大跨度雙層連廊型鋼桁架的制作與安裝

蒲夢(mèng)江 葉連軍 蒲華軍 蒲飛芳 朱羅娜

1.浙江海濱建設(shè)集團(tuán)有限公司 上海 201100 ；2.浙江港海建設(shè)集團(tuán)有限公司 紹興 312300

1 工程概況

上海大眾汽車CP5儀征分廠雙層鋼連廊建設(shè)項(xiàng)目，系大跨度鋼結(jié)構(gòu)，其上鋪設(shè)的鋼骨架新型輕質(zhì)板形成樓板，屋面采用YX-51型雙坡型彩鋼板，并有桿件支撐連接。該項(xiàng)目建筑面積5 075 m2，建筑物長(zhǎng)447.18 m。連廊分成19 段，現(xiàn)場(chǎng)分段連續(xù)安裝，柱網(wǎng)尺寸為24 m×9.4 m、52 m×9.4 m，首層凈空高度6.64 m。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，連廊的主次梁、柱節(jié)點(diǎn)板、連接板均采用Q345B級(jí)鋼。鋼柱、鋼梁由工廠拼裝焊接，現(xiàn)場(chǎng)對(duì)接焊縫節(jié)點(diǎn)為坡口，焊接為一級(jí)焊縫，其余均為二級(jí)焊縫；次梁與主梁連接處節(jié)點(diǎn)采用高強(qiáng)度螺栓連接；整個(gè)屋面結(jié)構(gòu)的鋼梁，通過(guò)大跨度鋼桁架連廊連接。達(dá)到使用功能與美學(xué)效果的完美統(tǒng)一，如圖1所示。

圖1 CP5儀征連廊平面示意

2 工程特點(diǎn)及難點(diǎn)

（a）場(chǎng)地小，交叉作業(yè)多。由于場(chǎng)地條件限制，施工現(xiàn)場(chǎng)布置、構(gòu)件運(yùn)輸及吊機(jī)行走路線嚴(yán)重受阻，鋼結(jié)構(gòu)吊裝受土建施工牽制較大；同時(shí)，由于不良天氣條件影響和工期緊張等原因，導(dǎo)致土建和鋼結(jié)構(gòu)施工面交叉作業(yè)眾多，經(jīng)常發(fā)生碰撞；另外，由于本工程結(jié)構(gòu)復(fù)雜，托架、主桁架之間和次梁與主桁架之間相互關(guān)聯(lián)，使鋼結(jié)構(gòu)施工工序內(nèi)部交叉作業(yè)也較多。

（b）鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件超長(zhǎng)且質(zhì)量大，吊裝難度大。1軸至15軸主桁架為24 m跨，15軸與16軸跨主桁架長(zhǎng)52 m、寬9.4 m和高5.2 m，單榀桁架起吊總質(zhì)量約56.73 t。桁架出廠時(shí)被分割為2 段半成品進(jìn)場(chǎng)，在現(xiàn)場(chǎng)地面拼裝成整榀后進(jìn)行吊裝。主桁架24 m跨為單機(jī)吊裝，52 m跨為雙機(jī)吊裝，吊裝范圍大（長(zhǎng)70 m，寬20 m），對(duì)構(gòu)件的運(yùn)輸、安裝和拼裝以及雙機(jī)抬吊均帶來(lái)一定難度（圖2）。

圖2 現(xiàn)場(chǎng)桁架拼裝節(jié)點(diǎn)

3 實(shí)施方案

根據(jù)工程特點(diǎn)和結(jié)構(gòu)型式，本工程總體吊裝施工工藝流程為：鋼構(gòu)件半成品地面拼裝→焊縫檢測(cè)→雙機(jī)抬吊預(yù)吊→桁架安裝→高強(qiáng)螺栓安裝→次梁安裝→屋面梁安裝→鋼骨架輕質(zhì)板安裝→檁條、天溝安裝，逐區(qū)間分別推進(jìn)。

具體安排如下：先在地面將主梁和斜系桿分別組裝，把2 榀半成品組裝成52 m跨1 榀空間結(jié)構(gòu)──主桁架，桁架安裝采用2 臺(tái)800 kN全液壓汽車吊，主桿19 m抬吊吊裝。

