臨時塔架在體育館鋼結(jié)構(gòu)吊裝技術(shù)研究

林懷志

一、工程概況

1.工程總體概況

三明市體育館為6000座的綜合館，設(shè)有籃球、羽毛球等多功能比賽場，乒乓球訓(xùn)練廳、舉重訓(xùn)練廳、體育器材室、賽場工作室、運(yùn)動員休息室等，體育建筑等級乙級，可舉辦全國性和單項國際比賽，項目鋼結(jié)構(gòu)重約為2300t。

體育館屋蓋采用空間管桁架結(jié)構(gòu)。整體結(jié)構(gòu)不規(guī)則、不對稱，造型呈“蝸牛”型，最高標(biāo)高為28.405m。根據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)可分為弧形鋼柱及鋼梁、外部環(huán)向桁架、中間環(huán)向桁架、內(nèi)部環(huán)向桁架、徑向桁架。內(nèi)部環(huán)向桁架與中間環(huán)向桁架是通過徑向桁架連接，中間環(huán)向桁架間用鋼管梁連接，中間環(huán)向桁架及外部環(huán)向桁架用弧形鋼梁連接而成。結(jié)構(gòu)外側(cè)圍繞一圈飄帶鋼結(jié)構(gòu)平臺。

2.項目特點(diǎn)及難點(diǎn)

（1）工程量大，工期緊

屋蓋系統(tǒng)工程量約2300t，施工工期僅3個月。通過材料采購、加工工期控制來盡一切可能確保鋼結(jié)構(gòu)按期吊裝。開工后利用白班、夜班兩班多區(qū)域地面組裝，白班吊裝、高空補(bǔ)檔及夜班焊接來加快現(xiàn)場施工進(jìn)度。

（2）施工難度大，精度要求高

本工程為空間管桁架結(jié)構(gòu)體系。如何在施工過程中控制并實(shí)現(xiàn)空間結(jié)構(gòu)坐標(biāo)體系，最終實(shí)現(xiàn)設(shè)計師的設(shè)計理念，是關(guān)鍵所在。特別是施工過程中的坐標(biāo)體系、胎架設(shè)置變形、沉降控制、焊接變形、組裝、吊裝過程的結(jié)構(gòu)變形等方面的控制，對本工程施工及質(zhì)量保證非常重要。

（3）焊接工程量大

空間相貫管桁架、桁架節(jié)點(diǎn)均為相貫焊接節(jié)點(diǎn)，現(xiàn)場焊接量大，且對焊工技能要求高，須具備全周焊的技能。

（4）季節(jié)性施工要求高

鋼結(jié)構(gòu)吊裝恰逢雨季施工。主要矛盾為：高空防風(fēng)、防水措施；要采取有效、可實(shí)施、合理的措施，在施工過程中落實(shí)執(zhí)行。

（5）高空作業(yè)多

本工程地面組裝及高空吊裝均屬于高處作業(yè)。安全管理到位和安全措施的投入是確保工程安全無事故的兩大法寶，要將安全管理網(wǎng)絡(luò)落實(shí)到個人及嚴(yán)格執(zhí)行安全措施方案，同時加大現(xiàn)場安全工作的監(jiān)督、整改工作。

另外合攏時間、溫度控制，是本工程難點(diǎn)所在。要通過計算及經(jīng)驗確定合理的合攏方法。

二、技術(shù)方案

針對施工難點(diǎn)進(jìn)行方案研究，通過對設(shè)計圖紙的認(rèn)真分析，召開技術(shù)專家研討會，設(shè)備選型、臨時支撐塔架計算安裝和卸載、核心環(huán)和桁架安裝等計算，均能滿足施工要求。

1.關(guān)鍵設(shè)備選擇

體育館內(nèi)場主要為結(jié)構(gòu)核心內(nèi)部環(huán)桁架與14榀徑桁架。在場內(nèi)配置一臺250t履帶吊負(fù)責(zé)結(jié)構(gòu)核心環(huán)桁架與1-21軸線至1-4軸線6榀徑桁架的吊裝工作，在場外配置一臺400t履帶吊車，負(fù)責(zé)安裝組裝1-20軸線至1-5軸線8榀徑桁架的吊裝工作；場內(nèi)、場外徑桁架相對應(yīng)同步進(jìn)行吊裝；內(nèi)場先安裝臨時支撐塔架和壓力環(huán)，然后安裝拼接結(jié)構(gòu)核心環(huán)桁架，最后與外部同步安裝徑桁架。

工欲善其事必先利其器，不僅從CO2焊機(jī)、直流焊機(jī)到碳弧氣刨、氣割設(shè)備在施工前準(zhǔn)備到位，而且吊裝的設(shè)備更應(yīng)充分就位。

考慮工期及成本等因素，根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)的單個構(gòu)件重量、場地情況、吊裝環(huán)境等條件，采用場內(nèi)CC1400型250t履帶吊車，使用主臂模式，臂長48m，場外選擇CC2400型400t履帶吊車，使用SWSL模式，主臂42m，副臂48m。

