屋面钢桁架施工技术经典

宴会厅屋面钢桁架施工技术［摘要］通过对青岛某大饭店二期扩建工程宴会厅屋面钢桁架的施工技术阐述，阐明了连续多跨的钢桁架的进场、安装、吊装及施工难点。［关键词］宴会厅屋面钢桁架；钢桁架进场、安装；桁架吊装青岛某大饭店二期扩建工程位于青岛市***********路，处于青岛市繁华地段。本工程由青岛某大饭店有限公司投资兴建，青岛***设计事务所设计，****工业设备安装有限责任公司施工。宴会厅屋面由19榀35.05米跨度的钢桁架组成，桁架下弦底标高为15.242米，上弦顶标高为17.70米，设计中心起拱高度为45mm。上、下弦材料为H458*417*30*50，上、下弦之间由H型钢H350*350*12*19连接，主桁架材质为Q345B。桁架与桁架之间的联系梁H250*255*14*14螺栓连接后，再焊接。上、下弦水平位置设有∠125*12角钢斜支撑，材质均为Q235B。单榀桁架重为38.61吨，总工程量约900吨桁架的两端分别支撑在（1/1）与(1/6)轴线的混凝土柱与梁上，中间未设支撑柱，桁架底部距二层楼板高度为10.292米，使之结构更为空旷。宴会厅钢桁架由马钢股份有限公司钢结构分公司制作，为减少现场拼接点和确保安装质量，每榀桁架均分为三段制作、运输，编号分别为a、b、c。制作的构件在出厂前必须试拼装至35.05m整长，以保证构件在运往施工现场能顺利拼接。桁架的整体拼装示意图见图1。图1桁架整体拼装示意图桁架a、b、c段长度分别为：11.763、11.763、11.515米，重13.505T、13.505T、11.6T，每榀桁架总重约38.61吨。1.施工主要程序施工准备→材料进场检验→地脚螺栓预留、预埋→构件安装→焊接→无损探伤→防腐、防火→交工验收2.钢桁架的进场、安装2.1桁架的进场钢桁架的运输车辆沿一期某北侧消防车道运至施工现场。R轴线北侧及3轴线东侧±0.00米以下土方需进行回填，回填时泥土分层夯实。经测试，夯实后的地面最大承载力为100KPa。材料进场后，3轴线东侧停靠一辆50吨汽车吊，构件直接吊至二层(1/1)-(3)/(P)-(R)轴楼板上。见图2.1。图2.1构件进场示意图吊车起吊时，当主臂长18.05米，旋转半径在6.5米范围内，方可将桁架吊至二层楼板上。根据50T汽车吊性能表查得当臂长18.05米，工作副度6.5米时，可安全起吊20T的重物，故起吊最重13.505吨的桁架时，使用50T汽车吊，满足吊车的性能要求。2.2桁架安装流程每一榀桁架分三段来制作，安装完成后平面布局图见图2.2。桁架的安装顺序由两边向中间，既1a→1b→1c→2a→2b→2c→…→8a→8b→8c→19a→19b→19c→18a→18b→18c→…10a→10b→10c→9a→9b→9c。图2.2桁架平面布局图2.3移动工具的制作桁架吊至二层(1/1)-(3)/(P)-(R)轴楼板后，平移所采用的移动工具见图2.3。移动工具由φ48钢管制成。长13米，宽3.5米范围内钢管均布，钢管上方放置两根I18工字钢，桁架放在工字钢上。移动过程中，桁架作用于楼板的荷载均匀分布。拖车本身自重1吨。每榀桁架的三段依次拖至吊装位置处就位。图2.3移动工具示意图2.4桁架平移示意图桁架沿图2.4所示路线在二层楼面移动就位。就位后，桁架与二层混凝土梁接触处，用100mm*100mm木方垫起。图2.4桁架移位示意图3.钢桁架的吊装3.1吊装方案的确定宴会厅主桁架共有19榀，跨度均为35.05m，单榀桁架重达38.61t。对于大跨度桁架的吊装分为整体吊装和分段吊装法。首先考虑使用大型机械整体吊装的方法，但由于现场场地受限，宴会厅东侧与一期相连，西侧和南侧分别为1#、2#塔楼，大型吊车无法就位，采用吊车吊装的方法被取消。后来根据现场实际情况，采用人字拔杆作为吊具进行吊装。采用人字拔杆吊装，在最初有两套施工方案。