大跨度鋼桁架整體吊裝施工技術應用

李寧

摘要：在鋼結構工程施工案例中，大跨度桁架吊裝技術一直是重點難點，需要嚴格做好安裝質量精度的控制和作業過程中的安全保證。本文將就大跨度鋼管桁架結構吊裝施工技術進行研究，通過“地面拼裝、整體吊裝”的施工方式，可以最大限度減少高空作業工作量、加快施工進度、提高安裝精度、保證施工安全。

關鍵詞：鋼結構;大跨度桁架;起重吊裝

1.前言

鋼桁架結構由于其構造簡單、受力明確，被廣泛應用于各類工業與民用建筑中，尤其是在大型公共建筑如體育場館、車站、圖書館等建筑結構的屋面系統，普遍選用大跨度鋼桁架。由于大跨度鋼桁架一般用于結構跨度和建筑高度較大的建筑物上，同時，對桁架結構的安裝精度要求較高，因此，鋼桁架施工過程中，重點難點就在于吊裝方式的選擇，本文通過某籃球館屋面大跨度桁架吊裝工程實例，來簡要介紹大跨度鋼桁架在吊裝方式選擇、吊裝機械選型、吊裝質量控制以及吊裝過程中的安全保證措施等方面的技術要點。

2.吊裝方式的選擇

本工程鋼桁架最大跨度60m，單榀桁架最大重量為29.8噸，根據住房與城鄉建設部相關規定，施工前需編制安全專項方案并經專家論證通過后方可實施[1]。根據工程結構特點及施工場地狀況，吊裝方式選擇“主桁架整體地面拼裝、單榀桁架整體吊裝”的方法。主桁架整體吊裝完成后，在進行主桁架支架次桁架的嵌補工作。如下圖所示：

鋼結構主桁架采用單機吊裝，共進行4次吊車站位完成本工程全部主桁架的吊裝工作。桁架吊裝前，需根據桁架提升高度、桁架結構長度及重量，通過計算選取合適的吊點。本工程桁架結構為倒三角型鋼管桁架，總長度60m，安裝高度為9.8m，吊裝計算時，荷載取值為桁架桿件自重，并考慮節點、馬道欄桿、花紋鋼板等重量后，取安全系數為1.3，同時考慮吊裝動力系數1.2，吊裝鋼絲繩直徑為38mm，單機抬吊，八點起吊，通過捆綁的方式將鋼絲繩吊點均勻分布在桁架上弦桿。通過計算機模擬分析吊裝過程中桁架受力情況，計算結果滿足吊裝的安全性。吊點位置示意如下圖所示：

吊裝前在桁架兩端設置溜繩，以控制桁架在吊裝過程中的擺動幅度，同時在鋼桁架上弦桿通長設置生命線繩，作為高空作業人員的安全保證措施。每一榀桁架吊裝就位后，需進行進行桁架間系桿的連接，保證主桁架間形成穩定的結構單元，防止桁架發生側移、傾倒等安全質量事故。

3.吊裝機械的選型

根據施工現場平面布置特點，由于場地空間有限，需合理分配桁架地面拼裝及吊裝時吊車站位的空間，重點保證桁架的拼裝位置及吊車站位滿足吊裝工況要求。本工程單榀鋼桁架最大重量為29.8噸，根據吊車吊裝高度與回轉半徑關系以及吊裝重量綜合考慮，選用中聯350噸汽車吊，吊裝重量與吊裝工況關系表所示：

4.質量控制措施

4.1鋼桁架起吊前的構件質量驗收

由于鋼桁架整體采用零散桿件焊接組裝形成，起吊前要對鋼桁架整體進行驗收，重點要保證桿件拼裝尺寸精度和鋼結構焊縫質量。根據工程設計要求，鋼桁架上下弦桿對接焊縫為全熔透等強焊接，焊縫質量等級一級，支座處鋼管與鋼管及支座錨板之間焊縫均采用坡口全熔透對接焊縫連接，焊縫等級為一級，需對一級焊縫進行100%超聲波探傷，確認合格后方可進行防銹涂裝[2]。每一榀鋼桁架均要完成尺寸精度檢查、焊縫探傷檢驗合格后方可進入吊裝工序。

