大跨度鋼桁架梁連續吊裝施工技術應用

大跨度鋼桁架梁連續吊裝施工技術應用

□文/馬雷 宋長軍 陳業林 張悅 成龍

摘要：當前，在我國工業與民用建筑中，鋼結構廠房應用廣泛、技術成熟、能滿足大空間使用功能。由于現代工業加工制作對層高、空間及抗震等提出了更高的要求，使得工業廠房向空間更高、跨度更大的結構發展，為滿足工業制造對大空間、大跨度的要求，大跨度鋼桁架梁在結構中使用越發常見。文章以實際工程為例，從吊裝方案的選擇、吊點的布置、吊裝的合理部署等方面介紹了大跨度鋼桁架梁吊裝。

關鍵詞：鋼結構；大跨度；鋼桁架；吊裝

1　工程概況

維港包裝（天津）有限公司新建項目塑膠車間工程主體為框架結構，局部鋼結構。其中屋蓋采用鋼結構，平面尺寸為54 m×90 m，投影面積為4 970 m2，總質量約200 t。鋼結構主體由10榀45 m長的鋼桁架梁組成，以結構變形縫為屋脊，南北兩側為檐溝呈單脊雙坡對稱形狀，每側各5榀桁架，桁架上下為H型鋼梁，腹部為等邊雙角鋼連接桿，桁架兩端為H型短柱，支座為四周邊跨結構的框架柱或牛腿，桁架支座高度為16 m和18.9 m。每榀桁架之間由水平鋼系桿連接。

2　屋蓋下方層結構概況

塑膠車間設計為二層。二層頂為鋼屋蓋；一層頂板為現澆鋼筋混凝土樓板，標高為9.0 m。其中9.0 m層結構為框架柱截面900 mm×900 mm，柱距9.0 m；框架梁截面400 mm×1 200 mm和300 mm×800 mm，跨度9.0 m；樓板厚度150 mm；梁板柱混凝土強度均為C35。設計樓板承載力為30 kN/m2，見圖1。

圖1　塑膠車間結構

3　施工工藝比選

根據設計圖和現場實際，制定兩套吊裝工藝方案。

1）方案一：采用200 t起重機將兩臺16 t起重機吊至9.0 m層樓板，用雙機抬吊的辦法將在9.0 m層整體拼裝完成的鋼桁架梁依次吊裝至安裝高度進行安裝。

優點為鋼構件直接在二層樓板上拼裝對地面工作面要求小且起吊高度低，每臺起重機起吊重量小；缺點為起重機上結構板后可能對結構造成影響，甚至造成樓板開裂破壞。

2）方案二：45 m跨鋼桁架梁全部地面拼裝完并檢測合格，用QAY260A起重機吊裝至安裝高度進行安裝，桁架吊裝之前用QAY260A起重機（大）將QY8B.5起重機（小）吊至9.0 m層樓板用于水平鋼系桿吊裝。

優點為不影響二層框架結構，安全系數高；缺點為對地面拼裝及吊裝場地要求高，起吊高度高且吊裝時需跨躍16 m標高邊跨結構。

經過對比分析，為避免16 t起重機上結構樓板吊裝對框架結構造成破壞，采用安全性高的方案二來進行45 m跨鋼桁架梁連續吊裝。

4　工藝流程

鋼構件加工制作→鋼構件進場→鋼構件地面拼裝→連接點檢測→吊車進場→大吊車將小吊車吊至二層樓面→吊裝前準備→試吊→第一榀鋼桁架梁吊裝→45 m鋼桁架梁連續吊裝→次構件跟進安裝→小吊車吊至地面→預留口處次構件吊裝→屋面桁架結構整體就位→金屬屋面系統施工。

5　施工要點

5.1　軸線及牛腿標高控制

吊裝前先將建筑物的軸線用全站儀進行復測并將縱橫向軸線位置標記在框架柱或牛腿上。然后將柱頂面、牛腿頂面的設計標高（18.9、16.0 m）用水準儀復測，查看支座位置預埋件的位移偏差，對偏差＞30 mm的預埋件采用相應措施進行調整。同時復核預埋螺栓的位置是否與地面拼裝好的桁架梁尺寸相對應，復核無誤后方可進行吊裝。

5.2　工況分析和吊點布置

1）工況分析。根據鋼桁架梁長度及重心位置確定出吊點中心，45 m桁架梁的重心在其中點位置，根據建筑物平面布置及周邊吊裝場地情況分析確定起重機站位，確定后計算出起重機最大工作半徑，確保5榀桁架梁從地面到安裝部位的吊點中心在起重機工作幅度范圍內，若超出則需在吊裝時再調整一次起重機站位。

