建筑鋼結(jié)構(gòu)工程吊裝施工技術(shù)

豐正偉

【摘要】文章針對(duì)廈門市某室內(nèi)運(yùn)動(dòng)場(chǎng)館的鋼結(jié)構(gòu)工程，介紹了弧形箱型梁柱的工程特點(diǎn)，對(duì)施工過(guò)程中鋼架單體預(yù)拼裝、主鋼架吊裝技術(shù)進(jìn)行分析研究，詳細(xì)介紹鋼柱的拼裝及梁體現(xiàn)場(chǎng)吊裝過(guò)程及注意事項(xiàng)，對(duì)拼裝過(guò)程進(jìn)行預(yù)先的模擬，保證了鋼結(jié)構(gòu)整體組裝時(shí)預(yù)拼裝線形精度等，對(duì)類似的鋼結(jié)構(gòu)安裝工程提供經(jīng)驗(yàn)參考。

【關(guān)鍵詞】

鋼拱架; 安裝工藝; 吊裝施工; 預(yù)拼裝

【中國(guó)分類號(hào)】TU758.15【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】B

1 工程概況

全總勞動(dòng)模范技能交流學(xué)校、兩岸工交流基地及海外聯(lián)誼中心位于廈門市集美區(qū)杏林杏濱生活區(qū)，東、南臨海，西臨杏濱路，其他方向與城市規(guī)劃道路相臨，總用地面積331 104.75 m2;由教學(xué)圖書(shū)樓、室內(nèi)運(yùn)動(dòng)館、學(xué)員及教師宿舍、專家公寓、食堂、實(shí)訓(xùn)樓及附屬設(shè)施等組成。其中室內(nèi)運(yùn)動(dòng)館位于地段南端，長(zhǎng)100 m，寬48 m，跨度48 m，建筑面積15 580 m2，共有地下一層，地上三層，采用框架結(jié)構(gòu)。屋面由落地鋼拱和支撐及屋面板組成，基礎(chǔ)部分：地下室埋深6 m，采用樁筏基礎(chǔ)形式。

該室內(nèi)運(yùn)動(dòng)館結(jié)構(gòu)形式為鋼拱架結(jié)構(gòu)，拱腳跨度為49.467 m，鋼架拱柱根部選用箱型截面，箱型截面尺寸為口1 250 mm×400 mm×18 mm，截面開(kāi)孔，鋼架拱梁段選用腹板開(kāi)孔的焊接H型鋼截面，H型鋼界面尺寸1 000 mm×400 mm×14 mm×18 mm。

本工程共分為12榀鋼拱架，每榀分為四段梁段，包括兩段箱型梁，每段箱型梁弧長(zhǎng)16.3 m，約重8.2 t;兩段H型鋼梁，每段梁弧長(zhǎng)21.8 m，重4.8 t。鋼架拱、斜柱、跳梁及環(huán)梁的鋼材材質(zhì)采用Q345B，檁條、支撐、連接板等構(gòu)件采用Q235B，高強(qiáng)度螺栓為10.9級(jí)大六角頭摩擦型連接。

2 工程難點(diǎn)及關(guān)鍵技術(shù)分析

該工程工期短，吊裝半徑大，最大吊裝半徑為21 m，安全要求較高;多榀段空中吊裝拼接，跨度大，施工難度較大，須兩臺(tái)大型吊車配合吊裝。

2.1 工程難點(diǎn)

（1）本工程制作技術(shù)要求高，弧形箱型梁柱的制作精度是最大難點(diǎn)，特別是弧度的制作掌握要求高，控制變形要在工藝允許范圍之內(nèi)，否則會(huì)難以連接。

（2）弧形箱型梁柱主體因超長(zhǎng)超重及現(xiàn)場(chǎng)吊裝等條件限制，須合理分段，同時(shí)需要在現(xiàn)場(chǎng)安排出一個(gè)場(chǎng)地供梁柱臨時(shí)堆放。

（3）安裝方面，吊裝是最大的難點(diǎn)。由于鋼柱梁?jiǎn)误w重量6 t左右，安裝位置在屋頂上，室內(nèi)樓面不宜承重，因此鋼柱梁的吊裝也將是本工程實(shí)施的較大難點(diǎn)。

（4）工期緊迫，必須統(tǒng)籌兼顧到整體施工當(dāng)中的各個(gè)環(huán)節(jié)。

2.2 工程關(guān)鍵技術(shù)

（1）采用數(shù)字化三維建模的深化設(shè)計(jì)方法。

（2）現(xiàn)場(chǎng)主鋼架匹配臥裝及現(xiàn)場(chǎng)安裝精度控制。

（3）鋼結(jié)構(gòu)分段出廠前應(yīng)根據(jù)規(guī)范要求和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行預(yù)拼裝經(jīng)檢查無(wú)誤后方可發(fā)往現(xiàn)場(chǎng)。

