大跨度鋼桁架整體吊裝施工技術(shù)應(yīng)用

李寧

摘要：在鋼結(jié)構(gòu)工程施工案例中，大跨度桁架吊裝技術(shù)一直是重點(diǎn)難點(diǎn)，需要嚴(yán)格做好安裝質(zhì)量精度的控制和作業(yè)過程中的安全保證。本文將就大跨度鋼管桁架結(jié)構(gòu)吊裝施工技術(shù)進(jìn)行研究，通過“地面拼裝、整體吊裝”的施工方式，可以最大限度減少高空作業(yè)工作量、加快施工進(jìn)度、提高安裝精度、保證施工安全。

關(guān)鍵詞：鋼結(jié)構(gòu);大跨度桁架;起重吊裝

1.前言

鋼桁架結(jié)構(gòu)由于其構(gòu)造簡單、受力明確，被廣泛應(yīng)用于各類工業(yè)與民用建筑中，尤其是在大型公共建筑如體育場館、車站、圖書館等建筑結(jié)構(gòu)的屋面系統(tǒng)，普遍選用大跨度鋼桁架。由于大跨度鋼桁架一般用于結(jié)構(gòu)跨度和建筑高度較大的建筑物上，同時(shí)，對桁架結(jié)構(gòu)的安裝精度要求較高，因此，鋼桁架施工過程中，重點(diǎn)難點(diǎn)就在于吊裝方式的選擇，本文通過某籃球館屋面大跨度桁架吊裝工程實(shí)例，來簡要介紹大跨度鋼桁架在吊裝方式選擇、吊裝機(jī)械選型、吊裝質(zhì)量控制以及吊裝過程中的安全保證措施等方面的技術(shù)要點(diǎn)。

2.吊裝方式的選擇

本工程鋼桁架最大跨度60m，單榀桁架最大重量為29.8噸，根據(jù)住房與城鄉(xiāng)建設(shè)部相關(guān)規(guī)定，施工前需編制安全專項(xiàng)方案并經(jīng)專家論證通過后方可實(shí)施[1]。根據(jù)工程結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及施工場地狀況，吊裝方式選擇“主桁架整體地面拼裝、單榀桁架整體吊裝”的方法。主桁架整體吊裝完成后，在進(jìn)行主桁架支架次桁架的嵌補(bǔ)工作。如下圖所示：

鋼結(jié)構(gòu)主桁架采用單機(jī)吊裝，共進(jìn)行4次吊車站位完成本工程全部主桁架的吊裝工作。桁架吊裝前，需根據(jù)桁架提升高度、桁架結(jié)構(gòu)長度及重量，通過計(jì)算選取合適的吊點(diǎn)。本工程桁架結(jié)構(gòu)為倒三角型鋼管桁架，總長度60m，安裝高度為9.8m，吊裝計(jì)算時(shí)，荷載取值為桁架桿件自重，并考慮節(jié)點(diǎn)、馬道欄桿、花紋鋼板等重量后，取安全系數(shù)為1.3，同時(shí)考慮吊裝動(dòng)力系數(shù)1.2，吊裝鋼絲繩直徑為38mm，單機(jī)抬吊，八點(diǎn)起吊，通過捆綁的方式將鋼絲繩吊點(diǎn)均勻分布在桁架上弦桿。通過計(jì)算機(jī)模擬分析吊裝過程中桁架受力情況，計(jì)算結(jié)果滿足吊裝的安全性。吊點(diǎn)位置示意如下圖所示：

吊裝前在桁架兩端設(shè)置溜繩，以控制桁架在吊裝過程中的擺動(dòng)幅度，同時(shí)在鋼桁架上弦桿通長設(shè)置生命線繩，作為高空作業(yè)人員的安全保證措施。每一榀桁架吊裝就位后，需進(jìn)行進(jìn)行桁架間系桿的連接，保證主桁架間形成穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)單元，防止桁架發(fā)生側(cè)移、傾倒等安全質(zhì)量事故。

3.吊裝機(jī)械的選型

根據(jù)施工現(xiàn)場平面布置特點(diǎn)，由于場地空間有限，需合理分配桁架地面拼裝及吊裝時(shí)吊車站位的空間，重點(diǎn)保證桁架的拼裝位置及吊車站位滿足吊裝工況要求。本工程單榀鋼桁架最大重量為29.8噸，根據(jù)吊車吊裝高度與回轉(zhuǎn)半徑關(guān)系以及吊裝重量綜合考慮，選用中聯(lián)350噸汽車吊，吊裝重量與吊裝工況關(guān)系表所示：

4.質(zhì)量控制措施

4.1鋼桁架起吊前的構(gòu)件質(zhì)量驗(yàn)收

由于鋼桁架整體采用零散桿件焊接組裝形成，起吊前要對鋼桁架整體進(jìn)行驗(yàn)收，重點(diǎn)要保證桿件拼裝尺寸精度和鋼結(jié)構(gòu)焊縫質(zhì)量。根據(jù)工程設(shè)計(jì)要求，鋼桁架上下弦桿對接焊縫為全熔透等強(qiáng)焊接，焊縫質(zhì)量等級一級，支座處鋼管與鋼管及支座錨板之間焊縫均采用坡口全熔透對接焊縫連接，焊縫等級為一級，需對一級焊縫進(jìn)行100%超聲波探傷，確認(rèn)合格后方可進(jìn)行防銹涂裝[2]。每一榀鋼桁架均要完成尺寸精度檢查、焊縫探傷檢驗(yàn)合格后方可進(jìn)入吊裝工序。

