穹頂式鋼桁架在倉頂工程施工中的應用研究

翟 旭 斌

(山西宏廈建筑工程有限公司，山西 陽泉 045000)

·施工技術·

穹頂式鋼桁架在倉頂工程施工中的應用研究

翟 旭 斌

(山西宏廈建筑工程有限公司，山西 陽泉 045000)

通過對傳統筒倉倉頂措施平臺施工方案的比較，針對筒倉跨度大、高處作業的特點，提出了穹頂式鋼桁架施工工藝，解決了傳統措施平臺的缺點，在節約成本的同時保證了施工作業的安全性，對倉頂施工提出了一種新的施工方法。

穹頂式，鋼桁架，工藝

0 引言

目前筒倉結構在化工、儲油儲氣罐、糧庫、煤倉等工程中被廣泛設計應用，筒倉上部多采用環梁加輻射梁、勁性鋼支承混凝土梁或整體膜殼結構作為上部支撐或覆蓋結構。因此筒倉上部結構存在自重和跨度大，自身結構復雜的特點。由于倉頂形式不同，且懸空于筒倉上部，搭設滿堂腳手架施工不但人工投入多，而且周轉材料投入也大，加之有的筒倉高度超高，搭設滿堂腳手架在安全性上不能保證，所以采用桁架措施支撐平臺施工上部結構越來越多地被應用于倉頂施工。

由于筒倉設計一般直徑較大，高度較高，上部結構因空間跨度大，在施工中有較大的危險性，因此筒倉頂的桁架措施平臺施工方案選擇優化一直是施工單位著力解決的問題。

1 現階段施工概況

筒倉倉頂傳統施工工藝有剛性滑模平臺完工后利用預埋牛腿降平臺作為上部結構施工平臺的，但實際操作中一是平臺自身要有足夠的承載力，而且要有可靠的穩定性，再就是降平臺操作在滑模后的倉壁頂部對操作人員安全也有相當大的隱患，最后拆除平臺也費時費工不安全。且剛性平臺滑模施工因其拆除風險較大已逐漸為滑模作業工藝所摒棄。

也有利用滑模托帶大梁，將設計結構大梁架在滑模門架之上，滑模施工完畢后拆除部分平臺用倒鏈將大梁降至設計標高處，結構大梁僅一榀鋼構架就達到10 t以上，這還需要設計上部局部壁厚減小，或者下部壁厚增大，增加了成本或是降低了結構安全性。而且倒鏈將大梁降至設計標高處的人員配合落腳點也是一個很難解決的安全問題。

再就是滑模施工完畢后再安裝措施平臺，措施平臺的安裝一般采用筒壁預埋件加小平臺，利用塔吊逐件吊裝措施平臺梁就位后人工掛安全帶固定，再焊接成整體措施平臺，同樣具有相當大的操作風險。

上述三種傳統施工方法，由于上部結構存在梁板等底部設計不在同一水平面等問題和倉頂有坡度等情況，所以在措施鋼平臺固定完畢后，還要搭設滿堂腳手架予以找坡和調整梁底位置，搭設工作量的增加和倉頂施工完畢后的拆除都在增加操作量的同時增加了風險與成本。因此設計一種與倉頂結構相似的鋼桁架并通過穩定性驗證可以同時解決上述傳統施工工藝的不足。

2 穹頂式鋼桁架倉頂施工應用探討

2.1穹頂式鋼桁架的設計

穹頂式鋼桁架借鑒了傳統鼓圈式輻射桁架結構的原理，但是下部采用水平拉接，上部與倉頂坡度相同，中間設置圓形鼓圈，即上部中心鼓圈承壓，下部中心鼓圈受拉，沿中心鼓圈設置輻射鋼梁，每一道鋼梁結構可視為一個穩定的三角形鋼桁架，一般由上下內外三道同心圓加三角輻射桁架體系構成，見圖1，圖2。

即采用型鋼制作成一個直徑略小于筒倉內徑的整體式三角形輻射桁架，之后采用鋼架管在桁架梁上進行倉頂結構梁的找平以及頂板支模架體加密找平，保證木模板的剛度與平整度。整個穹頂式鋼桁架可以進行工廠化預制加工，再進行現場組裝，因此鋼桁架能夠拆除回收利用而不浪費，同時也加快了施工進度。

穹頂式鋼桁架組裝時要在筒倉內地坪上進行，組裝完畢，采用固定于筒倉壁上的鋼構件吊點懸掛定制的電動葫蘆進行整體提升，電動葫蘆采用電腦程控系統進行整體同步提升控制。等桁架提升至筒倉壁牛腿預埋件位置上10 cm后，在桁架下弦桿掛人工操作吊籃進行鋼桁架支撐牛腿焊接，牛腿焊接完成并經檢驗合格后將桁架落在牛腿上并用螺栓固定，即可進行上部模板修整，鋼筋綁扎，混凝土澆筑工作。

在所有土建工作完成且混凝土達到拆模強度后，即可割除牛腿用電動葫蘆整體將桁架降至筒倉內地坪，在地坪面進行模板、桁架等的拆除工作，大大保證了施工安全。

2.2穹頂式鋼桁架的優點

穹頂式鋼桁架主要有以下優點：

1)自重輕、剛性好。由于采用鼓圈輻射與三角桁架結合的體系，所以型鋼不需要太大，一般300～400以下就可以達到承載要求，而且中心采用圓形設計，在受拉和承壓上都可以很好地滿足受力要求，三角桁架的設計在結構穩定性與受力方面也比平面支撐更有優勢。

