高空桁架施工技术浅析

【摘要】钢结构固其自身优点，在桥梁、工业厂房、高层建筑、体育馆等现代建筑中得到广泛应用，高空桁架施工是钢结构安装工程中一个重要的环节，文章以某体育馆工程实例，提出一套可行的施工方案应用于该工程。

【关键词】支撑架；桁架；吊装；施工工艺

某体育馆比赛馆大跨度采用双向钢桁架，训练馆为实腹式门式钢框架，其余部分采用刚进混凝土框架结构，建筑桁架层数地下一层，地上一层，建筑高度总高为29米。体育馆南北向长度为121.2m，东西向长度为101.1m，屋面为双向BOX钢管桁架和H型钢梁组合而成的结构，桁架东西向跨度为82.4m、南北向跨度为77.1m。本工程钢结构为双向桁架结构，结构分布面积大，结构杆件多，桁架跨度大，主结构构件材质均为Q345B，桁架为BOX管桁架结构，桁架构件最小管径为BOX140×4，桁架最大管径为BOX250×14。其中BOX桁架单榀最重为25.47吨，最轻为19.95吨；单件H型钢钢架梁最重为0.9吨，最轻为0.4吨。本工程主结构桁架尺寸较大，均采用“散件出厂，现场拼装，分段吊装”。的方法进行施工。本文主要就高空桁架施工技术进行一定的论述，以供参考。

（一）支撑架的布置要求

根据选定的安装方案，主桁架结构采用分段吊装、次结构采用高空散装的施工方案，都需要设置角钢支撑架，以便桁架、杆件的高空就位和焊接。通过对桁架、杆件的挠度及刚度计算，支撑架具体的设置应按要求进行：

1.支撑架在不影响承受力的情况下向外悬挑一定的距离，扩大操作平台。平台四周边缘位置应设置1.2m的栏杆，并设置安全网，确保施工人员生命安全。

2.考虑到工作人员上下行方便，结合结构特点，在平台一面设置一部安全梯。安全梯采用钢管支撑架搭设，应设有扶手、栏杆等，并设置安全网。

3.质量要求：

①、支撑架的材质须符合要求，不能以劣、废材代用。

②、支撑架的构造及搭设必须符合各类支撑架的技术规定，并符合设计要求，搭接要牢固可靠。

③、支撑架各立杆要垂直，底脚要稳固，支撑架的垂直允许偏差不得大于H/500（H为架高），同时不超过支撑架的设计规定。

（二）桁架高空组拼工艺

桁架高空组拼顺序必须按照已经审查通过的工艺进行，具体组拼工艺流程是：1.高空对接支承架搭设2.复核支座处埋件的轴线位置及标高3.用大型吊机将分段桁架吊装支撑架上临时固定4.调整分段桁架的轴线位置及标高5.按吊装顺序将分段桁架吊装到位（此过程用经纬仪、水准仪进行全程监测）6.对整榀桁架进行测量校正7.焊接8.焊接探伤9.合格10.涂装11.中间验收。

（三）桁架的吊装措施

由于本工程桁架长度较长，且为平面桁架，根据桁架的分段，为了保证分段构件在吊装过程中的稳定性，空中姿态的可调节性，并防止分段桁架发生变形，根据施工类似性质的经验，采用扁担梁吊装的方式进行吊装，吊点设置在桁架上弦节点处，每个吊点处吊索与水平面的角度控制在45～70度。桁架起吊时的重心水平通过手拉葫芦对起吊钢丝绳的调整达到平衡。

（四）桁架的高空对接

构件吊装后在高空中的上下之间的微调采用设置在高空支架上的千斤顶来完成，侧向主要利用支撑架上的拼装胎架来保证构件的相对位置，在利用设置在胎架两侧千斤顶调整侧向位移，在调整到构件的安装预计位置进行整体的焊接工作。在桁架分段处下方搭设临时高空支撑平台，解决分段桁架的高空定位要求，分段桁架间高空采用耳板连接装置来对钢桁架实施空中对接，在整榀桁架安装完成，进行检测无误后，实施最终焊接。

