浅谈大型钢屋架安装技术

钢结构在大型建筑的建造中有着广泛的应用，其自重轻、强度与刚度高、易于拼接成超大构件等优点正好适用于大型屋架等建筑的需要。钢结构建筑的建造过程主要分为钢结构构件的制作、钢结构的安装就位和节点连接等步骤。

1 工程概况

某工程为大型空港建筑，总建筑面积近13万平方米，建筑基底面积为5.4万平方米，建筑主体两层，局部设地下室、夹层。屋面为波浪形，其屋脊钢结构最高点标高29.085m，最低点檐口距地19.742m。

本工程屋面钢结构主体为曲线箱型梁与空间拉索组合桁架结构，总用钢量约5420吨。本工程由56榀桁架组成，其中两端各4榀，跨度为32.65m，桁架单重为27.3t；中间48榀，跨度为133.97m，桁架单重为110.2t。桁架由上弦钢梁、下弦索、腹索构成。上弦钢梁采用变截面矩形箱梁，桁架腹杆及下弦在第一跨为管桁架结构，下弦为Φ219×12钢管，与上弦杆连接方式为管管相贯，腹杆为Φ76×5钢管，与上弦杆连接为销接；桁架腹杆及下弦在第二、三、四跨为拉索体系，跨度分别为29m、47.518m、23.76m，拉索采用1670级ф5mm镀锌钢丝半平行扭绞型预应力钢拉索，拉索总量约160吨。

桁架支撑体系为钢管体系，分别采用V型钢管柱支撑、对称角度四叉钢管柱支撑、不对称角度四叉钢管柱支撑，钢管支撑与桁架及下部铸钢件采用销轴连接。根据屋面分区及伸缩缝位置，桁架上弦横向设两条水平支撑，纵向设置12条水平支撑，水平支撑截面采用矩形钢管。

2 安装工艺

（1）工艺流程

本工程采用“分段制作、地面拼装、高空成型、累计滑移”的总体思路，将中间的48榀桁架，在地面拼装成较大构件后，再吊装至高空，利用拼装胎架进行高空对接，以5榀或4榀桁架为一个滑移单元，进行滑移。两端的8榀桁架，因其跨度较小，为32.65m，采用在地面拼装完成后（包括拉索的张拉），再进行整体吊装，直接安装到位。具体流程如下：路基箱铺设测量放线拼装胎架上弦安装主索安装腹索安装桁架分段吊装桁架高空成型桁架滑移，其中在桁架分段吊装前，平行进行滑移轨道安装和高空胎架安装。

（2）桁架地面组装

1）拼装胎架

根据屋架的形状和箱梁桁架分段长度，在施工场地内测定的位置安装胎架。胎架由若干个标准节拼接而成。标准节胎架规格为1m×1m×6m，材料采用等边角钢焊接而成，标准节之间用普通螺栓连接，以便重复利用。

2）桁架地面组装

波浪形变截面箱梁和各种长支撑构件在工厂加工时，根据运输及现场安装情况要求，被划分为12m左右的若干段作为运输吊装单元运抵现场。

根据本工程情况，地面组装场地配备3台25t汽车吊，构件堆放场地布置一台25t汽车吊进行构件倒运。三台汽车吊主要运用于箱梁的拼装，将12m左右的运输吊装单元按照编号，吊装到胎架上，由人工现场焊接拼装。同时，把连接在箱梁上的各种连接铸件、杆件也按设计要求的位置和做法连接完成，拼装成较大的吊装单元。根据桁架形状，每榀桁架分为四个吊装单元，吊装单元重约11.2t～24.1t。

（3）桁架高空成型

（4）拉索的施工

拉索施工主要是拉索的安装和张拉。拉索施工采用在地面拼装时安装、桁架高空成型后进行张拉的方法。下弦索在地面拼装完成后不张拉，安装拉索后稍作调整。在桁架高空成型后，同榀桁架内三跨拉索同步分级张拉，对第一跨和第三跨采取一端张拉，对第二跨采取两端张拉，固定端设置在两边。按照设计要求控制第三阶段张拉应力。

（5）滑移施工

根据“累计滑移”的总体思路，经过桁架滑移构成的挠度和变形计算，将中间的48榀桁架分成十个滑移单元，其中两端两个单元由4榀组成，其余八个单元由5榀组成。

滑移轨道：沿主体纵向设置5条滑移轨道，采用QU60kg轨道，柱子之间用钢梁支撑。

滑移流程：第一步，在已经安装好的桁架支座处安装爬行器。爬行器的工作原理和千斤顶一样，将其一端固定于滑移轨道上，另一端通过滑靴固定在桁架支座铸件上。根据计算，爬行器选用推进能力为100t爬行器，每一轨道布置一台，共5台。启动泵源系统，开始滑移。这种多条轨道异型桁架同步的滑移，滑移的同步性和滑移过程中桁架的稳定性是关键，每台爬行器的泵源系统都连接到电脑上，由电脑统一操控，精准的控制爬行器的启动、滑动和制动，保证滑移的速度和加速度的一致，同时，在桁架各个关键点设置传感器，在滑移过程中严格检测，同步进行数据传感测控。

3 结束语

该工程创造性的使用了滑移安装技术，整体屋架仅用三个月就安装完毕，不仅大大缩短了工期，还减少了胎架用量，节约大型吊装设备，降低了施工成本。此种安装技术在大型钢结构工程施工中具有推广价值。