北京環球影城大跨度鋼桁架制作和安裝施工技術探究

曹文斌 卜科彪 陳文永

摘 要 針對大跨度鋼結構桁架施工難點，通過研究提出鋼構件的制作、彎曲、坡口的加工全部在工廠進行，既保證構件加工精度又解決了構件運輸難題;現場設臨時組合支撐胎架拼裝平臺，構件在拼裝平臺上拼裝成整體結構，減少高空作業，降低事故風險;最后利用雙機抬吊技術成功將桁架整體吊裝到指定位置，取得了社會效益與經濟效益的雙贏。

關鍵詞 大跨度鋼結構桁架;構件制作;胎架;桁架拼裝;雙機抬吊

前言

北京環球主題公園位于北京市東南，通州新城南部，文化旅游區范圍之內，其中114劇院工程中，采用大跨度鋼結構桁架，最大跨度43.34m，單片桁架最重74.41噸，通過運用本技術在施工中節省了工期，保證了質量，創造了良好的社會和經濟效益。

1施工工藝流程

加工廠預拼裝→構件進場→構件精度復測→地面放線→胎架定位拼裝→桁架拼裝焊接→檢測及補漆作業→雙機抬吊桁架吊裝→桁架測量校正→桁架焊接固定→卸載前檢查及檢測→整體多級卸載→拆除臨時組合支撐胎架。

2施工要點

2.1 構件進場與復測

鋼構件的制作、彎曲、坡口的加工全部在工廠進行[1]，既保證構件加工精度又解決了構件運輸的難題，節約成本。成品構件要有質量合格證，并按規定進行規格、尺寸以及外觀等項目檢查驗收。對于超差或變形的構件應進行修理和矯正。構件的矯正可采用火焰矯正的方法進行，火焰矯正的加熱溫度應根據鋼材性能選定，但不得超過900℃，在加熱矯正后應緩慢冷卻。

2.2 拼裝胎架的制作與測量

拼裝胎架的制作應根據設計施工圖紙進行，本項目中胎架支設在114場內桁架下方，標高為-2.500的靜壓箱底板上。胎架高度為1m，胎架柱采用工字鋼I18，縱向梁為連續梁，尺寸為I25a，橫向梁均為接梁，尺寸為I18.材質均為Q235B。通過和周圍結構柱相連，滿足胎架的整體穩定性。

2.3 桁架的拼裝作業要點

（1）在拼裝前，拼裝人員必須熟悉施工圖、制作拼裝工藝及有關技術文件的要求，并檢查零部件的外觀、材質、規格、數量及胎架模板的位置、角度等情況，復測無誤后方可施工。

（2）拼裝焊縫的連接接觸面及沿邊緣30～50mm范圍內的鐵銹、毛刺、污垢等必須在拼裝前清除干凈。

（3）拼裝時，因桁架整體跨度大，整體結構較柔，拼裝時在桁架上下弦桿設置監測測量點，利用全站儀全程監控，保證整體桁架的連接節點的空間定位準確。

（4）胎架在使用前要有專檢人員進行復核，發現變形或偏差應及時進行糾正。

2.4 桁架雙機抬吊

（1）“雙機抬吊技術”要根據現場實際情況，經過嚴格縝密的計算，選擇經濟合理并滿足吊裝需求的吊裝設備，在吊裝前應對機械設備進行保養及檢查，不可讓機械設備帶病作業或超期作業。

（2）大跨度桁架因其跨度大，所以往往整榀桁架的柔性較高，吊裝時必須事前計劃好吊車的站位及行走路線，不可盲目起吊，避免2次吊裝對桁架整體的精度造成變形或偏位。

本項目中屋面桁架T1重74.4t，采用雙機起吊的方式，按照吊裝規程每臺吊車載荷不能超過額定載荷的75%，得到需要的額定起重載荷為74.4/0.75/2×1.3=64.5t。選用500噸汽車吊，幅度為22米，臂長為42.1米，起重量為67噸，滿足吊裝的要求。

（3）吊索選擇。用6×37+1鋼絲繩制作成8股頭吊索，在吊索與桁架桿件接觸部位加設圓弧形護角，屋面桁架采用2臺起重機起吊，桁架最重74.4t，單車負載37.2t，選用4根吊索吊裝，吊索與鉛垂線夾角為30°，對應的吊索拉力為0.58×37.2/2=10.8t

按照公式：[P]=P破×φ修∕K計算鋼絲繩的容許拉力，根據規范要求作捆綁用時，安全系數取6，選用6×37+1鋼絲繩時，φ修取0.82，經計算選用抗拉強度為1570MPa、直徑40mm鋼芯鋼絲繩時，鋼絲繩的容許拉力[P]為122.2KN（=894×0.82∕6）=12.22t大于吊索的拉力10.8t，能夠滿足吊要求。

（4）吊耳的設置及計算。吊耳厚度為25mm，長度為200mm，高度為200mm，孔洞大小D50。頂部凈間距65mm，Fy=74.4×1.3/4=24.18t，Fx=Fy×tan30°=14t，吊耳自身強度滿足吊裝荷載下的應力要求。

（5）桁架落位時，要待桁架穩定后再緩慢落鉤，桁架停穩后不可以完全松鉤，應及時進行全程監控測量校正。待位置校正正確后，將桁架結構連接端進行焊接固定牢固，吊車松鉤，再進行附屬連桿安裝。

2.5 桁架的卸載和監測

（1）鋼桁架監測。鋼桁架整體吊裝前后的起拱和同步性監測;整體桁架設計起拱值為L（兩端剛接時，L=Lo/900;兩端鉸接時，L=Lo/600;Lo為梁軸線跨度），吊裝前測量桁架體拼裝值;桁架體離地后測量其離地值;桁架體吊裝到位后，測量其對位置;焊接完成后，再測量其焊接完成后的撓度值;并做好記錄。

（2）吊索監測。吊索的垂直受力監測：鋼桁架離開支撐點后單吊點受力標準值為監測基準值，提升過程中單吊點受力值允許偏差為±20%，吊車實時反饋受力數據，每隔1h監測一次，并做好記錄。

（3）鋼桁架整體解鉤卸載前的監測。待鋼桁架的上下弦桿安裝就位后，上弦桿臨時連接措施就位后，對鋼桁架的起拱值、軸線定位、標高、垂直度進行監測，符合設計及規范要求后再進行鋼桁架的整體解鉤卸載。

3結束語

北京環球影城主題公園項目采用多項新技術、新工藝，解決了多項施工技術難題。采用的大跨度鋼結構桁架制作和安裝施工關鍵技術，解決了大型構件運輸、拼裝和安裝等施工難題，避免了采用搭設滿堂腳手架的傳統施工工藝，節省工期，減少高空作業的資源投入，為今后類似工程施工積累了寶貴的成功經驗，取得了社會效益與經濟效益的雙贏。

參考文獻

[1] 沈祖炎，黃文忠，沈德洪.鋼結構制作安裝手冊[M].北京：中國建筑工業出版社，2011.

作者簡介

曹文斌（1986-），男，河北張家口人;畢業院校：河南理工大學，專業：結構工程，學歷：碩士研究生，職稱：工程師;現就職單位：中國京冶工程技術有限公司，研究方向：結構工程。