第一，准备在R轴线以北，消防车道位置停放两台50T汽车吊，将构件吊在二层楼板后，在二层楼板Q-R轴线的区域制作一个拼装平台，完成三段桁架的组装。然后在Q轴线的混凝土梁上支撑两副人字拔杆，用抬吊的方法将整榀桁架吊至梁顶。每吊上两榀桁架，用联系梁连接，形成相对稳定的结构，在梁顶上进行平移。经过讨论，认为此种吊装方法弊端如下：=1\*GB3①使用两副人字拔杆吊装，卷扬机卷动钢丝绳的速度难以控制，无法保证桁架的平稳性。=2\*GB3②两榀桁架重量接近80吨，在梁顶移动时安全系数大大降低。=3\*GB3③吊车在已建结构上起吊，无法保证其安全性。最终我方将此方案也排除。第二，多番讨论之后，从保证吊装安全可靠的角度考虑，最终采用分段吊装的方法。在二层搭设两个支撑平台支撑在拼接口的位置处，用人字拔杆分段将桁架吊装，在高空对桁架进行焊接组对。3.2支撑平台桁架在高空组对时，需在桁架下弦拼接接口两侧用两根钢管支撑住，两根钢管外边缘的间距为1米，下口间距为2米，钢管中间用φ76*4无缝钢管做三角支撑。为了使支撑架更加稳定，可将相邻两榀桁架的支撑连接，搭设一平台。本次吊装共搭设两组平台，每组平台由四根φ219*6焊接钢管制成。平台顶部宽1米，长3.5米。在顶部平台两端各有1*1米25mm厚钢板。经过计算，支撑架高度为10.1米。拼装时，在平台上放置两台10吨千斤顶，桁架吊装就位后，先用千斤顶顶住桁架，在三层夹层用水准仪测量，用千斤顶调节桁架的高度，使桁架两端与中间起拱在45mm。标高调节好后，用30mm厚钢板竖放将桁架支撑住，钢板中间凹下50mm，宽420mm，使桁架下弦卡于此处。两块钢板理论高度分别为183.5mm和186mm，遇到楼板不平整等因素，钢板的高度根据测量后的实际尺寸下料。支撑好后焊接在平台上方的钢板上且两侧用加劲肋固定在支撑平台上。支撑平台沿桁架方向（既平台宽度方向）的中心线，距(1/1)、(1/6)轴线距离为13.563米。拼装平台示意图见图3.2。图3.2拼装平台示意图3.3拼装平台平面布置图桁架在安装过程中，支撑平台始终在(1/7)-(1/8)与(1/8)-(1/9)轴线之间移动。支撑平台四根钢管根部各焊接一牛腿，牛腿放置在6米长的H250*255*14*14的H型钢上，H型钢横跨在二层混凝土梁上，与梁接触的位置H型钢下方铺设600*600的钢板。使平台及桁架的重量分布在梁上。在吊装时，支撑平台下方受力的混凝土梁用4根φ48脚手架管支撑在一层楼板上，以提高二层梁的受力富裕值，见图3.3。图3.3拼装平台平面布置图3.4吊具的选用本次吊装共采用两副人字拔杆，高度为15米，拔杆的每条支腿均由3m*5规格为φ219mm*10mm无缝钢管制作而成，钢管与钢管之间采用10.9S高强度螺栓法兰连接。滑轮采用15吨3门滑轮组、跑绳用24mm*6*37丝，钢丝绳穿滑轮组三三走六连到一台5吨卷扬机上起吊。人字拔杆背侧主缆风绳的两端为两根φ19.5mm钢丝绳，中间通过两个5吨滑轮组，三三跑六连到一台2吨卷扬机上，作为人字拔杆变幅及桁架就位，前缆风绳采用φ17.5mm钢丝绳（见图3.4）。图3.4人字拔杆示意图3.5人字拔杆支撑点的选择吊装时，人字拔杆根部均支撑在混凝土梁的位置上。梁顶与人字拔杆接触位置处用1m*1m厚30mm钢板垫起，见图3.5。人字拔杆支撑点下方混凝土梁的位置处，采用两根φ48mm脚手架管支撑一层楼板上，以提高二层梁的受力富裕值，钢管间距为1米。图3.5人字拔杆平面布置图3.6桁架的绑扎每段桁架各取四个吊点，分别绑扎在桁架上弦H型钢节点处，构件棱角用弧形钢板护角，保护钢丝绳。桁架绑扎示意图见图3.6。图3.6桁架绑扎示意图3.7卷扬机的平面布置吊装桁架共使用两台5吨卷扬机，分别固定在P轴线处的混凝土柱处，见图3.7。图3.7卷扬机平面布置图3.8人字拔杆的固定宴会厅共有19榀屋面桁架，吊装第1-8榀、13-19榀时与吊装第9-12榀时，人字拔杆的固定方式不同，见图3.8。