收費站鋼網架結構雨棚分塊整體吊裝技術

劉強斌

網架結構雨棚由鋼桿件通過節點進行連接，形成空間剛度大、整體性好、組建簡單的建構模式。鋼網架結構平面布置靈活，能適應不同跨度、不同平面形狀、不同功能需要的建筑物，焊接工藝以及安裝施工質量可控，適應了建筑工業化的客觀要求。通過查找文獻發現，很多學者對網架結構受力及設計進行了深入闡述，但缺少對網架結構雨棚分塊整體吊裝的研究。

本文以深圳市排榜收費站網架結構雨棚施工為背景，通過對網架結構拼裝、分塊整體吊裝的工藝改進，計算驗證了整體吊裝的可行性，為網架結構雨棚分塊整體吊裝在施工中的推廣及應用提供參考。

1 工程概況

深圳市排榜收費站設計為主線收費站，7進7出共14車道，收費大棚為鋼網架結構，外裝飾采用玻璃幕墻及鋁單板金屬幕墻。鋼網架的平面尺寸為74.2 m×39.1 m，弦高6.46 m，最大單跨度16.5 m，采用正放四角錐網格型式，螺栓節點形式，下弦支承方式。網架結構雨棚如圖1所示。

圖1 網架結構雨棚（單位：mm，來源：作者自繪）

鋼管采用Q235B鋼，螺栓球采用45號鋼鍛造成型，套筒采用Q235B鋼，高強螺栓采用10.9S強度等級；鋼龍骨采用薄鋼板冷彎成型，材質Q235B；屋面及天花用3.0 mm厚氟碳噴涂鋁單板；主龍骨用70 mm×50 mm×4 mm熱鍍鋅鋼管，次龍骨用50 mm×50 mm×4 mm熱鍍鋅鋼管；立面玻璃幕墻用6+1.14PVB+6鋼化夾膠玻璃；主龍骨用80 mm×60 mm×5 mm熱鍍鋅鋼管，次龍骨用60 mm×60 mm×5 mm熱鍍鋅鋼管。

2 分塊整體吊裝分析

2.1 網架結構分塊

網架結構采用分塊形式在地面拼裝，采用吊機分塊整體起吊的安裝方式。施工步驟為：現場與土建交接→錨栓預埋→鋼柱安裝→鋼柱支座安裝→尺寸復核→搭設地面簡易組拼平臺→網架組拼→油漆涂刷→幕墻骨架制作安裝→鋁板安裝→整體吊裝拼接→玻璃幕墻安裝→馬道及梯道安裝→竣工驗收[1]。網架結構雨棚分塊圖如圖2所示。

圖2 網架結構雨棚分塊圖（單位：mm，來源：作者自繪）

2.2 分塊吊裝分析

利用空間鋼結構軟件網架進行建模，分析網架吊裝時的受力情況，模型如圖3所示。

圖3 網架結構受力模型（來源：作者自繪）

根據規范要求輸入節點荷載及面荷載，然后運行分析，根據計算分析模型檢驗結果表明，結構能夠滿足承載力計算要求，應力比最大值為0.68。模型桿件總體應力比分布圖如圖4所示。

圖4 模型桿件總體應力比分布圖（來源：作者自繪）

2.3 起重驗算

2.3.1 起重機驗算

已知起重機中心距吊點距離20 m，夾角60°，地面距吊臂頂35 m，起重機出臂長度50.6 m，根據實際施工場地、吊裝方法、網架重量、吊點及結合汽車吊的吊裝要求等情況，選用1臺600 t的汽車吊進行吊裝作業。根據600 t吊車性能表，可以查到：工作半徑為20 m，吊車臂長為50.6 m的工況下，（額定起重量-吊鉤自重）×安全系數=（54-0.5）×85%=45.48 t。而在此范圍內吊裝，其額定最大起重量45.48 t＞42 t，證明回鉤卸荷吊車負荷驗算安全。因此，可以選用600 t的汽車吊。

2.3.2 鋼絲繩的選型和驗算

安裝設4個吊點，考慮到受力不均勻性按3點計算，根據吊點位置以及鋼絲繩長度確定鋼絲繩起吊狀態下的夾角不小于60°。

單根鋼絲繩受力計算公式為：

式中，Q表示總質量，kN；β表示吊裝時鋼絲繩與構件的角度，°；n表示吊裝時鋼絲繩的根數。

如果總質量取值為420 kN，鋼絲繩與構件的角度為60°，根據鋼絲繩受力不均勻的影響因素，n取值為3，將數值帶入式（1）中可得到單根鋼絲繩受力應為162 kN。選用φ39規格的鋼絲繩，單根長度20 m，共4根。查表得知φ39鋼絲繩強度為1 850 MPa時，整根鋼絲繩破斷力為1 040 kN。安全系數K=8，容許拉力173 kN，即173 kN＞162 kN，證明滿足要求。