4 桁架安裝[1-8]

4.1 機(jī)械準(zhǔn)備

根據(jù)工程的特點(diǎn)，通過(guò)設(shè)備資源和計(jì)算構(gòu)件質(zhì)量的比較，吊裝機(jī)械選用800 kN吊機(jī)2 臺(tái)抬吊主桁架、次梁吊裝，再選用250 kN單機(jī)進(jìn)行結(jié)構(gòu)組拼和卸車。

4.2 桁架拼裝

52 m跨桁架采用地面平拼法，即把2 榀半成品桁架及其他桿件散件運(yùn)輸至現(xiàn)場(chǎng)后，在場(chǎng)內(nèi)合適的吊裝位置就近搭設(shè)拼裝胎架，拼裝順序嚴(yán)格按照吊裝順序進(jìn)行。桁架拼裝完成并進(jìn)行檢查合格后進(jìn)行焊接，焊接時(shí)，從中間往兩端對(duì)稱焊接，同一桿件兩端不能同時(shí)施焊，并根據(jù)天氣條件搭設(shè)防護(hù)棚。

4.3 桁架吊裝

主桁架拼裝成整框架的單榀質(zhì)量為56.73 t，長(zhǎng)52 m，高5.2 m。安裝支座高度為6.0 m，現(xiàn)有場(chǎng)地的標(biāo)高約為－0.8 m。主桁架的吊裝采用2 臺(tái)QY80型800 kN吊機(jī)進(jìn)行吊裝，選用主桿19.0 m，回轉(zhuǎn)半徑5 m起吊能力為567.3 kN，起吊高度可達(dá)6.0 m，滿足主桁架的吊裝要求。

4.4 桁架安裝

4.4.1 主桁架安裝

因場(chǎng)地條件的限制，吊裝桁架時(shí)2 臺(tái)吊車站位只能位于A軸15～16軸線以東5 m處，主桁架的吊裝采用每臺(tái)4 點(diǎn)綁扎，鋼絲繩選用Φ24 mm4 根。當(dāng)1 榀主桁架吊裝就位后，即用高強(qiáng)螺栓與鋼柱連接，隨即再吊裝B軸的另1 榀主桁架，吊車站位與第1榀相同。

4.4.2 次桁架安裝

次桁架的吊裝選用QY25型250 kN汽車吊進(jìn)行吊裝，選用13.75 m主桿，回轉(zhuǎn)半徑為12 m，起吊質(zhì)量≤4 t，起吊高度為14 m，滿足次桁架的吊裝要求。

4.5 高強(qiáng)螺栓施工

高強(qiáng)螺栓進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)后先檢查下列資料：質(zhì)保書(shū)、扭矩、軸力復(fù)驗(yàn)報(bào)告（每批做8 套），構(gòu)件進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)后檢查加工廠摩擦面抗滑移系數(shù)報(bào)告是否齊全，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)根據(jù)加工廠提供試驗(yàn)板作抗滑移復(fù)驗(yàn)。

4.6 安裝屋面梁、板

安裝流程：軸線、標(biāo)高復(fù)核→屋面梁安裝→鋼支撐安裝→檁條、天溝安裝→彩鋼板安裝，爾后逐區(qū)間分別推進(jìn)。

4.6.1 屋面梁安裝

桁架安裝并校正后，即進(jìn)行屋面梁構(gòu)件的連接與固定，構(gòu)件安裝采用螺栓連接作業(yè)前須檢查連接節(jié)點(diǎn)，合格后方能進(jìn)行緊固。安裝的螺栓孔不允許用氣割擴(kuò)孔，永久性螺栓不得墊2 個(gè)以上墊圈，螺栓外螺絲絲扣長(zhǎng)度不得少于3 扣。對(duì)屋架支座、支撐系統(tǒng)的構(gòu)造需認(rèn)真檢查，必須符合設(shè)計(jì)要求，零配件不得遺漏。屋架安裝后首先檢查現(xiàn)場(chǎng)連接部位的質(zhì)量，主要檢查屋架跨中對(duì)兩支座中心豎向面的不垂直度，以及屋架受壓弦桿對(duì)屋架豎向面的側(cè)面彎曲不超過(guò)允許偏差等，以保證屋架符合設(shè)計(jì)受力狀態(tài)及整體穩(wěn)定要求。同時(shí)對(duì)屋架支座的標(biāo)高、軸線位移、跨中撓度，經(jīng)測(cè)量做出記錄。

