裝安全技術規程》JGJ276-2012 第3.0.17 條“采用雙機抬吊時，宜選用同類型或性能相近的起重機，負載分配應合理，單機載荷不得超過額定起重量的80%。兩機應協調起吊和就位，起吊的速度應平穩緩慢”的規定，故每臺吊車的起重量不得大于19.1*0.8=15.28 噸＞14.2 噸。采用兩臺120 噸吊車抬吊，滿足規程要求。

3.3 桁架現場拼裝

為保證施工質量，管桁架在現場拼裝時，應搭設管桁架拼裝胎具。拼裝胎具下的地面應進行平整、壓實。桁架在混凝土地面拼裝，胎具均采用H 型鋼制作。拼裝胎具搭設完畢后應進行縱橫兩個方向頂面相對高差的檢查，頂面標高應按照設計起拱要求進行控制。拼裝胎具應進行必要的連接、固定，保證不發生移動、下沉等現象，并定期檢查頂面平整度。根據設計要求，本工程100m 桁架按照1/500 進行起拱，管桁架在制作、拼裝、焊接后均應進行起拱度檢查，起拱數據偏差不得大于±1/5000。管桁架的拼裝應嚴格按照現行《鋼結構工程施工質量驗收規范》的要求進行施工、質量檢查，原材料的進場檢驗、切割下料、矯正成型、節點桿件軸線偏移等，嚴格按照施工工序進行質量控制，必須滿足規范要求。

圖4 主桁架吊裝分段、風繩、臨時支架布置圖

圖5 次桁架初始起吊倒鏈連接圖

3.4 主桁架具體吊裝步驟

主桁架吊裝按以下步驟實行：

3.4.1 100m 桁架在地面整體拼裝、焊接完畢后，對管桁架的節點焊接情況、管桁架的整體外形尺寸、起拱度進行檢查。保證所有節點焊縫焊接完畢后，報請監理工程師進行質量驗收。

3.4.2 在100m 跨度約1/3 處設置兩個臨時支架，增加100m 桁架的穩定性。

3.4.3 主桁架質量驗收合格后，按照兩個臨時支架的設置位置將100m 桁架分割成三段，分三段進行吊裝。

3.4.4 分段、臨時支架安裝完成后，即可進行吊裝作業，吊裝前，須進行對吊車的站位、起吊角度模擬。本次吊裝采用由西向東依次吊裝主桁架的第1、2、3 部分。

3.4.5 100m 桁架每段吊裝就位后，在上弦節點處設置風繩，防止風荷載等側向荷載引起側向失穩。

4 次桁架吊裝

完成100m 桁架的吊裝及分段處的連接后，需立即開始40m 桁架的吊裝。40m 桁架安裝后為傾斜狀態，為便于安裝，在起吊時應調整40m 桁架狀態與安裝狀態一致。40m 桁架是在地面平放拼裝的，若要達到安裝時的傾斜角度，本工程采用了以下方法：40m 桁架平放在地面按圖5 進行起吊綁扎鋼絲繩，兩根長度不小于6m 的S1 鋼絲繩均用倒鏈連接，初始狀態倒鏈鐵鏈長度約1m。緩慢起吊，待40m 桁架離地高度約500mm 時，停止起升。兩名施工人員從臨時爬梯上至S1 鋼絲繩上的倒鏈處，兩名施工人員同時緩慢放松倒鏈。隨著倒鏈的放松，40m 桁架發生傾斜，低端緩慢靠近地面。待低端靠近地面后，兩名施工人員盡快離開40m 桁架到達安全區域后，繼續起升40m 桁架，使低端距離地面約500mm，重復放松倒鏈，直至40m 桁架傾斜角度接近安裝傾斜角度。

40m 桁架吊裝，由東西兩端同時進行。首先吊裝兩端的兩品40m 桁架以及40m 桁架間的次桁架，然后由東向西依次吊裝40m桁架及40m 桁架間次桁架，直至全部吊裝完成。當吊裝的40m 桁架位置處有風繩時，便可將相應的風繩拆除。待11 榀40m 桁架安裝完成后便可拆除兩個臨時支架，清理40m 桁架拼裝場地，堆取料機恢復生產。

5 結論

本文結合一處工程實際，詳細闡述了大跨度管桁架屋面的吊裝過程，并提供了一種用倒鏈調整桁架吊裝傾角的方法。大跨度鋼結構的吊裝方案應考慮以下問題：（1）須結合現場情況，制定吊裝方案；（2）根據吊裝方案，驗算桁架在吊裝狀態下的受力情況，并對桁架采用必要的措施來保證施工階段的安全；（3）吊裝方案須進行嚴格的推演，保證施工過程的安全。