（1）設(shè)備特點(diǎn)

CC1400型250t履帶吊吊機(jī)性能表

CC2400型400t履帶吊吊機(jī)性能表

（2）內(nèi)場吊裝構(gòu)件表

序號 構(gòu)件類型 構(gòu)件編號構(gòu)件重量構(gòu)件數(shù)量 吊裝機(jī)械1 核心環(huán) 150t 1 250t履帶吊2 主桁架 HJ1 51t 2 250t履帶吊3 主桁架 HJ2 48t 2 250t履帶吊4 主桁架 HJ3 40t 2 250t履帶吊5 主桁架 HJ4 29t 2 400t履帶吊6 主桁架 HJ5 28t 2 400t履帶吊7 主桁架 HJ6 28t 2 400t履帶吊8 主桁架 HJ7 28t 2 400t履帶吊

2.關(guān)鍵吊裝技術(shù)

（1）臨時支撐塔架

體育館的內(nèi)部環(huán)梁是整個體育館鋼結(jié)構(gòu)的核心，且無支撐，所以需要在其下部設(shè)置支撐胎架將其固定，待整個結(jié)構(gòu)施工完畢將其拆除，其第二個作用是為了保證徑向桁架安裝時對內(nèi)部環(huán)梁荷載作用，確保徑向桁架安裝過程中的穩(wěn)定性。

在體育館結(jié)構(gòu)核心環(huán)于桁架下弦相交節(jié)點(diǎn)處，設(shè)置一圈9座支撐塔架，塔架與塔架間連接成整體，并在核心環(huán)中心節(jié)點(diǎn)下4點(diǎn)設(shè)置支撐塔架，塔架間也連接成整體，塔架高度根據(jù)設(shè)計結(jié)構(gòu)核心環(huán)為20.875～21.667m。

（2）臨時支撐塔架校核

根據(jù)施工要求在壓力環(huán)中心位置設(shè)置四肢格構(gòu)柱，平面尺寸3m×1.5m；在壓力環(huán)外圈桁架下位置設(shè)置一圈單肢柱，并利用三圈柱間梁及支撐將柱連接成整體。

首先，當(dāng)?shù)卣块T應(yīng)該積極完善現(xiàn)階段的法律法規(guī)，確保每一家進(jìn)入到餐飲市場的企業(yè)都處于同一市場競爭機(jī)制下，保證公平性。

壓力環(huán)中心位置的四肢格構(gòu)柱承擔(dān)的主結(jié)構(gòu)重量取40t（標(biāo)準(zhǔn)值），該柱主肢采用H414×405×18×28的工字鋼；斜綴條為Φ140×7的鋼管，水平綴條為[16B雙肢槽鋼；頂部分配梁為H414×405×18×28的工字鋼。除H414×405×18×28的材質(zhì)為Q345B外，其余桿件材質(zhì)均為Q235B。

由上述的計算結(jié)果可知：該支撐結(jié)構(gòu)構(gòu)件的最大應(yīng)力比為0.685＜1，且塔頂位移較小，可以滿足施工要求。

壓力環(huán)外圈桁架位置的一圈支撐結(jié)構(gòu)的單肢柱承擔(dān)的重量取35t（標(biāo)準(zhǔn)值，由卸載時的千斤頂頂起工況得到），該柱肢采用H414×405×18×28的工字鋼；上部兩層連系梁及柱間支撐截面為H200×200×8×12，最底層連系梁截面H300×300×10×16 。H414×405×18×28的材質(zhì)為Q345B外，其余桿件材質(zhì)均為Q235B。

由上述的計算結(jié)果可知：該支撐結(jié)構(gòu)構(gòu)件的最大應(yīng)力比為0.759＜1，且塔頂位移較小，可以滿足施工要求。

（3）結(jié)構(gòu)核心環(huán)安裝

內(nèi)場進(jìn)行結(jié)構(gòu)核心環(huán)的組裝，因核心環(huán)重量達(dá)150t，組裝成為核心環(huán)中心節(jié)點(diǎn)。250t吊車先吊裝核心環(huán)中心節(jié)點(diǎn)，然后吊裝兩片核心環(huán)外圈桁架。另與25噸汽車吊配合安裝外圈桁架與中心節(jié)點(diǎn)之間的聯(lián)系桿件，。

（4）徑桁架安裝

體育館內(nèi)場主要為結(jié)構(gòu)核心內(nèi)部環(huán)桁架與14榀徑桁架。在場內(nèi)配置一臺250t履帶吊負(fù)責(zé)結(jié)構(gòu)核心環(huán)桁架與1-21軸線至1-4軸線6榀徑桁架的吊裝工作，在場外配置一臺400t履帶吊車，負(fù)責(zé)安裝組裝1-20軸線至1-5軸線8榀徑桁架的吊裝工作；場內(nèi)、場外徑桁架相對應(yīng)同步進(jìn)行吊裝。

