大跨度鋼桁架梁連續(xù)吊裝施工技術(shù)應(yīng)用

□文/馬雷 宋長軍 陳業(yè)林 張悅 成龍

摘要：當(dāng)前，在我國工業(yè)與民用建筑中，鋼結(jié)構(gòu)廠房應(yīng)用廣泛、技術(shù)成熟、能滿足大空間使用功能。由于現(xiàn)代工業(yè)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(yè)廠房向空間更高、跨度更大的結(jié)構(gòu)發(fā)展，為滿足工業(yè)制造對大空間、大跨度的要求，大跨度鋼桁架梁在結(jié)構(gòu)中使用越發(fā)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(guān)鍵詞：鋼結(jié)構(gòu)；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(jié)構(gòu)，局部鋼結(jié)構(gòu)。其中屋蓋采用鋼結(jié)構(gòu)，平面尺寸為54 m×90 m，投影面積為4 970 m2，總質(zhì)量約200 t。鋼結(jié)構(gòu)主體由10榀45 m長的鋼桁架梁組成，以結(jié)構(gòu)變形縫為屋脊，南北兩側(cè)為檐溝呈單脊雙坡對稱形狀，每側(cè)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)概況

塑膠車間設(shè)計為二層。二層頂為鋼屋蓋；一層頂板為現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板，標(biāo)高為9.0 m。其中9.0 m層結(jié)構(gòu)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(qiáng)度均為C35。設(shè)計樓板承載力為30 kN/m2，見圖1。

圖1　塑膠車間結(jié)構(gòu)

3　施工工藝比選

根據(jù)設(shè)計圖和現(xiàn)場實際，制定兩套吊裝工藝方案。

1）方案一：采用200 t起重機(jī)將兩臺16 t起重機(jī)吊至9.0 m層樓板，用雙機(jī)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(jìn)行安裝。

優(yōu)點為鋼構(gòu)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(jī)起吊重量?。蝗秉c為起重機(jī)上結(jié)構(gòu)板后可能對結(jié)構(gòu)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(jī)吊裝至安裝高度進(jìn)行安裝，桁架吊裝之前用QAY260A起重機(jī)（大）將QY8B.5起重機(jī)（?。┑踔?.0 m層樓板用于水平鋼系桿吊裝。

優(yōu)點為不影響二層框架結(jié)構(gòu)，安全系數(shù)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(biāo)高邊跨結(jié)構(gòu)。

經(jīng)過對比分析，為避免16 t起重機(jī)上結(jié)構(gòu)樓板吊裝對框架結(jié)構(gòu)造成破壞，采用安全性高的方案二來進(jìn)行45 m跨鋼桁架梁連續(xù)吊裝。

4　工藝流程

鋼構(gòu)件加工制作→鋼構(gòu)件進(jìn)場→鋼構(gòu)件地面拼裝→連接點檢測→吊車進(jìn)場→大吊車將小吊車吊至二層樓面→吊裝前準(zhǔn)備→試吊→第一榀鋼桁架梁吊裝→45 m鋼桁架梁連續(xù)吊裝→次構(gòu)件跟進(jìn)安裝→小吊車吊至地面→預(yù)留口處次構(gòu)件吊裝→屋面桁架結(jié)構(gòu)整體就位→金屬屋面系統(tǒng)施工。

5　施工要點

5.1　軸線及牛腿標(biāo)高控制

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

5.2　工況分析和吊點布置

1）工況分析。根據(jù)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(jù)建筑物平面布置及周邊吊裝場地情況分析確定起重機(jī)站位，確定后計算出起重機(jī)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(jī)工作幅度范圍內(nèi)，若超出則需在吊裝時再調(diào)整一次起重機(jī)站位。

根據(jù)確定好的起重機(jī)回轉(zhuǎn)半徑確定出起重機(jī)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(jī)臂長。再根據(jù)臂長和工作幅度分析復(fù)核吊車大臂在吊裝過程中仰角范圍，吊車大臂轉(zhuǎn)動時是否會與邊跨結(jié)構(gòu)相沖突，復(fù)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(shè)置5個吊點，均勻分擔(dān)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(hù)角對鋼梁和鋼絲繩進(jìn)行保護(hù)。

圖2　吊點分布

5.3　吊裝前準(zhǔn)備工作

1）鋼桁架吊裝前，對鋼桁架的定位軸線，基礎(chǔ)軸線和標(biāo)高等進(jìn)行檢查核實并對鋼桁架的編號、外形尺寸、進(jìn)行全面復(fù)核。確認(rèn)符合設(shè)計圖紙要求后，畫出鋼柱上下兩端的安裝中心線、柱下端標(biāo)高線和柱頂三維標(biāo)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(jié)果確保合格。拼裝好的鋼桁架放置在吊車工作幅度范圍內(nèi)，用枕木墊起，吊裝前焊好安全環(huán)并清理桁架上的污染物。

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

4）吊機(jī)起重臂下嚴(yán)禁站人。高空作業(yè)人員必須配好安全帽、系好安全帶、穿防滑絕緣鞋。危險作業(yè)區(qū)應(yīng)有明顯的標(biāo)志、拉設(shè)警戒帶、防護(hù)措施及專人看護(hù)。

5）將起重機(jī)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(shè)部位進(jìn)行混凝土硬化。

6）起重吊裝作業(yè)前，檢查所使用的機(jī)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(huán)、繩扣等的規(guī)格根據(jù)計算確定。起吊前對起重機(jī)鋼絲繩及連接部位和吊具進(jìn)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(jìn)行預(yù)吊裝預(yù)演，確定無誤后準(zhǔn)備吊裝。

