大重量劇院舞臺屋面型鋼井字梁安裝技術研究與應用

張海云

（山西建筑工程集團有限公司，山西 太原 030006）

忻州藝術中心“大劇院?群眾藝術館”大劇場舞臺上方屋面采用型鋼井字梁及鋼骨梁相結合的設計方案。鋼骨梁分布在舞臺四周，總共18 支，規格為H1700×300×25×40，長度為17.83m，單件重量約12.9t；舞臺中間為型鋼井字鋼梁共79 支，主次鋼梁規格均為H1600×500×40×60，長度為24.2m，單件重量為27.44t，吊裝總重量為602.74t，井字梁安裝標高均為40.8m。由于舞臺處于結構的中心位置，根據工程結構的特點，4 臺塔式起重機只能布置在裙樓的四個采光井處，無法布置在大小劇場的核心筒內，且型鋼井字梁的單件重量較大，使用塔式起重機無法滿足吊裝要求，只能采用履帶式起重機進行吊裝完成。

1 工程施工的主要難點及特點

1） 塔式起重機平面布置難。由于舞臺處于結構的中心位置，根據工程結構的特點，4 臺塔式起重機只能布置在裙樓的四個采光井處，無法布置在大小劇場的核心筒內，且型鋼井字梁的單件重量較大，使用塔式起重機無法滿足吊裝要求，只能采用履帶式起重機進行吊裝。

2） 施工機具選擇難。根據型鋼井字梁單件重量大、總體數量多的特點，合理選擇施工機具，采用中聯浦沅450 型液壓履帶起重機，在滿足施工作業要求的同時，節約成本。

3） 履帶起重機站位選擇難。劇場舞臺屋面位于建筑物的中心部位，為方便吊裝作業，選擇在距離施工作業地點最近的西南側裙房處布置起重設備，減少吊裝距離，降低吊裝費用，但吊機站位部分需甩項施工，形成較多施工縫，給后期施工帶來較多質量隱患。

4） 型鋼井字梁安裝順序難。型鋼井字梁安裝高度為40.8m，為確保施工安全，先安裝舞臺上方周邊的型鋼井字梁，使其形成一個封閉的整體之后，再按照先主梁、后次梁的順序安裝中間部分的型鋼井字梁。

2 施工工藝技術

2.1 工藝原理

通過計算，確定吊裝機具及停放的位置，根據井字梁屋面的受力狀況，先安裝周邊的型鋼井字梁使其形成一個封閉的整體，之后綁扎鋼筋并支設模板、分層澆筑混凝土；待混凝土強度達到100%之后，再按照先主梁、后次梁的順序安裝中間位置的型鋼井字梁并使用二氧化碳氣體保護焊進行焊接；經超聲波無損探傷檢測合格后，鋪設樓層板并澆筑屋面混凝土。

2.2 施工工藝流程

2.3 操作要點

1） 吊裝機具選擇，本工程的構件屬于大型構件（重量、長度、高度都為超大構件），且四周都有在施建筑物，根據現場的實際情況并結合鋼梁的最大重量、以及最不利處鋼梁與吊車水平距離等因素綜合考慮分析，40.8m 處鋼梁安裝采用中聯浦沅450 型液壓履帶起重機。

2） 吊裝機具確定，本工程鋼梁就位標高40.8m，從起重機吊臂回轉中心到最遠鋼梁的距離為65 m，根據QUY450 履帶吊工況參數表，起重機主臂長48m，副臂72 m，幅度68m，起重重量為34.5t，而40.8m 單件最大重量構件為27.44t，安全系數為1.25，40.8 m 處的鋼梁采用450 型液壓履帶起重機安全可靠，鋼絲繩采用φ36.5mm。

3） 周邊型鋼混凝土井字梁安裝，①安裝概況：利用450t 液壓履帶起重機進行安裝，規格為：H1700×300×25×40的混凝土包梁共12 支。其中單根最大長度為17.83m，單件重量約12.9t。規格為：H600×100×14×16 的混凝土包梁共6 支，其中單根最大長度為15.4m，單件大重量約1.532t；②安裝順序：15#→18#→13#→16#，其次再安裝1→2#、5→6#、7→8#、11→12#，使其形成封閉穩定的空間體系，為下一步安裝中間井字鋼梁創造條件。

40.8m 處混凝土包梁布置圖

4） 鋼筋綁扎，①鋼筋的安裝位置應準確，防止鋼筋與型鋼穿鋼筋孔的位置出現偏差錯位； ②在梁柱接頭處等混凝土不易充分填滿處，要仔細進行澆筑和搗實；③型鋼混凝土組合結構梁鋼筋綁扎，首先安裝主筋，再套箍筋。柱鋼筋則安裝箍筋，再安裝主筋，提高了鋼筋綁扎速度。

5） 模板安裝，①主龍骨采用70×70mm ，木方間距100mm，柱箍采用10#方鋼間距400mm，用Φ14 螺栓對穿拉緊鎖緊模板，槽鋼柱箍兩個一組，雙向設置；②型鋼梁周邊、兩側及高支模范圍內，隔6 排支架立桿均設豎向剪刀撐，剪刀撐應由底至頂連續設置，斜桿與地面傾角為45°至60°，并與地面頂緊，剪刀撐與鋼管立桿有效連接，剪刀斜撐搭接長度不少于1000㎜，采用不少于3 個旋轉扣件固定，剪刀斜撐端頭伸出扣件邊緣長度不應少于100㎜。梁底范圍中間位置設置一道水平剪刀撐。

