屋面鋼結構桁架安裝施工技術
——以泉州科技與規劃館為例

丁楠羅漪呂金炭杜天瑞繆曉輝陳偉昌

(1．華僑大學土木工程學院福建廈門361021;2．福建榮盛鋼結構實業有限公司福建泉州362000) 3．福建省第五建筑工程公司福建泉州362000)

屋面鋼結構桁架安裝施工技術
——以泉州科技與規劃館為例

丁楠1羅漪1呂金炭2杜天瑞2繆曉輝2陳偉昌3

(1．華僑大學土木工程學院福建廈門361021;2．福建榮盛鋼結構實業有限公司福建泉州362000) 3．福建省第五建筑工程公司福建泉州362000)

泉州科技與規劃館屋面鋼結構為空間桁架結構，屋蓋主體結構由屋蓋主承重體系和葉狀采光頂體系構成。根據總體進度要求及基本建設程序，該工程擬采用“先鋼結構后土建，按單體區域劃分施工，預留施工通道，先下后上，先主后次，流水作業”的安裝思路，屋蓋桁架采用“支撐胎架，地面拼裝，高空整體散裝”的施工技術。文章從整體部署、屋面桁架安裝和桁架吊裝3個步驟詳細總結了泉州科技與規劃館屋面空間鋼結構桁架的施工技術。

空間桁架;安裝;施工技術

1 工程概述

泉州市公共文化中心項目，以古代海絲之路起點城市、東亞文化之都為規劃背景，第一個采用國家大力推廣運用的政府和社會資本合作(PPP)模式，建設的大型公共建筑項目。該項目工程位于市行政中心中軸線中段，用地面積129 629m2，總建筑面積約32.48萬m2，其中地下建筑面積約18.95萬m2，地上建筑面積約13.53萬m2，建設工期為900d，合同造價約26億元。項目建設內容包括:泉州科技與規劃館、泉州工人文化宮、泉州大劇院、泉州圖書館和位于中央的市民廣場。

泉州科技與規劃館屋面鋼結構為空間桁架結構，屋蓋體系構成，如圖1～圖3所示，屋蓋主體結構由屋蓋主承重體系(屋蓋總平面布置及屋蓋總平面葉狀四管桁架)和葉狀采光頂體系(凸起葉狀采光頂及豎向連接體系)構成，其特點如下:

①工程施工場地復雜。

②構件形式多、結構節點復雜;構件分為鋼柱、桁架、鋼骨梁、管桁架屋蓋，截面有鋼管、H型、十字型等。工程屋面為桁架結構，屋面桁架節點形式多樣。主桁架、次桁架的連接節點非常復雜，拼裝工作量大;屋面高度大、平面形狀不規則，高空焊接點多面廣，操作平臺設置困難，施工安全要求高。

③焊接量大、外觀成型要求高;鋼柱連接焊接節點，現場焊接量大;桁架相貫焊縫焊接質量要求高，焊接難度大;高空作業量大，安全措施投入多。屋面桁架，拼裝時需要搭設大量支撐胎架。施工措施量大。

④各工況跟蹤測量難度大;屋面桁架構在吊裝等階段的施工過程中屋蓋桁架結構的受力不斷發生變化，各施工工況下對屋蓋結構的位置和變形跟蹤測量難度大。

本文詳細總結了泉州科技與規劃館屋面空間鋼結構桁架施工技術。

圖1 屋蓋主承重體系

圖2 葉狀采光頂體系

圖3 屋蓋主體結構

2 施工總體部署

根據總體進度要求及基本建設程序［1］，該工程采用了“先鋼結構后土建，按單體區域劃分施工，預留施工通道，先下后上，先主后次，流水作業”的安裝思路，屋蓋桁架采用“支胎架，地面拼裝，高空整體散裝”的施工技術。各單體鋼結構跟隨土建施工進度，領先土建2層～3層施工，地下室基礎底板上一次性將鋼骨柱吊裝至地上二層，待土建首層地面施工完畢并且養護至吊機可上樓面的強度后再使用汽車吊在首層樓面上吊裝，部分無法吊裝位置使用塔吊配合吊裝。待屋頂結構施工完畢后再進行鋼結構屋蓋的施工。

鋼結構施工中，與土建交替穿插，協調進行。按鋼結構自身特點由下向上，依次流水施工。鋼結構施工采用2臺70t汽車吊、2臺25t汽車吊拼裝，1臺100t汽車吊吊裝;部分汽車吊無法吊裝的區域，采用塔吊配合吊裝(采用塔吊吊裝的位置施工前校核塔吊性能)。