5.4　試吊

1）根據(jù)吊裝工作任務(wù)分工表組織所有人員就位，就位后對吊機(jī)各部件進(jìn)行詳細(xì)檢查，包括車況，路基箱、構(gòu)件、連接部件、鋼絲繩狀況、安全防護(hù)狀況等認(rèn)真檢查，確保安全。

2）作業(yè)前將支腿全部伸出并支墊牢固。調(diào)整支腿在無荷載時進(jìn)行并將起重臂全部縮回轉(zhuǎn)至正前或正后，方可調(diào)整。作業(yè)過程中發(fā)現(xiàn)支腿沉陷或其他不正常情況時，立即放下吊物，進(jìn)行調(diào)整后，方可繼續(xù)作業(yè)。

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

4）落鉤前應(yīng)明確位置，擺正構(gòu)件，避免無目的隨意擺放。構(gòu)件下要墊放枕木以利于取出鋼絲繩。落鉤要使用慢速，經(jīng)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(xù)吊裝控制

1）連續(xù)吊裝順序。鋼桁架梁連續(xù)吊裝按吊裝順序進(jìn)行并及時形成穩(wěn)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(zhuǎn)90°安裝就位，使用預(yù)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(dá)到臨時固定效果，松開QAY260A起重機(jī)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(zhuǎn)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(jié)構(gòu)間的水平系桿。

再將吊車移動至建筑物另一側(cè)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(zhuǎn)翻身時容易造成鋼桁架梁下?lián)献冃?，吊裝時若控制不當(dāng)，可能造成下?lián)献冃魏鬅o法恢復(fù)的情況。本工程鋼桁架翻身時增設(shè)1臺QY25起重機(jī)與QY260A起重機(jī)配合共設(shè)置8個吊點進(jìn)行水平起吊和旋轉(zhuǎn)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(fēng)繩控制45 m鋼桁架在空中的轉(zhuǎn)動，鋼梁吊裝時應(yīng)在構(gòu)件兩端系兩道纜風(fēng)繩，安排專人負(fù)責(zé)地面控制，以便于控制吊裝過程中構(gòu)件的平衡，使構(gòu)件空中穩(wěn)定轉(zhuǎn)動，安全就位。

起吊時確保桁架兩側(cè)質(zhì)量分布均勻，協(xié)調(diào)配合，保證吊載分配可控。桁架吊裝時應(yīng)保證水平，均勻離開地面。起吊吊鉤應(yīng)在重心的正上方，起吊后構(gòu)件不作前后、左右擺動。檢查鋼繩受力狀況，幾根鋼絲繩應(yīng)均勻受力。吊鉤要求具有放跳繩裝置，無排繩打攪現(xiàn)象。構(gòu)件吊點應(yīng)牢固，無滑落現(xiàn)象。起吊由地面人員指揮，起重機(jī)操作人員應(yīng)聽從地面的專職人員指令。起吊速度應(yīng)緩慢，作業(yè)人員不得站在構(gòu)件上。

起吊前鋼桁架應(yīng)橫放在墊木上，起吊后不得使構(gòu)件在地面上有拖拉現(xiàn)象，回轉(zhuǎn)時須有一定的高度。起吊、旋轉(zhuǎn)、移動交替緩慢進(jìn)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(jī)變幅應(yīng)緩慢平穩(wěn)，嚴(yán)禁快起快落。起重臂未停穩(wěn)前，嚴(yán)禁變換檔位，嚴(yán)禁同時進(jìn)行兩種動作。

5.6　鋼桁架校位固定

每架鋼桁架安裝后應(yīng)及時進(jìn)行初步校正，以利于水平系桿及鋼檁條連接安裝和后續(xù)校正。校正時應(yīng)對軸線、垂直度、標(biāo)高等進(jìn)行綜合考慮，全面兼顧，每個分項的偏差值都要達(dá)到設(shè)計及規(guī)范要求。

鋼結(jié)構(gòu)安裝、校正時，還應(yīng)考慮外界環(huán)境（風(fēng)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(yīng)對其采取調(diào)整措施。

鋼桁架在混凝土柱、牛腿上就位后使短柱中線與標(biāo)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(biāo)高校正先進(jìn)行預(yù)調(diào)，完成后，用經(jīng)緯儀檢查垂直度，在梁身相互垂直的兩個方向用經(jīng)緯儀照準(zhǔn)鋼桁架頂處側(cè)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(yīng)梁側(cè)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(yīng)≯H/1 000且絕對偏差≤10 mm。當(dāng)視線不通時，可將儀器架設(shè)在偏離其所在的軸線位置，但偏離的角度應(yīng)≯15°。鋼桁架垂直度校正時采用在相互垂直的四個方向拉設(shè)鋼絲繩及導(dǎo)鏈，通過調(diào)節(jié)導(dǎo)鏈的伸縮進(jìn)行鋼桁架垂直度偏差的校正。鋼桁架校正完成后固定導(dǎo)鏈及擰緊梁底螺栓螺母等焊接工作。

6　實施效果與結(jié)語

現(xiàn)階段所有鋼結(jié)構(gòu)工程已全部完成，即將進(jìn)入交付使用階段。大跨度鋼桁架梁安裝精度高，滿足結(jié)構(gòu)安全性，為塑膠車間的投入提供了前提保障。

□宋長軍、陳業(yè)林、張悅、成龍/中建三局第三建設(shè)工程有限責(zé)任公司。

□中圖分類號：TU758.15

□文獻(xiàn)標(biāo)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(shè)工程有限責(zé)任公司，從事工程技術(shù)管理工作。

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