（4）必須設(shè)置基準(zhǔn)點(diǎn)、基準(zhǔn)線及詳細(xì)復(fù)查驗(yàn)收及測(cè)量定位。

3 施工方案

本工程安裝分為兩部分：一部分為鋼架單體預(yù)拼裝、栓接，另一部分為主鋼架吊裝。兩個(gè)安裝施工分區(qū)并行開(kāi)展流水施工，以保證施工質(zhì)量和施工進(jìn)度。主桁架在加工廠采用專用胎架地面臥拼的制作加工方案，按運(yùn)輸單元運(yùn)往現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行吊裝安裝。

3.1 鋼結(jié)構(gòu)施工安裝工藝流程

（1）室內(nèi)運(yùn)動(dòng)館主體工程的安裝流程如下：首先對(duì)地腳螺栓進(jìn)行測(cè)量復(fù)驗(yàn)，然后組織構(gòu)件進(jìn)場(chǎng)，吊機(jī)進(jìn)場(chǎng)，柱體安裝→梁體安裝→檁條支撐系桿安裝→零星構(gòu)件安裝→收尾拆除施工設(shè)備。

（2）柱體-梁體，梁體-梁體連接程序：對(duì)接調(diào)整→安裝螺栓固定→安裝高強(qiáng)螺栓→高強(qiáng)螺栓初擰→高強(qiáng)螺栓終擰→密封。

3.2 吊裝施工前期準(zhǔn)備

（1）與總包進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)交底，基礎(chǔ)軸線和標(biāo)高，錨栓的露出長(zhǎng)度，錨栓中心線對(duì)基準(zhǔn)線的位移偏差，錨栓間距，預(yù)埋與混凝土緊貼性進(jìn)行檢查，檢測(cè)和辦理交接手續(xù);超出規(guī)定的偏差，在吊裝之前應(yīng)設(shè)法消除，構(gòu)件制作允許偏差應(yīng)符合規(guī)范要求。

（2）根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)吊裝進(jìn)度計(jì)劃，提前三天通知制作廠。若計(jì)劃變更時(shí)提前一天通知制作廠，按時(shí)將構(gòu)件運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)指定地點(diǎn)。

（3）解決施工用電及場(chǎng)地、吊車、機(jī)具以及施工所需的吊具、吊索、鋼絲繩、電焊機(jī)及勞保用品，為調(diào)整構(gòu)件的標(biāo)高準(zhǔn)備好各種規(guī)格的鐵墊片、鋼楔等的準(zhǔn)備工作[1]。

（4）安裝時(shí)，精確測(cè)量控制點(diǎn)的三維坐標(biāo)，保持其線性、中心軸線位置與設(shè)計(jì)圖紙一致。

3.3 吊裝施工

3.3.1 起重機(jī)械選擇

根據(jù)場(chǎng)地情況及鋼結(jié)構(gòu)分段重量，本工程計(jì)劃選用2臺(tái)100 t汽車式起重機(jī)承擔(dān)鋼立柱、主鋼梁的吊裝，采用50 t吊車吊裝檁條、系桿以及其他所有次構(gòu)件的裝卸及安裝。

單段梁體重量約4.8 t，吊索具及鋼絲繩重量約為0.8 t，則起重量為4.8+0.8=5.6 t。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)勘查最大吊裝半徑約為21 m，吊裝仰角大于60 °100 t汽車吊起重量為10 t，大于5.6 t，吊車可滿足吊裝要求。

起重機(jī)選型確定后，現(xiàn)場(chǎng)勘查地質(zhì)情況是否滿足吊車站位情況，并提出地面硬化措施。在吊車擺位時(shí)，每處支撐腿位置須鋪設(shè)不少于4根的枕木以擴(kuò)大地面單位受力面積，防止地面塌陷。

3.3.2 鋼絲繩及卸扣選型

選用直徑為32.5 mm，抗拉強(qiáng)度為1 700 N/mm2鋼絲繩。按照最大梁段計(jì)算，最大梁段長(zhǎng)度為15.1 m，重量為8.2 t，即G=80 360 N，選用單根鋼絲繩與5 t手拉葫蘆吊裝配合吊裝，假設(shè)由單根鋼絲繩承受全部重量。鋼絲繩的破斷力Sb=546.6 kN，取安全系數(shù)K=6，則允許拉力P=Sb/K=546.6 kN/6=91.1 kN>80.36 kN，所選用鋼絲繩可滿足使用要求。

3.3.3 鋼結(jié)構(gòu)的吊裝

鋼結(jié)構(gòu)的吊裝示意圖如圖1所示，吊裝順序：1軸→2軸→3軸→……11軸→12軸，單榀吊裝順序?yàn)閱味武撝謩e吊裝并臨時(shí)固定→兩段鋼梁同時(shí)起吊，空中就位組對(duì)。

3.3.3.1 鋼柱的吊裝

鋼柱吊裝時(shí)通過(guò)手拉葫蘆調(diào)整柱體底面與地腳螺栓垂直，起吊回轉(zhuǎn)過(guò)程中應(yīng)避免同其他已安裝的構(gòu)件相碰撞，吊索應(yīng)預(yù)留有效高度。推動(dòng)柱子將其底板螺栓孔對(duì)準(zhǔn)基礎(chǔ)錨栓，根據(jù)情況，反復(fù)小范圍的調(diào)整，直到所有預(yù)埋地腳都對(duì)準(zhǔn)螺栓孔后，將構(gòu)件緩緩的落下，注意在此過(guò)程中一定要保證柱子的每個(gè)預(yù)埋地腳都進(jìn)入到螺栓孔，并且保證柱體底板垂直地腳螺栓下落。起吊后臨時(shí)固定地腳螺栓、校正垂直度[2]。并在上端做支撐防止箱型梁繞性變型。