根據確定好的起重機回轉半徑確定出起重機的工作幅度，在起重性能表中給出的臂長、最大允許荷載，將每榀桁架梁的重量和所使用吊具的重量相加后分析對比，確定滿足吊裝荷載要求的起重機臂長。再根據臂長和工作幅度分析復核吊車大臂在吊裝過程中仰角范圍，吊車大臂轉動時是否會與邊跨結構相沖突，復核無誤后才確定可以吊裝。

2）吊點布置。鋼桁架梁起吊前計算出其重心部位，吊裝用鋼繩長度、夾角及直徑，合理選擇吊點。45 m鋼桁架梁共設置5個吊點，均勻分擔桁架自重，見圖2。吊裝位置直接用鋼絲繩捆綁在上弦鋼梁上，吊點處的鋼絲繩與鋼梁接觸部位加裝圓管制作的護角對鋼梁和鋼絲繩進行保護。

圖2　吊點分布

5.3　吊裝前準備工作

1）鋼桁架吊裝前，對鋼桁架的定位軸線，基礎軸線和標高等進行檢查核實并對鋼桁架的編號、外形尺寸、進行全面復核。確認符合設計圖紙要求后，畫出鋼柱上下兩端的安裝中心線、柱下端標高線和柱頂三維標高控制點。

2）10榀鋼桁架全部拼裝好并完成焊縫檢測工作，檢測結果確保合格。拼裝好的鋼桁架放置在吊車工作幅度范圍內，用枕木墊起，吊裝前焊好安全環并清理桁架上的污染物。

3）根據鋼桁架的重量及吊點情況，準備充足的鋼絲繩以及卡環。在桁架身上焊接好拉設安全繩的安全環，以確保執行下道工序的操作人員的安全。

4）吊機起重臂下嚴禁站人。高空作業人員必須配好安全帽、系好安全帶、穿防滑絕緣鞋。危險作業區應有明顯的標志、拉設警戒帶、防護措施及專人看護。

5）將起重機配備的路基箱分別墊至吊車的4個支腿下且保證地面平整。支腿全部放在混凝土硬化路面上，若無法滿足，在吊裝前將支腿架設部位進行混凝土硬化。

6）起重吊裝作業前，檢查所使用的機械、滑輪、吊具和地錨等，必須符合安全要求。綁扎所用的吊索、卡環、繩扣等的規格根據計算確定。起吊前對起重機鋼絲繩及連接部位和吊具進行檢查。

7）QAY260A吊車就位后，先要將吊車的主臂全部伸出來，在空載的情況下進行預吊裝預演，確定無誤后準備吊裝。

5.4　試吊

1）根據吊裝工作任務分工表組織所有人員就位，就位后對吊機各部件進行詳細檢查，包括車況，路基箱、構件、連接部件、鋼絲繩狀況、安全防護狀況等認真檢查，確保安全。

2）作業前將支腿全部伸出并支墊牢固。調整支腿在無荷載時進行并將起重臂全部縮回轉至正前或正后，方可調整。作業過程中發現支腿沉陷或其他不正常情況時，立即放下吊物，進行調整后，方可繼續作業。

3）開始起吊時，先將構件吊離地面200～300 mm后暫停，檢查起重機的穩定性、制動裝置的可靠性、構件的平衡性和綁扎的牢固性等，確認無誤后，方可繼續起吊。已吊起的構件不得長久停滯在空中。嚴禁超載和吊裝重量不明的重型構件和設備。

4）落鉤前應明確位置，擺正構件，避免無目的隨意擺放。構件下要墊放枕木以利于取出鋼絲繩。落鉤要使用慢速，經充分落鉤鋼絲繩不受力才能靠近取鋼絲繩。鋼絲繩退出時不允許使用吊鉤直接拉動，避免鋼絲繩彈出傷人。

5.5　桁架連續吊裝控制

1）連續吊裝順序。鋼桁架梁連續吊裝按吊裝順序進行并及時形成穩定的框架體系。對10榀桁架依照吊裝順序依次編號1#～10#，吊裝時按照吊裝順序先吊1#桁架，將1#桁架直接吊至20 m高的位置，然后旋轉90°安裝就位，使用預先吊至9 m層上的QY8B.5吊車吊裝邊跨與桁架間的水平鋼系桿，安裝連接固定（支座位置點焊處理，柱腳螺栓連接位置初擰完成），保證1#桁架梁已達到臨時固定效果，松開QAY260A起重機吊鉤，開始吊裝下一榀2#桁架；將2#桁架直接吊至20 m高的位置，然后旋轉90°安裝就位，用水平系桿連接1#鋼桁架和2#鋼桁架形成臨時固定，之后松鉤，開始下一榀3#鋼桁架梁吊裝，依次吊裝完成4#、5#鋼桁架并完成5#鋼桁架與邊跨結構間的水平系桿。