6） 混凝土分層澆筑，①混凝土澆筑前施工現場做好各種準備工作，如泵車的位置，商品混凝土的質量控制及對操作工人的交底等；②為便于混凝土澆注，模板安裝宜設置澆搗口，以便于混凝土澆筑；③混凝土澆筑時采用分層澆筑，每層混凝土澆筑厚度不超過300mm；④混凝土均采用插入式振搗器振搗跟人工配合振搗，振搗厚度不得大于振搗棒的長度。混凝土的振搗采用隨澆隨振搗，振搗棒垂直插入混凝土，插入到下層尚未初凝的混凝土中約50～100mm，以使上下層互相結合；操作時要做到快插慢拔，如插入速度慢會先將表面混凝土振搗密實，導致與下部混凝土發生分層離析現象；如拔出速度過快，混凝土來不及填補而在振搗器抽出的位置形成空洞。振搗器的插點要均勻排列，排列方式采用行列式和交錯式兩種，由施工人員靈活掌握。插點間距不超過30cm，振搗器距模板應大于20cm；用振搗器振搗時應避免碰振鋼筋、模板、吊環及預埋件。在分層澆筑混凝土過程中，澆筑首層混凝土時注意不要將振搗器插到已經澆筑并初凝的混凝土上。

7） 主梁安裝，混凝土包梁澆筑混凝土完畢并且混凝土強度達到100%以后，方可進行中間部分主梁的安裝。

主鋼梁（H1600×500×40×60） 長度24.2m，單件重量為：27.44t，共9 支。井字鋼梁安裝先主鋼梁后次鋼梁，主鋼梁安裝從中間向兩邊依次對稱進行安裝。

安裝順序：GL5→GL4、GL6→CL5、CL6→GL3、GL7→CL4、 CL7 →GL2、 GL8 →CL3、 CL8 →GL1、 GL9 →CL1、CL10→CL11、CL12

40.8m 處井字鋼梁布置圖

8） 次 梁 安 裝，次 鋼 梁（H1600×500×40×60） 長 度2.755m，單件重量為：2.74t，共70 支。

每兩榀主鋼梁安裝完后，及時安裝次梁，次梁依次從中間向兩邊對稱安裝，直至標高為40.8m 處的主、次鋼梁全部安裝完畢。

9） 鋪設樓承板，①樓承板的制作，壓型金屬板成型后，其基板不應有裂紋；成型后表面應干凈，不應有明顯的凹凸和皺褶；②樓承板的安裝：a.組合樓板中壓型鋼板與主體結構的錨固支撐長度應符合設計要求，且不應小于50mm；壓型金屬板與主體構件在支撐長度內接觸緊密，壓型鋼板應固定可靠、無松動，連接件數量、間距符合設計要求和國家先行有關標準規定；b.對所有不滿足強度及變形要求的跨度和荷載條件的樓承板需增加支撐。

10） 澆筑屋面混凝土，a.在澆筑混凝土前，對模板內的雜物和鋼筋上的油污等應清理干凈。對模板的縫隙和孔洞應堵嚴，將模板內側澆水濕潤，但不得有積水；b.在混凝土澆筑過程中，應派專人進行看模，隨時觀察模板支架、鋼筋、預埋件和預留孔洞的情況，當發現有變形、位移時，應停止澆筑，重新進行加固調整后方可繼續施工;c.混凝土自高處傾落的自由高度，不應超過2m。當澆筑高度超過2m 時，應采用串筒、溜管使混凝土下落。

3 質量保證措施

1） 嚴格按設計圖紙及深化圖紙施工，現行施工規范、規則，以及業主的特殊技術要求、監理工程師現場指示組織施工；2） 加強工序質量控制，嚴格按規定各工序、各環節的操作。對工序標準執行情況作好記錄，使各工序銜接有序并實現可追溯性；3） 強化工程管理，落實技術責任制，認真做好技術交底，確保交底到施工班組成員；4）做好工程測量、試驗及復核工作，嚴格執行測量雙檢和復核制度，確保各項目符合規范要求；5） 施工應按經審批的方案進行，方案未經審批不得施工；6） 特種作業人員必須持證上崗，并佩戴安全帽、穿防滑鞋，確保安全防護用品佩戴齊全，方可進行高空作業；7） 做好對鋼結構施工過程中的特殊過程控制，確保各項資料齊全，并做好隱蔽驗收記錄。

4 安全保證措施

1） 施工前，項目技術負責人要對施工管理人員及作業人員進行技術培訓及技術安全交底，并簽訂安全責任書；2）安裝作業由分包方設總指揮一人，統一指揮其作業前的協調并指揮信號；3） 安裝作業前要對輔助起重機的性能進行試驗，確保其性能良好，確認其支腿位置的堅固；4） 每一分解部件安裝作業前，要對吊車部位、吊掛鋼絲繩、卡環進行全面檢查，確認完好無損；5） 吊臂、變幅拉繩全部連接完后，應認真檢查銷軸、彈簧銷、開口銷是否全部正確安裝，有否遺漏；6） 起重臂抬起前，應認真檢查四條變幅拉繩是否存在交叉現象；7） 吊臂抬起時，應認真檢查吊車變幅制動裝置的可靠性；8） 吊臂抬起時，全部工作人員不得進入吊臂下方。

6 結語

綜上所述，本工程通過前期方案的選擇與優化，選擇在距離吊裝作業位置最近的西南側裙房處布置450t 履帶式起重機進行吊裝作業。同時根據型鋼井字梁的受力特點，選擇先周邊、后中間，先主梁、后次梁的安裝順序，取得了良好經濟效益和社會效益。