3 屋面桁架安裝

3.1 桁架安裝思路

科技館C～H/9～15軸線位置為桁架結構，結合現場場地條件，屋面桁架按照總體思路采取“散件制作、散件運輸、地面分段拼裝、支撐胎架，高空散裝”。第一步:地面拼裝胎架安裝;第二步:桁架地面拼裝;第三步:桁架支撐胎架安裝;第四步:桁架高空散裝;第五步:桁架高空焊接、驗收。

桁架先在地面使用25t汽車吊進行拼裝，拼裝完成后采用100t汽車吊將桁架吊至安裝位置，部分桁架位置靠近主體里側，無法使用汽車吊吊裝時需采用塔吊進行吊裝;采用塔吊吊裝的桁架拼裝分段時，尤其關注分段的總重量能否滿足塔吊的吊裝性能要求。

3.2 桁架拼裝工藝流程

桁架拼裝工藝如圖4所示:測量(組裝胎架定位)—組裝胎架安裝—桁架地面組裝—桁架吊裝。

3.3 桁架地面拼裝

鋼結構進場前，要求現場需滿足車輛運輸及構件吊裝地面承載力，吊車站位打腳位置需墊枕木，拼裝場地需清理干凈。管桁架分段進行現場組裝，在現場拼裝場地進行整體拼裝。

桁架選用1臺25t汽車吊作為組裝吊機，負責吊裝單元桁架組裝。以單榀桁架組裝為例，如圖5～圖8所示。

3.4 桁架拼裝注意事項

(1)拼裝前對拼裝場地進行場地硬化，下片桁架鋼支墩上設置槽鋼，對支墩抄平。

(2)桁架桿件組裝順序。先拼裝下片桁架的主弦桿，然后拼裝主弦桿之間的水平桿和水平斜桿，下片桁架拼裝完畢后拼裝上片桁架，拼裝順序與下片相同;上下片桁架拼裝完畢后，使用拼裝胎架固定桁架，安裝上下片桁架之間的腹桿及斜腹桿。

圖4 桁架拼裝流程圖

圖5 單片拼裝－主弦桿拼裝、定位

圖6 雙片桁架拼裝

圖7 雙片桁架拼裝立桿拼裝

圖8 雙片桁架拼裝斜腹板拼裝

(3)對于二次相貫桿件，先安裝一次相貫桿件后安裝二次相貫桿件;上下弦桿之間的腹桿。組裝時嚴格控制各個桿件的位置。

(4)桁架主桁架分段組裝，組裝誤差控制在5mm以內，為確保組裝精度，上下弦桿拼裝時，嚴格控制節點中心和管口中心位置。桁架平面中心線和節點位置均采用墨線在上下弦桿上彈出，以確保桁架腹桿的相對位置準確。為方便施工，先采用全站儀在組裝平臺上進行放點，并確定節點位置、固定。上下弦桿上臺后，采用吊線錘法進行初步定位和調整。

4 桁架吊裝

4.1 結構概況

科技館屋蓋桁架位于屋頂C～H/9～15軸線位置，屋蓋桁架通過預埋件與主體結構連接，桁架為無縫鋼管，規格為Φ402×12mm、Φ245×12mm、Φ168×8mm、Φ152×6mm、Φ140×6mm等，材質為Q345B，共設置13個預埋件與屋蓋連接，根據預埋件的分布要求，屋蓋主平面葉狀四管桁架共分為9段地面拼裝，再高空散裝，如圖9所示。

圖9 主平面葉狀四管桁架分段

主桁架與主平面葉狀四管桁架連接，由于主桁架2長度25m，桁架需分成2段進行吊裝，下設置支撐胎架，主桁架分段點及支撐胎架，如圖10所示。

豎向桁架一端與主桁架連接，一端與主體結構上的預埋件連接，桁架長度為35m，分成2段進行吊裝，下設置支撐胎架，豎向桁架分段點及支撐胎架，如圖11所示。

平面桁架一端與主平面葉狀四管桁架連接，一端與豎向桁架連接，桁架長度為較小，待地面整體平整后再高空散裝。

脊桁架的兩端與豎向桁架連接，桁架長度為34m，需分成2段進行吊裝，下設置支撐胎架，葉－莖桁架一端與豎向桁架連接，一端與脊桁架連接，長度較小，待地面整體平整后再高空散裝，如圖12所示。

