某大跨度空间管桁架工程吊装施工方案浅析

摘要：社会经济的发展带动了人们对会展中心、机场、车站、体育场馆等大跨度公共建筑需求的增长，大跨度结构已成为国内外理论研究与工程应用最为活跃的领域，其技术水平是一个国家土木建筑业水平的重要衡量标准，也是一个国家综合国力的体现。本文以某市网球馆的屋面钢结构工程为研究对象，重点探讨大跨度桁架工程的吊装过程中需要注意的问题。

关键词：大跨度 桁架 吊装方案

1工程简介

本文以某市网球馆的屋面钢结构工程为研究对象，该工程建筑面积4488.2。建筑层数为地上两层，建筑高度约24m，结构平面近似椭圆型，横向宽度为60.588m、纵向长度为74.078m。

该工程设计使用年限为50年，结构安全等级为二级，耐火等级为二级，抗震设防烈度为7度。

2．安装工艺流程及主要技术要求

2.1以单榀桁架为例，主要的安装流程是：桁架梁的现场拼接基础标高及轴线测量钢管柱的安装支撑胎架的铺设桁架梁的吊装桁架梁的就位、测量梁柱节点焊接设临时支撑支撑胎架的卸载和拆除。

2.2大跨度管桁架安装的主要技术要求包括：

2.2.1确定吊装方案及吊装验算

吊装方案的确定是整个工程施工的关键，所选择的方案要在确保施工进度和安全的同时，还要保证成本费用较低。构件吊装前应对构件进行吊装验算，检查杆件是否有拉、压杆间变号的问题，如果有应进行局部加强。

2.2.2桁架梁下支撑胎架的设计

在安装的过程中为保证结构的稳定性和安全性，应在桁架梁下设置支撑胎架，并且要进行必要的验算。

2.2.3关键连接节点的焊接技术

现场焊接是安装的重要部分，焊接的质量影响到整个工程的安全。焊前应根据工程特点制定详细的作业指导书，并严格按作业指导书进行施工。本工程中关键的连接节点为管桁架的对接接点和管桁架与结构柱的连接节点。

3总体安装施工方案

某市网球馆屋面钢结构工程的最大难点就是主管桁架的安装，其跨度74.1m，矢高约12m，截面为2.5m×2.2m的倒三角形，单榀重量约34.3T。针对该工程主管桁架跨度大、自重大、建筑曲线复杂和施工场地情况等特点，结合以往类似工程的施工经验和国内大跨度空间管桁架钢结构安装施工的工程实例，最终确定如下安装方案：

将该工程每榀主桁架分为两段在现场制作成品合格后进行吊装，整榀空中对接。现场在桁架跨中处利用贝雷片搭设空中对接操作平台，每半榀主桁架采用两台汽车吊抬吊就位，在两榀主桁架安装完后并形成稳定的独立空间单元后，利用汽车吊分区分块进行其它次桁架吊装。

4 吊装机械选择

将每榀主管桁架分为两段，每段长约38m、重约18.5T，最长次桁架约18m（重约4.5T），结合现场情况拟在吊装过程中选用两台50T汽车吊负责主桁架吊装就位，其它次桁架采用单台25T汽车吊安装。

半榀重量约18.5T，采用2部50T的吊车抬吊就位，安装高度23m，当选用25.4m主臂，8m的工作半径时，吊车可吊12.4T，两台24.8T，满足桁架的吊装要求。

5贝雷架空中对接平台的搭建

“贝雷架"又称贝雷片,贝雷梁或桁架，它具有结构简单、运输方便、架设快捷、载重量大、互换性好的特点，广泛应用于交通工程、市政水利工程，是我国应用最为广泛的组装式承重构件。

本工程采用贝雷架搭建空中对接平台，具体方案如下：

5.1因地面离主桁架的下弦高约为20m，故平台的高度要搭建到18m，施工单位采用公路钢桥贝雷桁架拼成桁架支墩。该支墩具有速度快、稳定性和受力性能好的优点。每一小方柱的承载力可达1000～1500KN，只要地基强度许可，桥架高度可达20～30 m。

5.2平台柱的平面尺寸为4.5m×12m,其4.5m方向为建筑面的长轴向。平台柱由4根小柱构成，每根小柱由4片贝雷片组装而成，其高度方向上由6片贝雷片组装而成。

5.3每一根小柱有8个础板，每个础板与直立桁架阳头用桁架销相连，础板用普通板钢板焊成，底板上钻有4个直径为26的孔，可供与混凝土地基与地脚螺栓连接。每根方柱间的桁架用角撑连接使之成为一个方柱构件，每一单片桁架使用两个角撑。

