大跨度屋面管桁架結構的安裝施工技術研究

高揚健

（福建省永富建設集團有限公司， 福建 福州 350007）

0 引言

某工程位于高速公路出口北側，總建筑面積 17124㎡，地上 14327m2，地下2797m2。其建筑高度為22.1米，結構類為鋼筋混凝土框架結構，屋面形式采用管桁架結構，主材材質選用Q345B，。屋面包含三跨獨立的結構：（1）游泳館大屋面采用圓管平面桁架結構，屋面主桁架共16榀；每榀桁架跨度52.2m，高度3.2m，單榀重約11t；次桁架共150榀，主、次桁架均采用相貫面全焊接節點。最大標高桁架在11軸約21.540m，最小桁架標高在16軸約15.244m。大屋面鋼結構重約240t。（2）本工程有南北兩個鋼結構小屋面。南小屋面主梁為HN500x200x10x16共 11根，跨度為13.24m，單重約1.2t；次梁為BH300x150x6x8共40根；鋼結構重23t。北小屋面主梁為型鋼梁為BH(500～900)x250x10x16共11根，跨度為20.14m，單重約2.4t；次梁為BH300x150x6x8共50根；鋼結構重38t。南北小屋面最大標高為14.78m，最小標高10.8m。如圖一所示是屋面分布圖。

圖1 屋面分布圖

1 大跨度屋面管桁架結構的具體安裝施工方案

1.1 大跨度屋面管桁架結構施工方案概述和吊機選擇

大跨度屋面的鋼結構在澆筑完混凝土之后，其強度到安裝條件之后才能正式安裝。為了減少高空作業量，管桁架結構在地面進行整體拼裝之后實施整榀吊裝。在建筑物東西南北側設置四塊拼裝場地，每塊場地長度70米，寬度15米，拼裝場地采用砂石（人工級配）填平并夯實，壓實度0.95，厚度300mm，砂石上鋪100mm厚C20素混凝土。

鑒于建筑物本身的結構特征，吊裝機械不能進入到建筑物中，所以采取跨外吊裝方案，計劃在現場四周設置吊裝道路并封閉成環，吊裝道路寬5米，采用C20混凝土澆筑，混凝土道路厚度250mm。

1.2 管桁架結構現場對接拼裝的方案

（1）對接拼裝鋼管構件[1]。在剛性工作平臺上劃出鋼管構件的整體線型尺寸。鋼管構件的線畫好后，依照畫線設置拼裝胎架，在拼裝胎架上拼裝鋼管構件，并在胎架上加設墊塊作為鋼管構件拼裝的固定墊塊。（2）拼裝中部上、下弦桿。（3）拼裝中部腹桿。（4）拼裝兩邊上、下桁架弦桿。（5）拼裝兩邊腹桿。（6）拼裝桁架支座。（7）檢驗鋼管構件的拼裝精度，檢驗合格后，進行焊接。焊接完成后進行焊縫檢測、除銹涂裝等，構件拼裝完畢。（8）桁架吊離胎架，為防止胎架在起吊過程中發生碰撞及構件起吊變形過大，現場采用雙機抬吊。吊起后小吊機慢慢放下到桁架垂直解下小吊機鋼絲繩。

安裝大跨度屋面管桁架結構的主要流程：埋件復測→主桁架安裝→主桁架間次桁架同步安裝（盡快形成穩定體系）→南北小屋面H型鋼梁安裝。

1.3 分析大跨度屋面主、次桁架的吊裝

桁架設計最大重量約11t，考慮安全系數1.2，吊裝重量為13.2噸；桁架設計高度約21.5米，吊裝時考慮鋼絲繩長度16米，因此，鋼桁架吊裝高度達到37.5米。兩邊小屋面高度15米，吊裝過程中吊臂距離小屋面保證1米的安全距離，主、次桁架吊裝選用一臺500t的汽車吊，主吊臂長度90米，吊裝半徑50m時，起重能力22t，滿足吊裝要求。