（5）臨時塔架卸載

①卸載條件

a.氣候條件及構(gòu)件表面溫度監(jiān)測準(zhǔn)備

做好卸載前一周內(nèi)的氣候變化預(yù)測工作，并及時向指揮中心匯報，以便領(lǐng)導(dǎo)小組及時選擇最佳卸載時機(jī)。

卸載前一周，進(jìn)行測溫系統(tǒng)的檢查與調(diào)試工作；卸載前一天開始進(jìn)行構(gòu)件溫度監(jiān)測工作，并及時向信息處理中心匯報工作。

五級風(fēng)以上、中雨以上或雷雨天氣禁止進(jìn)行卸載工作；夜間暫時停止卸載作業(yè)。

b.關(guān)鍵技術(shù)準(zhǔn)備

1）進(jìn)行卸載時的工況分析和對比分析，確定合理的卸載順序，確定卸載流程。

2）進(jìn)行卸載時塔架上端的節(jié)點(diǎn)構(gòu)造設(shè)計，確定千斤頂?shù)募茉O(shè)方案。

3）確定卸載方案、測量控制方案，制訂詳細(xì)的施工作業(yè)設(shè)計，并做好技術(shù)交底、安全交底等各項工作。

4）制作工序卡，明確每個塔架的作業(yè)人員。

5）機(jī)械設(shè)備安裝、調(diào)試。卸載前進(jìn)行支撐塔架上端的構(gòu)造處理，將千斤頂安裝到位，并通過驗收。

6）塔架標(biāo)識。進(jìn)行支撐塔架的分批及編號工作，明確每個塔架的作業(yè)隊伍和卸載過程，在每個支撐塔架上懸掛標(biāo)示牌。

7）檢查、驗收。進(jìn)行細(xì)致的安裝、焊接檢查工作，避免漏裝、漏焊和焊縫質(zhì)量問題。

②卸載關(guān)鍵點(diǎn)

體育館支撐塔架拆除結(jié)構(gòu)卸載采用千斤頂實(shí)施，在每個支撐塔架頂部安裝一臺50t千斤頂進(jìn)行卸載。塔架支撐點(diǎn)最大位移約為70mm，擬分成七步同步卸載，每步的卸載量為10mm。卸載時，以位移控制進(jìn)行卸載過程，由一臺電腦控制9座千斤頂液壓油泵，實(shí)現(xiàn)同步卸載，每卸載10 mm即進(jìn)行桁架和塔架完整性的檢查，直至結(jié)構(gòu)核心環(huán)與塔架脫離，完成卸載。

③卸載安全關(guān)鍵控制

a.卸載前對作業(yè)人員進(jìn)行卸載期間的安全教育。

b.卸載時要服從統(tǒng)一指揮，保證同步，且嚴(yán)格按分級大小進(jìn)行。

c.卸載前要仔細(xì)檢查各支撐塔架上端的構(gòu)造處理情況，保證符合技術(shù)要求。

d.卸載前要清理屋面上的雜物及卸載作業(yè)區(qū)域內(nèi)的雜物，卸載過程中，屋面上下不得進(jìn)行其它作業(yè)。

e.卸載前要檢查好千斤頂，卸載時預(yù)防受力太大。

f.卸載過程中，協(xié)調(diào)與監(jiān)視人員要時刻觀察，保證作業(yè)人員的步調(diào)一致，如其中一個點(diǎn)出現(xiàn)問題，其它點(diǎn)的作業(yè)人員應(yīng)停止卸載。

g.作好安全通道，如遇意外，要立即組織人員撤離卸載區(qū)域。

h.現(xiàn)場建立安全管理小組，由生產(chǎn)副經(jīng)理主管安全活動，配備專職安全員，嚴(yán)格安全值班制度。卸載時安排4位安全員，分別負(fù)責(zé)屋面和支撐塔架及卸載作業(yè)點(diǎn)的安全巡視工作，發(fā)現(xiàn)安全隱患及時匯報，并停止卸載，立即采取相應(yīng)措施。

i.嚴(yán)格遵守和執(zhí)行國家及市有關(guān)施工現(xiàn)場安全、消防保衛(wèi)規(guī)定，加強(qiáng)施工現(xiàn)場消防保衛(wèi)工作。

j.加強(qiáng)領(lǐng)導(dǎo)，建立組織，明確責(zé)任，把消防保衛(wèi)工作列入工作日程。經(jīng)常進(jìn)行教育，每日檢查一次，做到時間、人員落實(shí)。

四、結(jié)語

通過上述工程實(shí)例得出體育館管桁架吊裝和卸載施工技術(shù)主要體現(xiàn)在：（1）做好施工前的策劃準(zhǔn)備工作；（2）選好起重吊裝設(shè)備和吊裝順序；（3）做好塔架計算及布置；（4）安裝和卸載過程中的精度控制。