5.4柱墩的顶部安装一根顶梁（俗称下顶梁），下顶梁采用20号工字钢制作，在其下翼缘焊有两个凸耳，与直立桁架用销子连接，下顶梁的作用是下传上部压力分配给桁架。

5.5下顶梁上部延4.5方向布置4根HN600×200×11×17×12000的型钢，与下顶梁段焊。上铺设20mm的钢板，形成一个工作平台。上顶梁的作用将管桁架的压力分配给下顶梁。为保证方柱式桥脚在拼装过程中的稳定性，每拼装一层桁架，应在桁架的竖杆上安装两根横撑，以保持贝雷架对接平台间的相对位置，减少贝雷架晃动。

5.6根据桁架的斜度比，在工作平台上搭建桁架胎模，在胎模下部设立两台20T机械千斤顶，用来对接调整使用。

6屋面桁架安装顺序

两榀主桁架先吊完后，依次按顺序吊装主桁架间的支撑桁架，以保证两榀主桁架的稳定性，然后再吊装次桁架。

7桁架吊装

7.1桁架吊装前应对支座预埋件进行轴线及标高复核，并将测量数据报相关单位，若偏差较大提前作出调整措施。

7.2将每榀主受力桁架分为两段，每段长约38.5m、重约18.5T，采用两台50T汽车吊负责主桁架吊装就位, 吊钩的绑扎位置上口离屋脊8m，下口离尾端10m，当桁架起吊时，保证桁架的高低差为12m左右。

7.3当第一榀的前半榀主桁架吊装就位后，用缆风绳（φ14钢丝绳）作临时固定，确保其稳定后吊车脱钩。然后再将另外半榀同样采用双机抬吊进行吊装就位与前半榀空中对接。在控制屋脊标高时，应在地面用水平仪定出十个固定点，用钢卷尺依据图纸标高进行测量。

7.4当两个半品桁架都吊装到空中平台上后，利用工作平台上桁架胎模下的两台20T机械千斤顶以及葫芦进行对接调整。

8胎架的卸载

当屋面系统的主构件安装完成后，就准备开始卸载。因该屋面的跨度大，卸载时要分多次完成，不能一次性完成，具体步骤如下：

8.1第一步先在两榀桁架的中间分四道摆好20T的千斤顶4个，并在主管桁架的下弦杆放上垫块，每块垫块厚度为50mm，第一片垫片离下弦杆50 mm。

8.2第二步同时慢慢松下4个千斤顶，让下弦杆慢慢下降。

8.3按同样的步骤操作，直到下弦杆不在下垂。

8.4撤除千斤顶，利用主管桁架和卷扬机把平台上的构件放到地面。

9小结

9.1对于大跨度空间管桁架结构的安装，需要根据工程的特点制定相应的施工方案，明确关键的技术要求，以保证工程的顺利进行。其中吊装方案、起重机械和支撑胎架的选择，它们对工程的进度、质量和费用影响重大；经过分析比较后选择最优方案。

9.2本工程采用的贝雷架空中对接平台，具有结构简单、运输方便、架设快捷、载重量大的特点，能够加快施工进度，减少施工成本。

9.3由于屋面管桁架系统在安装过程中，尚未形成稳定的空间结构，因此要制定合理的桁架安装顺序。本工程先安装两根主桁架之间的联系小桁架，再安装与外圈弧形桁架联系的屋架，以增加结构的空间稳定性，保证施工的安全。

9.4大跨度主管桁架关键的连接节点为管桁架的对接接点和管桁架与结构柱的连接节点，为确保主桁架顺利精确对接，保证质量达到设计的理想状态，下弦支座处封头板与预埋牛腿要先锁住，在桁架对接就位后再焊接。

参 考 文 献

[1] 沈世钊. 大跨空间结构的发展―回顾与展望. 土木工程学报，1998,（6）.

[2] 王秀丽. 大跨度空间钢结构分析与概念设计. 北京：机械工业出版社, 2008.

[3] 中国建筑金属结构协会建筑钢结构委员会专家组. 中国大型建筑钢结构工程设计与施工. 北京：中国建筑工业出版社，2007. 190-197.

[4] 刘亚非，仓恒芳，沈昔，等. 南京国际展览中心大型钢结构施工技术. 建筑施工，2000，22(3)：25-33.