超大平面钢桁架高空散装安装工艺

超大平面钢桁架高空散装安装工艺研究XX1XX1XX11.XX有限公司上海200125摘要：对于截面尺寸和单榀重量都较大的钢结构平面桁架，桁架分为若干段后分段重量仍然较大，无法整体吊装；又因桁架截面为杆件组合截面，构件宽度较大，运输会极为困难。因此，将大型平面钢桁架构件在工厂制作时分解为若干节下弦杆、若干节上弦杆、若干腹杆和连接节点，分别运输至现场后高空散拼安装。超大平面钢桁架散拼各构件在组装完成后，根据不同厚度的钢板理论焊接收缩值，对焊接部位进行“预偏”，以抵消焊接收缩量；在桁架下弦杆下的框架柱上使用可调式柱顶马凳，并将每个马凳与桁架下弦杆的框架柱一一对应，控制标高误差；弦杆就位过程中使用公母接头防止侧翻，并加快摘沟时间关键词：超大平面钢桁架；高空散拼；焊接收缩；可调式柱顶马凳；公母接头Thetechnologyresearchbasedonthesteeltrusshigh-altitudebulkinstallationofsuper-planeYangShiYu1HanPei1QinBin11.ConstructionEighthEngineeringBureauLtdofchinaShanghai200125Abstract:Forthesectionsizeandsingleframeofweightlargesteelstructureplanetrussandthetrussisdividedintoseveralsegments,buttheweightisstillbigandcan'tintegrallifting.Becausethetrusssectionisbarsectionandthewidthofthecomponent,sothatthetransportationwillbeextremelydifficult.Asaresult,inthefactorythesteeltrussofsuper-planeduringtheproductiondecomposedintoseveralbottomchordbars,severaltopchordbars,severalwebmembersandconnectionjoints,respectivelybulkspellinstallinthehigh-altitudeaftertransporttothescene.Accordingtothetheoryofdifferentthicknessofsteelplateweldingshrinkagevalue,theweldingpartsforits"partial",tooffsettheweldingshrinkageafterthesteeltrusshigh-altitudebulkinstallationofsuper-planeassembled.Onthetrussframecolumnunderthelowerchordusingadjustablepillarshorsestool,andeachhorsestoolofbottomchordandthetrussframecolumn-correspondandcontroltheelevationerror.UsingamalefemaleconnectortopreventsidetumblingduringtheprocessofChordinplaceandacceleratetopickaditch.Keywords:steeltrussofsuper-plane;high-altitudebulkinstallation;weldingshrinkagevalue;adjustablepillarshorsestool;malefemaleconnector1结构与体系1.1项目概况XX中心·XXST1塔楼是XXXX项目的最高建筑，地下四层，地上八十层，建筑高度383.45m；总建筑面积17.5万㎡。主要建筑功能为高档写字楼和超五星级酒店。1.2结构体系主体结构形式为型钢混凝土组合结构。钢结构主要分布于塔楼的外框，外框结构由巨型柱、转换大桁架、斜向大支撑、框架柱与框架梁共同组成。其中，巨型柱分布于塔楼的五个角，转换大桁架每隔15层一道，将上面14个楼层的荷载传递到周边巨型柱上，每两道桁架之间设置斜向大支撑，组成结构的抗侧力体系。总用钢量约3.45万吨。图1ST1塔楼结构体系透视图本工程共20榀的超大转换平面钢桁架，转换大桁架最长40.3m、高8.5m，单榀重量最重291t。图2超大钢桁架立面布置图图3超大钢桁架弦杆剖面图2工艺流程及操作要点2.1工艺流程施工准备施工准备安装桁架牛腿、临时支撑安装柱顶马凳桁架吊装桁架测量校正桁架焊接图4施工工艺流程图2.2操作要点1、施工准备1）现场制作临时支撑使用的H型钢、钢板等材料准备齐全。2）塔吊、千斤顶、电焊机、焊条烘干箱、吊索具等机具设备准备齐全、状态完好。3）信号工、铆工、电焊工等人员经过交底和培训，并且持证上岗。2、安装桁架牛腿、临时支撑1）在安装桁架前，先要将与巨型柱相连的桁架连接牛腿和支撑桁架下弦杆的临时支撑安装完毕。