4.2拼裝及吊裝過程中中測量監(jiān)控

為了確保桁架的拼裝及吊裝過程安全順利進(jìn)行，需監(jiān)控拼裝過程中支撐胎具的變形數(shù)據(jù)，吊裝過程中起重機(jī)的吊況及構(gòu)件的穩(wěn)定性。吊裝過程中應(yīng)對桁架的穩(wěn)定性以及吊車工況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，監(jiān)測頻率為鋼桁架提升至離地200-300mm時(shí)，應(yīng)穩(wěn)定停止10分鐘，觀察構(gòu)件的穩(wěn)定性及吊車的工作情況。吊裝過程中應(yīng)對吊車的起升高度，速度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測。鋼桁架就位落鉤后應(yīng)觀察桁架的穩(wěn)定性。

為控制大跨度鋼桁架下?lián)献冃危谄囱b前應(yīng)按照設(shè)計(jì)要求對鋼桁架整體進(jìn)行預(yù)起拱，以抵消由于鋼桁架自重及屋面施加荷載后引起的下?lián)献冃危竟こ淘O(shè)計(jì)起拱要求為120mm，若設(shè)計(jì)無要求則需要通過計(jì)算得出預(yù)起拱高度，根據(jù)同類工程施工經(jīng)驗(yàn)，一般情況下預(yù)起拱高度為跨度的1/1000--2/1000[3]。同時(shí)在鋼桁架下弦桿便于觀測的位置設(shè)置標(biāo)高控制點(diǎn)，通過對鋼桁架脫離胎架前后以及吊裝就位后控制點(diǎn)標(biāo)高的變化進(jìn)行觀測，實(shí)時(shí)監(jiān)控鋼桁架下?lián)献冃吻闆r。

5.安全保證措施

本工程鋼桁架吊裝屬于超過一定規(guī)模的危險(xiǎn)性較大的分部分項(xiàng)工程，施工前需編制安全專項(xiàng)方案并經(jīng)專家論證通過后方可組織施工。在吊裝前要制定詳細(xì)的安全保證措施以消除事故隱患，確保安全施工。主要的安全防護(hù)措施有以下幾點(diǎn)：

（1）吊裝前對應(yīng)現(xiàn)場作業(yè)人員、指揮人員、信號工、吊車司機(jī)進(jìn)行詳細(xì)交底，并進(jìn)行同步性培訓(xùn)。現(xiàn)場指揮人員與吊車司機(jī)的聯(lián)系要及時(shí)可靠，指揮信號、旗語、手勢要清楚，明了，發(fā)現(xiàn)異常情況要及時(shí)匯報(bào)吊裝現(xiàn)場總指揮，以便采取行之有效的措施。

（2）鋼桁架地面拼裝完成后，在需嵌補(bǔ)次桁架的位置處上下弦各預(yù)留一道安全通道。并在上弦桿以上1200mm位置滿拉設(shè)一道安全繩，用于安裝嵌補(bǔ)件時(shí)工人操作安全防護(hù)。

（3）吊車應(yīng)嚴(yán)格按照吊裝施工平面布置圖的要求進(jìn)行站位。吊車每調(diào)整一次，都要在起吊前進(jìn)行試吊，試吊時(shí)必須緩慢進(jìn)行，待設(shè)備即將離地時(shí)，有關(guān)人員要全面查看吊車狀況，確認(rèn)無異常情況后，方可繼續(xù)起升，試吊的起升高度不得超過300mm，進(jìn)入正式吊裝程序，在起升到預(yù)定的高度后，應(yīng)停機(jī)觀察，經(jīng)檢查情況后，即可結(jié)束吊裝作業(yè)。

（4）吊裝作業(yè)現(xiàn)場應(yīng)設(shè)警戒區(qū)，非作業(yè)人員不得入內(nèi);吊裝作業(yè)時(shí)，施工人員不得在吊車起重臂或鋼桁架的下面、受力索具附近及其它有潛在危險(xiǎn)的地方停留。

（5）風(fēng)力在五級及以上時(shí)，雨天、霧天等天氣條件下嚴(yán)禁進(jìn)行吊裝作業(yè)，在雨天后進(jìn)行吊裝作業(yè)之前和之中，要特別注意檢查吊裝區(qū)域地基耐力的變化，如有異常，應(yīng)立即停止吊裝作業(yè)[4]。

【結(jié)束語】

大跨度鋼桁架的施工一直以來都是鋼結(jié)構(gòu)工程施工中的重點(diǎn)難點(diǎn)，鋼桁架整體吊裝技術(shù)的關(guān)鍵點(diǎn)在于選取正確的吊裝方式和起重機(jī)械，同時(shí)要做好充分的施工前準(zhǔn)備工作和施工過程中的管控。本文結(jié)合工程實(shí)例，簡單介紹了“地面拼裝、整體吊裝”的鋼桁架施工工藝，通過這種施工方法，大大提高了工程施工速度、保證了施工質(zhì)量，降低施工安全風(fēng)險(xiǎn)，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)：

[1]《危險(xiǎn)性較大的分部分項(xiàng)工程安全管理規(guī)定》住建部（2018）37號

[2]《鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》GB50205-2020

[3]宋國福， 王海濤， 張三虎. 神華技術(shù)創(chuàng)新基地大跨度鋼桁架施工技術(shù)[J]. 施工技術(shù)：下半月， 2011（9）：4.

[4]李曉斌. 淺談建筑施工起重吊裝安全技術(shù)[J]. 建材與裝飾：上旬， 2013（7）：2.