1.4 桁架吊裝方式

在設置桁架吊點時需要保證吊裝的穩定性、可靠性和簡便性，同時要防止桁架件發生變形[2]。在桁架的三分之一位置設置鋼柱吊點，用如圖二所示的卡環輔助吊裝。

2 大跨度屋面管桁架結構施工順序和施工方法方法

在本工程中分為南北區兩小屋面和中間大屋面，其中小屋面所用鋼結構是 H型鋼梁，而大屋面是管桁架。在本工程中先安裝大屋面中間區主桁架，再向兩邊安裝，中間的次桁架同步安裝，從而構成穩定結構體系。在安裝完成大屋面桁架后再安裝小屋面，依據現場的實際情況也能穿插安裝小屋面構件。安裝桁架可以采取整榀吊裝，從而減少高空對接作業，并減少支撐架的搭設。鑒于桁架構件比較長且重，吊裝中要全部移除旁邊不利于吊裝的障礙物，避免吊裝中出現碰撞。同時要注意，在不能保證的情況下不可吊裝。

2.1 吊車吊裝作業前的檢查事項

（1）檢查小吊車各安全保護裝置和指示儀表應齊全；（2）燃油、潤滑油、液壓油及冷卻水應添加充足；（3）開動油泵前，先使發動機低速運轉一段時間；（4）檢查小吊車鋼絲繩及連接部位應符合規定；（5）檢查液壓是否正常；（6）檢查小型吊車輪胎氣壓及各連接件應無松動；（7）調節支腿，務必按規定順序打好伸出的支腿，使起重呈水平狀態，調整機體使回轉支承面的傾斜度在無載荷時不大于1/1000（水準泡居中）；（8）充分檢查吊車工作地點的地面條件。工作地點地面必須具備能將吊車呈水平狀態，并能充分承受作用于支腿的力矩條件；（9）注意地基是否松軟，如較松軟，必須給支腿墊好能承載的木板或土塊；（10）小吊車支腿不應靠近地基土方地段；（11）應預先進行調查地下埋設物，在埋設物附近放置安全標牌，以引起注意[3]。

2.2 大跨度屋面管桁架結構的安裝流程

在本工程中，安裝大跨度屋面管桁架結構的主要流程是：（1）安裝8、9軸主桁架，如圖三所示。（2）安裝8～9間次構件。（3）在6軸和11軸安裝桁架。（4）在4軸和13軸安裝桁架。（5）安裝完成大屋面鋼結構后，安裝屋面。(6)安裝兩小屋面鋼結構。（7）全部鋼結構安裝完成，鋼結構收尾。

3 安裝大跨度屋面管桁架結構的技術措施

3.1 安裝預埋鋼管的方案

支座螺栓的施工流程主要是：（1）澆筑支座混凝土，同時加工預埋鋼板。（2）埋設預埋鋼板的整體框架。（3）初校固定預埋鋼板。（4）模板支護。（5）復測預埋鋼板。（6）澆筑混凝土。（7）檢查和校正精度。

在預埋鋼管的安裝中，一個重要的施工要點就是測量放線。測量放線要依照標高控制點、原始軸線的控制點，加密現場軸線與標高控制點[4]。之后依照控制線測所放軸線測放出每一個埋件的中心十字交叉線與至少兩個標高控制點。

3.2 處理支座底支撐面

根據施工方格網在基礎面上用墨線將縱、橫軸線標示在基礎面上，平面軸線及水平標高核驗合格后，排尺放線，在每根鋼柱相鄰兩側面上用墨線彈出柱中線。在安裝時，柱中線與基礎面縱、橫軸線應重合。構件支座底板與基礎面之間的調差，首先將墊鐵均布于鋼柱底板下，對標高進行初步調整，待鋼柱就位后，視需要再次加設墊鐵進行調整。

4 結語

作為建筑中的一種結構，管桁架為發展大跨度空間結構提供了保障，能使力和美實現完美融合。如今，管桁架在大跨度屋面中的應用越發廣泛，其在建筑中發揮的作用也會更為積極。

[1]劉揚. 大跨度管桁架屋面結構安裝施工工藝[J]. 建筑施工, 2013,35(9):810-812.

[2]張忠凱. 大跨度鋼結構管桁架的施工安裝技術[J]. 建筑工程技術與設計,2016(7):00033-00033.

[3]黃凱, 周蘇, 李文. 屋面大跨度空間管桁架結構設計[J]. 冶金設備管理與維修, 2015, 33(2):69-70.

[4]王志龍. 大跨度屋面管桁架施工技術研究[J]. 科技資訊, 2016, 14(14):18-19.