36m跨度鋼屋架高空分段安裝技術

趙余江

（北京天潤建設工程有限公司，北京100062）

1 工程概況

銀帆·西雅圖工程商業樓溜冰場屋面系統鋼結構部分，位于7、8層屋面，面積為2916㎡，結構跨度為36m，共6榀支承于砼柱上的鋼桁架簡支梁，鋼桁架一端和邊柱用預埋錨栓固定，另一端為滑動支座與柱預埋件焊接，桁架兩端支承點處標高分別為：▽43.900m、38.670m。每榀鋼桁架重量為26.5t。

2 施工難度

需要使用大型吊車，大型吊車進場需要土建地下坡道回填并分層壓實，塔吊也在吊車作業半徑內工作，吊裝作業設置專人監護，并停止T5塔吊作業，吊車不能360°旋轉。

采用兩點吊裝的方法，在桁架上弦設置吊耳，鋼絲繩吊裝夾角為60°，由于有異型構件，為了避免吊裝就位難問題，在吊鉤上懸掛10t倒鏈進行調整，用倒鏈調節桁架的仰角。

3 安裝方法

鋼桁架制作分為三段，重量分別為7.55t、10t、8.75t，就位高度46.28m（桁架頂標高），作業半徑為65m。接頭形式采用栓焊連接，腹板為高強螺栓連接，翼緣板為單面坡口焊，焊縫質量等級為一級；安裝方式選用高空分段安裝，空中接口。

3.1 吊車的選擇

HJ-1A段、HJ-1B段、HJ-1C段，重量分別為7.55t、10t、8.75t，長 度 分 別 為10.047m、11.725m、13.75m，安裝高度為46.28m，作業半徑最大為65m，為了保證28.7m平臺處不卡桿（詳見A-A剖面圖），選用500t汽車吊安裝鋼桁架，回轉半徑應在65m處，距離建筑物小于12m，吊車桿長應在112.8米；經查吊車機械性能表：S2～S7線吊裝段選用500噸汽車吊變副臂超起性能（160t配重），吊車49.8m主臂+2.9m+61副臂，主臂仰角為81°，副臂變幅，詳見表1。

利用現場T4、T5塔吊（TC6020A,R=60m塔吊）負責屋面其余構件的吊裝工作。

3.2 安裝準備

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復驗安裝定位所用的軸線控制點和測量標高使用的水準點。放出標高控制線和屋架軸線的吊裝輔助線。

復驗屋架支座及支撐系統的預埋件，其軸線、標高、水平度、預埋螺栓位置及露出長度等，允許偏差見表2,超出允許偏差時，應做好技術處理。

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檢查吊裝機械及吊具，支架就位是否牢固等，焊接及輔助工具是否到位。

測量用鋼尺應與鋼結構制造用的鋼尺校對，并取得計量法定單位檢定證明。

3.3 屋架組拼

鋼梁及鋼桁架分三段運至安裝現場，考慮到現場場地條件及吊裝機械的限制，只能進行分片組對，組拼工作與安裝同時進行，兩段連接處下方設置鋼支架作為組裝平臺，支架與桁架接頭處留有280mm的間隙，此處用木方墊平，用千斤頂進行上下調節；為了提高接口的精度，需要將上下弦下翼緣板接縫處的墊板加寬至200mm，當第一段就位后，第二段吊裝就位至墊板處，然后進行精調，要保證鋼桁架的跨中垂直度及接頭處的平面位置。

3.4 安裝順序

鋼桁架安裝按HJ-1(1)到HJ-1（6）順序安裝，每榀桁架分三段安裝，安裝順序為：

（一）HJ-1(1)A段→HJ-1(2)A段→桿件安裝→HJ-1(1)B段→HJ-1(2)B段→桿件安裝→HJ-1(1)C段→HJ-1(2)C段→桿件安裝

（二）HJ-1(3)A段→桿件安裝→HJ-1(3)B段→桿件安裝→HJ-1(3)C段→桿件安裝

（三）HJ-1(4)A段→桿件安裝→HJ-1(4)B段→桿件安裝→HJ-1(4)C段→桿件安裝

（四）HJ-1(5)A段→桿件安裝→HJ-1(5)B段→桿件安裝→HJ-1(5)C段→桿件安裝

（五）HJ-1(6)A段→桿件安裝→HJ-1(6)B段→桿件安裝→HJ-1(6)C段→桿件安裝

3.5 鋼絲繩選用

鋼桁架的最大重量為10噸，吊鉤重量+鋼絲繩重量約為2.0t，設計其吊裝點為2個，鋼桁架上設置吊耳。

吊耳采用25mm厚鋼板，材質Q345B，采用E5016焊條，雙面角焊縫，焊縫高度hf=12mm。

圖2

垂直于焊縫長度方向的力Ne=67896N。

角焊縫的有效厚度he=0.7hf；

角焊縫的計算長度lw=160-10=150mm。

焊縫受Ne作用時的強度：

滿足要求。

利用取中心線幾何法，確定重心（圖1）

鋼絲繩長度設為10m(兩根)，采用雙股繩吊裝，經計算獲得單股鋼絲繩受力6.928t。根據下列公式計算鋼絲繩破斷拉力：

電收塵是銅冶煉工程中的重要設施，主要是對閃速爐煙氣中的粉塵進行收集，起到凈化作用，其除塵性能直接影響到后續制酸工序。多年來閃爐電收塵出口含塵濃度一直采用重量法進行監測，由于原料、電收塵效率、漏風、三氧化硫等因素，煙氣中會含大量硫酸霧，硫酸霧對煙塵監測結果造成影響。要想了解電收塵出口的含塵濃度，需對監測方法進行改進，對煙塵監測結果進行修正。