2.3.3 卸扣的選型和驗算

已知單個吊點最大受力為105 kN，選用4個安全負荷為300 kN的“D”型索具卡環，即300 kN＞105 kN，能夠滿足要求。

2.3.4 吊車支腿地基承載力驗算

吊車96 t，配重165 t，吊重（網架重）42 t，總重為G=96+165+42=303 t，其下設承壓鋼板面積為S=2.5×2.5=6.25 m2。考慮受力的不均衡性，支腿最大受力為G÷4÷S×1.5=181.8 kN/m2。現場施工路面已經做了路基處理，地基承載力應大于200 kN/m2，每個支腿下方的地基承載181.8 kN/m2≤200 kN/m2，滿足要求。

3 網架結構雨棚安裝

3.1 安裝難點及解決措施

網架結構雨棚安裝的難點及解決措施如下。

（1）本網架工程共設15個鋼架支撐點，鋼柱的預埋件精度將直接影響到鋼網架的施工質量，因此預埋螺栓的安裝精度要求非常高。如何保證預埋螺栓的精確就位預埋是本工程的難點之一[2]。解決措施為精確放線定位，通過全站儀和水平儀嚴格控制預埋件的軸線、標高。

（2）本工程鋼網架面積相對不大，弦高比較高，結合現場安裝高度不高的實際情況，將采用地面拼裝、部分裝飾安裝后整體吊裝的方式進行安裝。如何保證鋼網架的精確定位、安裝質量和安全吊裝也是本工程的最大難點。解決措施為合理布置施工順序，增加網架穩定性，減少空中散件安裝，而采用合適型號的吊機也是安全吊裝的關鍵。

3.2 安裝步驟

（1）鋼柱安裝。排榜收費站大棚由15條圓管柱組成，圓管柱規格為φ630×14，鋼柱通過12組M45×1 570規格的預埋螺栓固定于承臺基礎，通過柱底調節螺母調整好鋼柱的垂直度，標高復核后柱底進行二次灌漿，準備上部網架的安裝工作[3]。

（2）網架結構分塊吊裝。排榜收費站的網架按立柱受力分布，在驗算滿足吊裝要求的工況下，共分6片吊點根據受力中心點設置，確保原網架受力體系不發生大的改變，吊裝時采用捆綁式的四點吊裝，安裝步驟如下。

吊機在靠左幅選擇好站位，安裝橫向第二排的①號網架，分片面積為33×21=693 m2，單片重量約51.22 t，起吊作業半徑23.61 m，就位安裝半徑20.22 m。吊機在原位繼續安裝端側②號網架，分片面積20.59×21=432.39 m2，單片重量約42 t，起吊作業半徑19.83 m，就位安裝半徑23.84 m。

吊機移位靠右幅，選好站位安裝端側③號網架，分片面積為20.59×21=432.39 m2，單片重量約42 t，起吊作業半徑19.83 m，就位安裝半徑23.84 m。吊機移位到對面位置，按以上步驟依照④、⑤、⑥的順序分別吊裝。

3.4 安裝質量保證

本工程網架為弧形，安裝精度要求高，施工前要進行技術準備，包括鋼網架制作人員的技術培訓。施工中精選理論水平高、業務素質強的專業管理人員組織施工，并嚴格執行檢驗程序，嚴格管理[4]。網架安裝精度要求如下：鋼管桿件成品長度允許偏差±1 mm；桿件軸線不平直度L/1 000，且不大于5 mm；鋼網架的總拼與安裝滿足規范要求[5]。鋼網架結構安裝允許偏差如表1所示。

表1 鋼網架結構安裝允許偏差

4 結語

深圳市排榜收費站網架結構雨棚采用分塊整體吊裝的施工方案，減少了支架搭設等工藝，在保證安全施工的同時，也加快了施工進度，在施工過程中應注意2點。一是拼裝時，網架桿件尺寸超出規范要求偏長或偏短，安裝時硬靠管鉗擰緊，會造成該桿件或其他相鄰桿件的彎曲。安裝時仔細核對尺寸和規格，發現不容易擰緊時不得強行用管鉗擰緊。二是吊裝前應進行詳細的驗算，合理選擇鋼絲繩、卸扣等吊裝材料，并按照吊裝高度與距離布置吊機站位、吊點位置等，保證吊裝安全。