图3.8人字拔杆固定示意图3.9桁架的起吊桁架两端下弦各系一根20米长的拉绳，以便控制桁架的平稳。在正式起吊前先进行试吊，将桁架吊至离地面100mm左右高度，停留约10min，对索具、人字拔杆及底座等进行全面检查，确认各部位情况正常后方可起吊，卷扬机司机根据指挥的命令，控制桁架均速、缓慢上升。见图。图起吊前人字拔杆示意图桁架起吊至标高9.00米处，躲开三层混凝土梁需旋转桁架，见图。图桁架吊至标高9.00米时旋转示意图每榀桁架先安装两端部分，即a、b段，然后安装c段。由于中间一段桁架的下弦长度小于上弦长度，吊装前在中间段上弦两端分别焊接两块挡板，挡板规格为-20*100*200，使其安装就位时能够卡于a、b段桁架的上弦上，起固定做用。如图。图挡板示意图3.10桁架起拱的控制A点、D点桁架下弦底标高设计值为15.242米，B点、C点下弦底标高经计算为15.275米。在三层夹层架用水准仪测量，调节桁架下方的10吨千斤顶，用水准仪观察，直至桁架下弦两端高度与屋脊处下弦的高度差为45mm时，既保证桁架起拱45mm，在桁架下方用30mm钢板支撑。。3.11桁架的固定第1榀桁架就位后，桁架与KL56间的联系梁SB3用螺栓连接，暂不焊接。桁架北侧的三根缆风绳固定在相对应T轴线二层的混凝土梁上，桁架南侧三根缆风绳，分别固定在三层夹层混凝土柱KZ25、KZ26和KZ27a上，待桁架安装偏差调节至规范允许偏差之内后，桁架两端地脚螺栓拧紧，钢丝绳拉紧。第2榀桁架就位后，与第一榀桁架间联系梁SB3连接，形成稳定结构。第3-8榀依此类推。固定示意图见图。图第1-8榀桁架就位后加固处理第19桁架安装时，由于靠近宴会厅北侧，与剪力墙紧挨，支撑平台只能靠近墙边，然后在平台与剪力墙上方搭设一H型钢，上方铺设钢板来支撑桁架。见图。图第19榀桁架安装示意图第18-9榀的桁架安装方法与第2榀-第8榀相同，桁架与桁架间联系梁SB3连接后，形成稳定结构。3.12联系梁的安装每两榀桁架吊装完成后，在桁架上弦固定一台自制的定滑轮工具，工具固定在桁架上冀缘。在二层楼板多人牵引麻绳将桁架间的连系梁吊起，并用螺栓固定。3.13支撑平台的拆除主桁架的焊缝焊接完毕焊伤合格后，焊缝两侧各用10T斤顶顶起少许，使桁架与下方的垫板出再间隙，些时将支撑桁架的钢板取下，再撤出千斤顶，方可移动支撑平台。3.14人字拔杆的移位移位时，人字拔杆顶端和根部分别用钢丝绳系住，拔杆下方铺设20mm厚钢板，固定人字拔杆的导链松开少许，人工用撬棍使人字拔杆在钢板上沿梁的方向移动，使人字拔杆缓慢移动到下一吊装位置。每移动一次人字拔杆后，检查人字拔杆的高强螺栓，对已松动的螺栓重新紧固，必要时更换新的高强螺栓。检查起吊的钢丝绳及滑轮，如发现钢丝绳有破损严禁使用，且更换新的钢丝绳。将吊具检查完毕后，方可进行下一次的吊装。3.15支撑平台的移位支撑平台移动方向相反的一侧，用导链固定在J轴的混凝土梁上，使用人字拔杆将平台吊起，慢慢松开倒链，使平台在钢板上移动至需就位的位置，人工使用撬棍辅助平台的移动。4.焊接、防腐、防火4.1焊接焊接的质量必须符合《钢结构工程施工质量验收规范》中的规定，焊缝必须经过超声波探伤方法进行检测。4.2防腐防腐必须符合《建筑防腐蚀工程施工及验收规范》的要求4.3防火防火必须符合《钢结构防火涂料应用技术规范》的要求5.施工主要难点及解决办法（1）桁架的移位在二层楼板进行，移位时，桁架与楼板间加大接触面积，以减少对楼板的荷载。将混凝土梁的位置在楼板上放线，堆放桁架时，用枕木垫起，支撑在梁的位置上。（2）桁架吊装时，人字拔杆对楼板的集中荷载较大，故拔杆的支撑点选在混凝土梁上，拔杆根部也楼面接触位置铺设钢板，且在二层梁底搭设脚手架支撑。（3）单榀桁架自重太大，整榀桁架吊装难以控制，深化设计时分为三段制作，现场三段分别吊装，在高空进行组对。（4）高空组对相对于地面组对难度大，根据桁架下弦接口的位置在楼面进行定位放线，制作两个支撑平台支撑在下弦接口处，在高空