P=P破φ修/K

式中P-容許拉力，為6.928t*9.8=67.89kN

因此計算P破=662.34kN

根據現場鋼絲繩破斷拉力估算公式計算鋼絲繩直徑：

P破=500d2

式中 P破-破斷拉力，N；

則：d=√662340/500=36.4mm

選用d=36.5mm，6*37+FC鋼絲繩。根據鋼絲繩所受力情況，卡環選用2個7.5噸。

3.6 鋼支架設立

鋼桁架分段安裝，安裝時需要在兩段桁架對接口處設置鋼支架，為了更快速的配合500噸吊車的吊裝作業，現在需要制作6個鋼支架，此鋼支架高度為8m。攬風繩選用6×19，Ф17.7mm鋼絲繩四根，上端與鋼支架的對扣槽鋼綁牢，鋼絲繩與地面角度呈66°，與花籃螺栓相連，鋼支架布置圖如圖2示：

鋼支架受軸向力作用，支架強度及穩定性驗算如下：支架所受鋼桁架重量作用，取桁架最重段作驗算

滿足要求。▽34.7（F6層）、▽28.7（F5層）混凝土梁板底部模板及支撐不拆除。

3.7 安裝校正

屋架起吊時離地50cm時暫停，檢查重心位置、鋼絲繩、吊鉤等是否安全牢固，無誤后再繼續起吊。首先吊裝HJ-1A段就位，此段一端座在TE軸混凝土柱子牛腿的預埋件上，桁架另一端擱置在鋼支架上，對準屋架支座中心線或定位軸線就位，調整屋架垂直度，并檢查屋架側向彎曲，調整完畢后，TE軸與錨栓相連，擰緊；接著安裝鋼梁GL4與鋼桁架之間的系桿及支撐部分，作為桁架的臨時固定，此部分用塔吊完成，HJ-1A段與鋼梁形成一個具有空間剛度和穩定的整體。每一段就位后用纜風繩臨時拉接在結構上，防止失穩傾斜。接著進行HJ-1B段吊裝，吊裝就位兩端均擱置在預先做好的支架上，一端用上下弦腹板螺栓與HJ-1A段一端相連，同樣的方法安裝此段桁架與鋼梁之間的系桿及支撐作為臨時固定，腹桿處接口需要焊接完畢后方可摘鉤。最后吊裝HJ-1C段，此段一端與TJ柱頂埋件相連，另一端擱置在桁架底設置的支架上，用螺栓與HJ-1B段一端腹板相連接，桁架標高及跨中垂直度調整好之后，連接系桿及支撐，完成腹桿處焊接工作后方可摘鉤。桁架起拱度須在吊裝組對時完成，主要用千斤頂進行調節，調節完畢后方可進行施焊。鋼桁架上下弦翼緣板在焊接工作完成，焊縫質量達到一級標準時，腹板處高強螺栓終擰后，此部分鋼檁條等全部安裝完畢后，方可將鋼支架撤離。其它各榀鋼桁架各段均采用形同的方法進行安裝。平面位置校正：在起重機不脫鉤的情況下將柱底定位線與基礎定位軸線對準緩慢落至標高位置。支座標高調整：桁架支座標高調整時，先水準儀測定預埋件標高，用直角尺測定其差值，調整螺母，當支座底板與預埋件有高差時，需要增設墊板，用千斤頂進行調節。鋼屋架的垂直度的校正方法如下：在屋架下弦一側拉一根通長鋼絲（與屋架下弦軸線平行），同時在屋架上弦中心線反出一個同等距離的標尺，用線墜校正。也可用一臺經緯儀，放在柱頂一側，與軸線平移500mm距離，在對面柱子上同樣有一距離為500mm的點，從屋架中線處挑出500mm距離，三點在一個垂面上即可使屋架垂直。

3.8 構件連接與固定

構件安裝采用焊接或螺栓連接的節點，需檢查連接節點，合格后方能進行焊接或緊固。安裝螺栓孔不允許用氣割擴孔，永久性螺栓不得墊兩個以上墊圈，螺栓外露絲扣長度不少于2～3扣。安裝定位焊縫不需承受荷載時，焊縫厚度不少于設計焊縫厚度的2/3，且不大于8mm，焊縫長度不宜小于25mm，位置應在焊道內。安裝焊縫全數外觀檢查，主要的焊縫應按設計要求用超聲波探傷檢查內在質量。檢查均需做出記錄。

4 檢查驗收

屋架安裝后首先檢查現場連接部位的質量。屋架安裝質量主要檢查屋架跨中對兩支座中心豎向面的不垂直度；屋架受壓弦桿對屋架豎向面的側面彎曲，必須保證上述偏差不超過允許偏差，以保證屋架符合設計受力狀態及整體穩定要求。屋架支座的標高、軸線位移、跨中撓度，經測量做出記錄。連接處焊縫無焊渣、油污，除銹合格后方可涂刷涂料。涂層干漆膜厚度應符合設計要求或施工規范的規定。鋼結構安裝工程的質量檢驗評定，應在該工程焊接或螺栓連接經質量檢驗評定符合標準后進行。構件必須符合設計要求和施工規范的規定，檢查構件出廠合格證及附件。由于運輸、堆放和吊裝造成的構件變形必須矯正。

5 結語

本文通過介紹銀帆·西雅圖工程商業樓鋼屋架的安裝全過程，對大型鋼構件的高空分段安裝程提供了有用的施工經驗。

[1]《建筑施工手冊》（第四版）縮印本.北京：中國建筑工業出版社，2003.