本工程临时支撑选用H型钢。图5桁架牛腿及临时支撑安装示意图2）临时支撑的顶部处理临时支撑的长度确定根据桁架下弦杆底面与下一层钢框梁上表面的高差确定。支撑顶部处理措施，如下图所示。图6临时支撑顶部理措施3、安装柱顶马凳根据设计要求，在桁架下弦杆底面与框架柱之间有部分的下挠变形调节空间。桁架安装时，在框架柱顶需要增加马凳用以调节。马凳高度则根据现场每个框架柱的柱顶标高与桁架下弦杆底面的设计标高高差确定，这就要求对每一个框架柱及其对应的马凳一一编号对应。马凳与框架柱顶的连接方式如下图所示。图7框架柱顶马凳处理措施4、桁架吊装1）桁架弦杆的组对就位由于桁架弦杆截面、重量大，为了防止安装过程中平面内失稳，保证安装的安全并缩短吊装及校正的时间，在桁架弦杆与连接牛腿、桁架弦杆与弦杆的对接位置设置公母接头进行组对后就位，如图8所示。图8公母接头拼接图2）桁架安装流程a、吊装下弦杆。同时吊装下弦杆连接的相关平面梁，确保该构件在空间上形成稳定体系。校正后焊接与牛腿相连的下弦杆，如图9。图11b、下弦杆安装完毕后，依次安装竖腹杆，校正后，依次焊接，如图10。图10c、竖腹杆安装完毕后，在每一个竖腹杆两侧各悬挂一个倒链，用于斜腹杆的调整。而后，依次安装斜腹杆，并分别与相应的倒链连接，初步校正后，紧固连接耳板，如图11。图11d、安装连接牛腿及上弦杆，与之相连接的平面梁同步安装。校正固定后，焊接上弦杆之间的对接焊缝，如图12。图125、桁架测量校正1)下弦杆的测量控制a、根据A’、B’点的标高连线设置临时支撑。同时，测出A、B点的标高。图13下弦杆安装测量示意图（一）b、安装第一段下弦杆，根据A、B点标高连线，复测C点标高。与设计标高有偏差时，微调临时支撑上的千斤顶确定C点标高。考虑到焊接收缩变形，在A点处组对时，轴线相对于设计位置预偏4mm。用全站仪控制弦杆水平位置。图14下弦杆安装测量示意图（二）c、同样的方法确定第二、第三段下弦杆轴线及标高位置。图15下弦杆安装测量示意图（三）2)竖腹杆的测量控制在竖腹杆安装前，对各腹杆的设计标高坐标进行计算；复测下弦杆上各腹杆的标高，并对各腹杆加工尺寸进行复核。若腹杆高度与下弦杆上的腹杆底标高之和大于设计标高时，在安装之前对腹杆进行处理后再吊装。3)上弦杆的测量控制同样的下弦杆测量方法，控制上弦杆。图16上弦杆安装测量示意图（二）6、桁架焊接1）焊接工艺流程a、K型节点牛腿、下弦杆、竖腹杆的焊接分别根据其安装流程，各对接焊口逐步焊接，如下图17所示。图17桁架焊接顺序示意图b、连接节点及上弦杆的焊接也分别根据其安装流程。图18桁架焊接顺序示意图（三）c、最后，焊接斜腹杆各对接焊缝。（图19中焊口15~16）。图19桁架焊接顺序示意图（四）2)焊前预热施焊前用电加热板对焊缝两侧2倍板厚范围进行加热，加热温度140℃以上。对于加热温度达不到要求的区域，用火焰加热进行补偿。3)焊接后热及保温焊接完成后，立即将加热板覆盖焊缝并通电，对距焊缝中心线50mm位置进行温度测量，温度达到250℃时，停止通电。外覆保温棉，使焊缝自然冷却至常温。4)焊接检验及返修焊接完毕以后外观质量检查应无裂纹、气孔、夹渣，焊缝两侧比坡口略宽0.5～2mm，焊缝要按规范规定及设计要求进行超声波探伤，发现缺陷要及时返修。焊缝返修时，应对照缺陷位置，采用砂轮机或碳弧气刨将缺陷除掉。若采用碳弧气刨处理时，气刨完毕后须用砂轮机打磨刨口至刨口平滑后，方可进行补焊。3质量保证措施在低温环境下，保证桁架大量100mm厚钢板的焊缝一次性检测合格是质量控制中的重中之重，在施工的施工过程中采用如下措施保证焊接质量。1、层间温度控制焊接开始后，将电加热板移至焊缝一侧，继续通电，保证焊接过程温度。焊接过程中定时对层间温度进行检查，如果发现层间温度过低，应马上停止施焊，并用火焰烤枪进行热补偿，测温达到200℃左右后，方可继续施焊。2、焊接小锤的应用每层焊接结束后，用自制焊接小锤均匀敲打焊缝，既清除焊渣，又消除焊接应力。与传统的超声波振捣消除焊接应力的方法，简便易行，成本低。3、焊接过程记录在防护棚内悬挂温度湿度计、红外测温仪、风速仪等实时对焊接环境进行监控，焊接过程中对焊接参数定时记录，保证焊接环境符合要求。4适用范围适用于单层、多层、高层中平面钢桁架的安装，通用性较好。尤其适用于高层建筑中受到塔吊吊重限制而不得不解体吊装的超大平面转换钢桁架。5结语超大平面钢桁架高空散装安装工艺具有构件分段标准化，安装过程安全可靠，便于制作、运输及现场生产等特点。该施工工艺将工程施工难点一一分解并有效解决，有效的提高了大型平面钢桁架的安装质量，且该工艺对于大型平面钢桁架施工有较强的通用性，是大型钢结构工程施工工艺及质量保证措施的有效探索成果。6实施照片图20下弦杆吊装就位图21下弦杆安装完成图22竖腹杆安装完成，脚手架搭设图23斜腹杆安装完成图24上弦杆吊装就位图25弦杆公母头对接第一作者：XX，XX有限公司，发稿日期：2014-05-25参考文献：[1]秦宾，韩佩.超高层钢结构异形组合截面巨型柱现场组装焊接工艺研究[J].钢结构，2013，增准字第(192)：35-38.[2]赵东明，王鹏，张欣，等.超高层钢结构转换层施工技术[J].钢结构，2014，