4.6.2 屋面彩板安裝

將彩鋼板吊至屋頂支架上準(zhǔn)備鋪板時(shí)，必須確保鋼板肋條向上，所有母肋都朝要向開(kāi)始安裝屋面的一邊。板束應(yīng)放在檁條支座附近，避免放在跨中。安裝第1塊板時(shí)要特別小心，確保位置無(wú)誤，與其他構(gòu)件關(guān)系準(zhǔn)確時(shí)方可固定。第1塊板就位固定之后，沿屋面坡腳線拉1 根繩索。此線即為固定線用來(lái)加快其后續(xù)彩鋼板的安裝并便于校正。然后，在安裝過(guò)程中，對(duì)固定好的屋面還要隨時(shí)檢查。這可以通過(guò)測(cè)量已固定好的彩鋼板在屋頂和屋面邊緣的橫向?qū)挾葋?lái)確定位置是否準(zhǔn)確，以保證控制彩鋼板位置不出現(xiàn)蠕變或扇狀的傾向。在安裝進(jìn)行到了每跨1/2的時(shí)候，還應(yīng)測(cè)量已固定好的屋面上、下兩端分別到尚未安裝的屋面邊緣的距離。這樣就可以查出固定好的板是否與軸線平行。如果需要調(diào)整，在鋪設(shè)和固定后續(xù)彩鋼板時(shí)可以作稍微偏轉(zhuǎn)，直至與軸線平行時(shí)為止。

4.7 吊裝作業(yè)的平面布置

在臨時(shí)道路之間的水泥場(chǎng)地右側(cè)拼裝B軸線主桁架，次梁及屋面梁放在道路的兩側(cè)。桁架拼裝及吊裝作業(yè)位置如圖3所示，離地面約800 mm，拼裝時(shí)須注意找平和構(gòu)件直線度，擰緊連接螺栓，按圖紙要求進(jìn)行焊接，兩端可用點(diǎn)焊防止構(gòu)件變形。拼裝構(gòu)件時(shí)，采用250 kN吊機(jī)1 臺(tái)，待B軸桁架拼裝完成后再進(jìn)行A軸線桁架的拼裝。

圖3 桁架拼裝及吊裝作業(yè)平面布置

根據(jù)雙機(jī)抬吊質(zhì)量不得超過(guò)起吊能力80%的要求和桁架的吊裝高度，及我公司現(xiàn)有起吊設(shè)備許可條件，我們選擇了2 部800 kN汽車吊進(jìn)行桁架的抬吊作業(yè)。根據(jù)桁架結(jié)構(gòu)特點(diǎn)將2 臺(tái)吊機(jī)的吊鉤中心設(shè)在桁架的節(jié)點(diǎn)處（圖4）。

5 實(shí)施效果

本工程結(jié)合場(chǎng)地條件，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)機(jī)械能力采用不同工況實(shí)施高空大跨度型鋼桁架跨外吊裝施工取得了成功。在整個(gè)吊裝過(guò)程中，嚴(yán)格執(zhí)行勞動(dòng)組織系統(tǒng)化、管理規(guī)范化，既保證了安裝質(zhì)量，又加快了施工速度，圓滿地完成了業(yè)主方對(duì)工期的嚴(yán)格要求。

圖4 桁架吊點(diǎn)示意

本項(xiàng)目采用了主桁架整體吊裝和次構(gòu)件散裝施工相結(jié)合的方法，以鋼構(gòu)件地面組裝、地面焊接、高空高強(qiáng)螺栓連接施工，不僅充分利用了安裝的工作性能，提高了工程進(jìn)度，而且顯著降低了交叉作業(yè)的不利影響和施工危險(xiǎn)性，解決了單榀質(zhì)量達(dá)56.73 t、外形尺寸52 m×4.2 m的單榀型鋼桁架結(jié)構(gòu)現(xiàn)場(chǎng)分段拼裝、焊接和跨外高空吊裝的施工難題，為今后類似工程提供了實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。