（五）现场高空拼接组装技术保证措施

如何在高空中进行精确拼接是一个直接影响到工程安装质量的重要因素之一，为此采取以下措施保证高空的拼接质量。

1.为了能在高空对桁架进行拼接，心须设计可行的支撑架可以搭放桁架，并能对接头的位置进行适当的调接，并按要求安装固定到承重支撑架上。

2.焊接前必须编制合理的焊接工艺和焊接顺序；严格按焊接工艺进行焊接。对组装焊缝进行检验，根据焊接工艺方案的要求，选用对应的焊材。

3.组装焊接时，实施对称反向焊接，最大限度减少焊接变形。

4.严格按设计要求进行焊缝尺寸控制，不任意加大或减小焊缝的高度和宽度。

5.焊接前将焊接区边缘30～50mm内的铁锈、毛刺、污垢等清除干净，以减少产生焊接气孔等缺陷的因素。

6.焊后应清理焊缝表面的溶渣及两侧飞溅物，检查焊缝外观质量，检查合格后，在工艺规定的焊缝及部位打上钢印。

7.焊工必须持有效证件上岗，施焊前应进行相应的培训。

8.严格按照工艺流程施工

（六）高空拼装的测量检验

桁架高空拼装的质量如何，焊缝的质量是否达到工艺的要求，应通过测量检验才能验证。

1.焊接接头质量检验：所有接头为对接焊缝，焊缝焊接保证一级，并100%超声波检查，执行标准GB50205-2002《钢结构工程施工质量验收规范》中有关规定。

2.对跨距、中心线及位移、标高、起拱度的测量，利用钢尺、经纬仪器、水准仪、全站仪进行精确测量，及时发现并纠正可能出现的位置偏差，确保整体拼装精度。

（七）支撑架的拆除与卸载

为了保证桁架结构在安装过程中的稳定，同时保证结构由施工状态缓慢过度到设计状态，结构在拆除支撑架后，保证桁架通过内、外支座的稳定的受力，与设计相吻合，此间，桁架结构发生较大的内力重分布，并逐渐过渡到设计状态，因此，必须针对不同结构和支承情况，确定合理的拆除顺序。1.支撑卸载方法选择：

①卸载过程是一个缓慢的受力体系转变、传力路线转变的过程，是从施工安装阶段到设计阶段的转化过程，拆除过程要避免结构局部构件和节点的破坏，这个过程要保证结构的安全、支架的安全。

②支撑卸载采用千斤顶卸载法进行卸载。

③支撑架卸载应遵循逐级、分批、分区对称卸载的原则进行，卸载时统一指挥，步调一致。

2.卸载原则：

卸载实际就是荷载转移过程，在荷载转移过程中，必须遵循“变形协调、卸载均衡”的原则。不然有可能造成临时支撑超载失稳，或者桁架结构局部甚至整体受损。因为施工阶段的受力状态与结构最终受力状态完全不一致，必须通过施工验算，制定切实可行的技术措施，确保满足多种工况要求。

3.千斤顶卸载法：

①在下弦杆安装前，在支撑架与下弦杆之间设置可调支撑架，并按设计要求放置千斤顶，确保将接触面顶紧。

②整体安装完成后，根据卸载步骤及预定卸载释放量，控制千斤顶的回程实现支撑架卸载。

③拆除支撑架顶部下弦卸载工具。

4.卸载措施：

根据“变形协调，卸载均衡”的原则，将通过放置在支架上的千斤顶，多次循环微量下降来实现“荷载平衡转移”，具体采取的措施如下：

①在卸载过程中同一卸载步骤中的各支撑点无法做到绝对同步，支架支撑点卸载先后次序不同，其轴力必然造成增减，应根据设计要求或计算结果，在关键支架支撑点部位，放置检测装置（如贴应变片），检测支架支点轴力变化，确保临时支架和桁架的安全。

②在卸载过程中，必须严格控制循环卸载时的每一级高程控制精度，设置测量控制点，在卸载全过程进行监测，并与计算结果对照，实行信息化施工管理。

③桁架设置的支撑架，其状况相当于给桁架节点荷载，而临时支座分批逐步下降，其状况相当于支座的不均匀沉降。这都将引起桁架结构内力的变化和调整。对少量杆件可能超载的情况应事先采取措施，局部加强或根据计算可事先换加强杆件。为防止个别支撑点集中受力，宜根据各支撑点的结构自重挠度值，采用分区、分阶段按比例下降或用每步不大于5mm的等步下降法拆除支撑点。

5.卸载注意事项：

①卸载前需检查千斤顶的下降行程量是否符合该点挠度值的要求、计算千斤顶行程时要考虑由于支架下沉引起行程增大的值，据此余留足够的行程余留量（应大于50mm）。关键支撑点要增加设备，以防应急使用。

②落位过程中要“精心组织、精心施工”，要编制专门的“落位责任制”，设总指挥和分指挥分区把关；整个落位过程在总指挥统一指挥下进行工作。操作人员要明确岗位职责，上岗后按指定位置“对号入座”。发现问题向所在区域分指挥报告，由分指挥向总指挥报告，由总指挥统一处理问题。

6.支撑架的拆除：

桁架通过千斤顶卸载完成后，拆除设置的各种支撑架。支撑架拆除顺序按照原桁架吊装的先后次序依次进行拆除。

（八）结语

本文论述了高空桁架施工中从支撑架的设置开始，到桁架吊装、组装、焊接及检测，最后支撑架卸载及拆除整个过程，为类似的钢结构高空桁架的安装提供很好的参考。

参考文献

1 王恩华.王广伟.建筑钢结构工程施工技术与质量控制[M]. 北京：化学工业出版社，2010.

2 YB9254-95， 钢结构制作安装施工规范[S]

3 GB50205-2001， 钢结构工程施工质量验收规范[S]

作者简介：

王春红、女、1978奶奶3月、河南省郑州市人、 、助理工程师 、工作于河南润恒建筑工程有限公司

黄荣霞、女、1978年1月、河南省郑州市人、 、助理工程师 、工作于河南润恒建筑工程有限公司