圖10 主桁架分段及支撐胎架

圖11 豎向桁架分段及支撐胎架

圖12 脊桁架與豎向桁架連接

4.2 吊裝方案

科技館屋面桁架在地面拼裝完畢后使用一臺100t汽車吊在樓面上進行吊裝，部分桁架由于距離太遠且高度太高，無法使用汽車吊吊裝的采用塔吊進行吊裝［2］。首層樓面預留吊機行走通道，基礎底面吊裝吊機行走路線及吊裝站位點需要鋪設路基箱，首層樓面吊裝吊機行走路線有管溝的地方鋪設鋼板，汽車吊站位點支腿處鋪設1m×1m的鋼板。

桁架安裝步驟，如圖13～圖18所示。

圖13 安裝桁架與主體結構連接的預埋件

圖14 安裝屋蓋桁架

圖15 安裝與屋蓋主平面葉狀四管桁架連接主桁架

圖16 安裝屋蓋主平面葉狀四管桁架

圖17 安裝與屋蓋主平面葉狀四管桁架及屋面主桁架連接桁架

圖18 安裝葉－莖桁架

4.3 高空吊裝構件的穩定

構件高空就位后，不連接牢靠不能松鉤，根據設計要求，當天盡可能實現多點面焊接成型。合理安排吊裝順序，加快吊裝作業，盡快形成構件自身穩定體系［3］。對于焊接工作量大的構件，保證軸向焊接固定，吊機松鉤前，側向采用纜風繩臨時固定［4－5］。

5 結語

泉州科技與規劃館屋面空間桁架鋼結構，設計、制造、安裝和施工，福建榮盛鋼結構實業有限公司與福建省第五建筑工程公司密切配合，以公司的技術、裝備、員工素質為前提，采取科學的方法，先進的管理，優化的配置，完善的措施，選擇先進的施工方案和管理措施，控制成本，進行質量跟蹤控制，確保項目順利實施。

［1］遇瑞，羅永峰．大跨度空間鋼結構整體吊裝施工方法現狀的研究［C］．2009全國鋼結構學術年會論文集，2009．

［2］王飛，倪建公，羅永峰．弦支穹頂結構施工力學研究綜述［C］．第四屆全國鋼結構工程技術交流會論文集，2012．

［3］顏衛亨，武鵬，張宣關．管桁架整體吊裝及就位后結構分析［C］．第七屆全國現代結構工程學術研討會論文集，2007．

［4］張建華，張毅剛，尤德清，等．大跨度空間結構施工過程力學行為的研究［C］．第七屆全國現代結構工程學術研討會論文集，2007．

［5］郝洪濤．大跨度屋面管桁架工廠制作與現場安裝質量控制［C］．2015中國鋼結構行業大會論文集，2015．

Construction Technique of Steel Roof Space Truss——Take Quanzhou Science＆Technology and Planning Museum for Instance

DING Nan1LUO Yi1LU Jintan2DU Tianrui2MIAO Xiaohui2CHEN Weicang1
(1．College of Civil Engineering，Huaqiao University，Xiamen 362021; 2．Fujian RongSheng Steel structure industrial co．，LTD，Quanzhou 362000; 3．Fujian NO．5 Construction Engineering Co，Quanzhou 362000)

The steel structure roof of Quanzhou Science＆Technology and Planning Museum is the space truss structure．The main structure of the roof constitutes the main bearing of the roof system and the leafy lighting system．According to the demand of overall schedule and the basic construction procedures，it is intended to adopt a way of the thought of installation——“the steel structure first and the civil structure later，divide the construction according to the monomer area，reserve the constructed channel，upper first and below later，major first and secondary later，and use the line operation”and the way of construction technology——“the supported bracket，the surficial assemble，and the high overall bulk．”Detailed construction technology is concluded in this paper according the overall deployment，installation of roof truss and truss hoisting．

Space truss;Erect;Construction Technique

TU391

:B

:1004－6135(2017)01－0060－05

國家自然科學基金面上項目(51578255)福建省科技計劃重點項目(2014Y0033)福建省科技計劃項目(2014J01195)華僑大學研究生科研創新能力培育計劃資助項目(1511404001)泉港區科技小巨人重大專項(2015ZD04)

丁楠(1994．8－)，女。

E-mail:403251372@qq．com

2016－10－04