再將吊車移動至建筑物另一側開始6#～10#鋼桁架梁吊裝，吊裝順序和方法同上，見圖3。

圖3　吊裝順序

2）吊裝控制要點。鋼桁架地面翻身是大跨度鋼桁架梁吊裝的控制重點，由于鋼桁架長度長，水平起吊及旋轉翻身時容易造成鋼桁架梁下撓變形，吊裝時若控制不當，可能造成下撓變形后無法恢復的情況。本工程鋼桁架翻身時增設1臺QY25起重機與QY260A起重機配合共設置8個吊點進行水平起吊和旋轉翻身，起吊時保證吊裝的同步性、一致性，防止鋼桁架梁變形。

鋼桁架吊裝過程中需系好纜風繩控制45 m鋼桁架在空中的轉動，鋼梁吊裝時應在構件兩端系兩道纜風繩，安排專人負責地面控制，以便于控制吊裝過程中構件的平衡，使構件空中穩定轉動，安全就位。

起吊時確保桁架兩側質量分布均勻，協調配合，保證吊載分配可控。桁架吊裝時應保證水平，均勻離開地面。起吊吊鉤應在重心的正上方，起吊后構件不作前后、左右擺動。檢查鋼繩受力狀況，幾根鋼絲繩應均勻受力。吊鉤要求具有放跳繩裝置，無排繩打攪現象。構件吊點應牢固，無滑落現象。起吊由地面人員指揮，起重機操作人員應聽從地面的專職人員指令。起吊速度應緩慢，作業人員不得站在構件上。

起吊前鋼桁架應橫放在墊木上，起吊后不得使構件在地面上有拖拉現象，回轉時須有一定的高度。起吊、旋轉、移動交替緩慢進行，就位時緩慢下落。

工作時起重臂的仰角不得超過其額定值。起重機變幅應緩慢平穩，嚴禁快起快落。起重臂未停穩前，嚴禁變換檔位，嚴禁同時進行兩種動作。

5.6　鋼桁架校位固定

每架鋼桁架安裝后應及時進行初步校正，以利于水平系桿及鋼檁條連接安裝和后續校正。校正時應對軸線、垂直度、標高等進行綜合考慮，全面兼顧，每個分項的偏差值都要達到設計及規范要求。

鋼結構安裝、校正時，還應考慮外界環境（風力、溫度、日照等）和焊接變形等因素的影響，由此引起的變形超過允許偏差時，應對其采取調整措施。

鋼桁架在混凝土柱、牛腿上就位后使短柱中線與標記的軸線對齊，柱腳定位在鋼桁架安裝校正時一步到位，少量的偏差可用千斤頂和撬棍校正，梁底就位后軸線偏差≯2 mm。

鋼桁架梁底就位和混凝土柱梁底標高校正先進行預調，完成后，用經緯儀檢查垂直度，在梁身相互垂直的兩個方向用經緯儀照準鋼桁架頂處側面中心點，然后比較該中心點的投影點與梁底處該點所對應梁側面中心點的差值，即為鋼桁架此方向垂直度的偏差值。其值應≯H/1 000且絕對偏差≤10 mm。當視線不通時，可將儀器架設在偏離其所在的軸線位置，但偏離的角度應≯15°。鋼桁架垂直度校正時采用在相互垂直的四個方向拉設鋼絲繩及導鏈，通過調節導鏈的伸縮進行鋼桁架垂直度偏差的校正。鋼桁架校正完成后固定導鏈及擰緊梁底螺栓螺母等焊接工作。

6　實施效果與結語

現階段所有鋼結構工程已全部完成，即將進入交付使用階段。大跨度鋼桁架梁安裝精度高，滿足結構安全性，為塑膠車間的投入提供了前提保障。

□宋長軍、陳業林、張悅、成龍/中建三局第三建設工程有限責任公司。

□中圖分類號：TU758.15

□文獻標識碼：C

□文章編號：1008-3197（2016）04-17-03

□收稿日期：2016-03-17

□作者簡介：馬雷/男，1989年出生，工程師，中建三局第三建設工程有限責任公司，從事工程技術管理工作。

□DOI編碼：10.3969/j.issn.1008-3197.2016.04.006