2)地面裝拆、保證了施工安全。穹頂式鋼桁架平臺系統全部采用工廠預制構件，在現場地面全部組裝完成后，用鋼管小桁架進行上部結構找平鋪裝模板后，再整體起吊至工作面，開始鋼筋綁扎、混凝土澆筑工作。施工完成，待混凝土達到拆模強度時，用程控提升系統整體降至地面再拆除模板、鋼管找平小桁架、鋼桁架平臺系統，消除了高空作業的危險性，保證了操作人員的安全。

3)同步升降，優化了施工工序。穹頂式鋼桁架平臺組裝完成后，利用程控系統控制設置于筒倉壁上部的若干電動葫蘆將桁架平臺整體提升至筒壁支撐牛腿預埋件上部約100 mm,施工人員利用平臺懸掛吊籃焊接牛腿，然后將桁架平臺落在牛腿上，同時保持電動葫蘆受力狀態，即可以開始上部鋼筋綁扎、混凝土澆筑工作。混凝土達到拆模強度后利用電動葫蘆將平臺整體降至地面，將平臺組裝、模板支設穿插進行，縮短了施工工期，優化了施工工序。

4)與主體結構同型，節約成本。穹頂式鋼桁架的最大優點就是在制作倉頂操作平臺的時候按筒倉上部結構進行，大大減少了傳統平臺就位后上部再按滿堂架支點鋪裝工字鋼、鋼架板，然后再搭設上部混凝土施工滿堂架并鋪裝模板，大大節約了人工與周轉材料。而且采用穹頂式鋼桁架比平面鋼平臺在受力上更加合理，在鋼材使用上也更輕型化和更加節省。

2.3工程應用實例

我單位施工的某熱電聯產項目筒倉工程，設計為樁基地基處理，鋼筋混凝土筏板基礎；主體結構是以鋼筋混凝土柱和剪力墻為主體的筒式結構，筒倉高度為42 m。筒壁直徑22 m，筒壁豎直段至37.5 m止，從37.5 m標高段筒壁開始收口，斜段板厚400 mm,至41.98 m標高封頂，頂板板厚200 mm。

1)桁架設計概況。

結合上部結構，我單位設計采用穹頂式輻射梁鋼桁架施工平臺，取得了良好效果。鋼桁架主要部件由中心上弦、中心下弦、上弦鋼梁、下弦鋼梁、上下中心弦鋼管拉桿、上下弦鋼梁拉桿、圓鋼拉桿、預埋件、鋼牛腿,所有構件全部采用12.9級高強螺母連接。

2)鋼桁架施工控制要點。

倉頂鋼桁架平臺施工,是筒倉工程的重點控制分部項目，必須保證鋼桁架安全施工，才能確保倉頂其他工序順利施工。倉頂桁架施工和倉其他的工序交叉施工較多，必須合理配備人員，并由專人負責施工組織工序協調配合。倉頂鋼桁架施工過程中，穩定起重操作、豎直起吊及防撞倉壁是鋼桁架起吊過程中重點控制的工藝。倉頂模板安裝,穹曲面角度是模板質量控制的重點。確保程控電動葫蘆同步系統及在使用周期內安全、穩定是安全控制的要點。鋼桁架組裝完成后應進行不小于1.5倍上部載荷的試驗，確認安全后方可進行正式起吊。

3)穹頂式鋼桁架制作組裝。

a.組裝：構件在筒倉內地面上組裝，安裝桁架順序嚴格按桁架制作工藝設計圖復核并組裝。

b.緊固高強螺絲：按先主梁后次梁再上下弦系桿順序進行緊固，緊固完用扭力扳手檢測螺絲是否緊至相應施工拉力，合格后報檢。

c.桁架組裝完，經驗收合格，進行載荷試驗,總載荷量為筒倉倉頂總重量的1.5倍，試驗合格方可起吊安裝。

4)倉頂鋼桁架吊裝施工工藝。

a.編制吊裝作業安全技術交底并貫徹，指揮員、安全員全部就位。

b.桁架構件起吊至離地30 cm時,做穩定性觀察2 h,所有桁架構件及筒倉壁均穩定不變形時，現場指揮員，技術員，安全員確認后，開始正式吊裝。

c.正式起吊后，電動葫蘆控制箱轉換至自動同步控制狀態，由電腦自動同步控制加人工監督同步控制整體起吊。

d.鋼構件整體提升過程中要隨時檢測鋼桁架平衡，電動葫蘆運轉狀態，吊裝具焊縫等直至設計牛腿標高以上。

e.牛腿焊接完并檢測合格后，通過電動葫蘆操作同步降落至牛腿上，同時保持電動葫蘆受力狀態至施工完畢。

f.在后續工序施工時及在混凝土澆筑期間,每一小時安排專人各觀察一次,并做好觀察記錄。澆筑完畢,每天至少觀察一次,直至拆除桁架。

3 結語

采用穹頂式鋼桁架施工工藝在筒倉倉頂結構施工過程中解決了傳統施工工藝中的缺陷，加快了進度，節約了成本，取得了良好效果，對以后筒倉倉頂措施平臺制作應用提供了另一種作業思路。同時在施工跨度大、距離地面高、帶坡度的穹頂式構筑物頂部結構上，避免了大量搭設腳手架投入大的缺點，在減少人工、材料的同時保證了施工安全，是值得推廣應用的施工工藝。

Theapplicationresearchondometypesteeltrussinsilotopengineeringconstruction

ZhaiXubin

(ShanxiHongshaBuildingEngineeringLimitedCompany,Yangquan045000,China)

Through the comparison of the construction scheme of traditional silo top measures platform, according to the characteristics of silo for large span, high operation, proposed the construction technology of dome type steel truss, solved the shortcomings of traditional measures platform, to ensure the safety of construction operation and cost savings at the same time, put forward a new construction method of silo top construction.

dome type, steel truss, technology

1009-6825(2017)28-0083-03

2017-07-25

翟旭斌(1965- )，男，工程師

TU756.43

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