4.2拼裝及吊裝過程中中測量監控

為了確保桁架的拼裝及吊裝過程安全順利進行，需監控拼裝過程中支撐胎具的變形數據，吊裝過程中起重機的吊況及構件的穩定性。吊裝過程中應對桁架的穩定性以及吊車工況進行實時監測，監測頻率為鋼桁架提升至離地200-300mm時，應穩定停止10分鐘，觀察構件的穩定性及吊車的工作情況。吊裝過程中應對吊車的起升高度，速度進行實時監測。鋼桁架就位落鉤后應觀察桁架的穩定性。

為控制大跨度鋼桁架下撓變形，在拼裝前應按照設計要求對鋼桁架整體進行預起拱，以抵消由于鋼桁架自重及屋面施加荷載后引起的下撓變形，本工程設計起拱要求為120mm，若設計無要求則需要通過計算得出預起拱高度，根據同類工程施工經驗，一般情況下預起拱高度為跨度的1/1000--2/1000[3]。同時在鋼桁架下弦桿便于觀測的位置設置標高控制點，通過對鋼桁架脫離胎架前后以及吊裝就位后控制點標高的變化進行觀測，實時監控鋼桁架下撓變形情況。

5.安全保證措施

本工程鋼桁架吊裝屬于超過一定規模的危險性較大的分部分項工程，施工前需編制安全專項方案并經專家論證通過后方可組織施工。在吊裝前要制定詳細的安全保證措施以消除事故隱患，確保安全施工。主要的安全防護措施有以下幾點：

（1）吊裝前對應現場作業人員、指揮人員、信號工、吊車司機進行詳細交底，并進行同步性培訓。現場指揮人員與吊車司機的聯系要及時可靠，指揮信號、旗語、手勢要清楚，明了，發現異常情況要及時匯報吊裝現場總指揮，以便采取行之有效的措施。

（2）鋼桁架地面拼裝完成后，在需嵌補次桁架的位置處上下弦各預留一道安全通道。并在上弦桿以上1200mm位置滿拉設一道安全繩，用于安裝嵌補件時工人操作安全防護。

（3）吊車應嚴格按照吊裝施工平面布置圖的要求進行站位。吊車每調整一次，都要在起吊前進行試吊，試吊時必須緩慢進行，待設備即將離地時，有關人員要全面查看吊車狀況，確認無異常情況后，方可繼續起升，試吊的起升高度不得超過300mm，進入正式吊裝程序，在起升到預定的高度后，應停機觀察，經檢查情況后，即可結束吊裝作業。

（4）吊裝作業現場應設警戒區，非作業人員不得入內;吊裝作業時，施工人員不得在吊車起重臂或鋼桁架的下面、受力索具附近及其它有潛在危險的地方停留。

（5）風力在五級及以上時，雨天、霧天等天氣條件下嚴禁進行吊裝作業，在雨天后進行吊裝作業之前和之中，要特別注意檢查吊裝區域地基耐力的變化，如有異常，應立即停止吊裝作業[4]。

【結束語】

大跨度鋼桁架的施工一直以來都是鋼結構工程施工中的重點難點，鋼桁架整體吊裝技術的關鍵點在于選取正確的吊裝方式和起重機械，同時要做好充分的施工前準備工作和施工過程中的管控。本文結合工程實例，簡單介紹了“地面拼裝、整體吊裝”的鋼桁架施工工藝，通過這種施工方法，大大提高了工程施工速度、保證了施工質量，降低施工安全風險，取得了良好的經濟效益。

參考文獻：

[1]《危險性較大的分部分項工程安全管理規定》住建部（2018）37號

[2]《鋼結構工程施工質量驗收規范》GB50205-2020

[3]宋國福， 王海濤， 張三虎. 神華技術創新基地大跨度鋼桁架施工技術[J]. 施工技術：下半月， 2011（9）：4.

[4]李曉斌. 淺談建筑施工起重吊裝安全技術[J]. 建材與裝飾：上旬， 2013（7）：2.