鋼柱吊裝完成后應(yīng)進(jìn)行柱基標(biāo)高調(diào)整、柱基軸線調(diào)整，柱身垂直度校正，并采用全站儀定位柱體與梁體連接處位置。

（1）柱基標(biāo)高調(diào)整：事先在柱子可視的截面上劃出500 mm的位置，以便安裝時(shí)進(jìn)行標(biāo)高的微調(diào)、校正。在各基礎(chǔ)上埋設(shè)平墊鐵，利用成對(duì)斜墊鐵進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整到設(shè)計(jì)標(biāo)高。

（2）柱基軸線調(diào)整：鋼柱制作時(shí)，在柱底板的四個(gè)側(cè)面用鋼沖標(biāo)出鋼柱的中心線。在吊車不松鉤時(shí)將柱底板上的中心線與柱基礎(chǔ)的控制軸線對(duì)齊，緩慢降落至設(shè)計(jì)標(biāo)高位置。如鋼柱與控制軸承線有微小偏差可借線調(diào)整[3]。預(yù)埋錨固螺栓與柱底板螺孔有偏差時(shí)可適當(dāng)將螺孔放大，或在加工時(shí)由現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行測(cè)量實(shí)際錨固螺栓位置后進(jìn)行加工柱底板，以滿足安裝要求。

（3）柱身垂直度校正：柱身側(cè)面采用經(jīng)緯儀進(jìn)行測(cè)量。

（4）柱體與梁體連接面位置控制：通過(guò)全站儀調(diào)整連接面坐標(biāo)位置。鋼柱吊裝就位后，用大六角高強(qiáng)螺栓臨時(shí)固定連接，并在連接面處做支撐與房屋建筑臨時(shí)固定，位置控制在5 mm范圍內(nèi)。

3.3.2 梁體的吊裝

（1）梁體現(xiàn)場(chǎng)吊裝拼裝，采用立拼，如圖2所示。

（2）吊裝采用兩分段同時(shí)吊裝，與各自柱體連接后同時(shí)組拼。吊點(diǎn)采用四點(diǎn)綁扎，綁扎點(diǎn)應(yīng)用軟材料墊至其中以防鋼構(gòu)件受損。起吊時(shí)先將梁體吊離地面50 cm左右，使屋架中心對(duì)準(zhǔn)安裝位置中心，然后徐徐升鉤，將屋架吊至柱頂以上，再用溜繩旋轉(zhuǎn)屋架使其對(duì)準(zhǔn)柱頂，以使落鉤就位，落鉤時(shí)應(yīng)緩慢進(jìn)行[4]，并在梁體與柱體連接面接觸時(shí)即剎車對(duì)準(zhǔn)預(yù)留螺栓孔，并將螺栓穿入孔內(nèi)，初擰作臨進(jìn)固定，梁體兩兩連接采用手拉葫蘆調(diào)整高度，螺栓孔配對(duì)后穿入螺栓進(jìn)行初擰，同時(shí)進(jìn)行垂直度校正和固定，屋架垂直度用掛線錘檢查，第一榀鋼架應(yīng)采用鋼管或鋼絲繩做臨時(shí)固定[5]。鋼架經(jīng)校正后，即可安裝各類支撐及檁條等，并終擰螺栓作最后固定。第二榀鋼架吊裝后即安裝系桿使之與第一榀鋼架緊固連接，

后續(xù)鋼架吊裝后都采用系桿與前一榀鋼架連接，使之成一穩(wěn)定整體。

第一榀鋼構(gòu)支撐，因地處海邊，風(fēng)較大，應(yīng)業(yè)主要求第一榀采用鋼管支撐固定。采用89 mm鋼管支撐，在樓板打膨脹螺絲，固定20 mm厚鋼板，將鋼管卡住梁段后與鋼板焊接固定。C、F軸處各設(shè)置2處支撐點(diǎn)。

（3）吊裝過(guò)程由上下兩個(gè)指揮員指揮，地面指揮員指揮梁體開(kāi)始起吊并提升至屋面高度，由另一指揮員指揮梁體旋轉(zhuǎn)就位。梁段系兩根溜繩，由指揮員指揮吊車司機(jī)及輔助工隨時(shí)調(diào)整梁體位置，保證梁體在起吊過(guò)程中的穩(wěn)定，防止吊桿及梁體碰觸。

4 結(jié)束語(yǔ)

廈門全總勞動(dòng)模范技能交流學(xué)校室內(nèi)運(yùn)動(dòng)館為鋼拱架結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)形式復(fù)雜，吊裝技術(shù)難度較大。本文介紹鋼結(jié)構(gòu)工程總體吊裝方案，分析鋼柱的拼裝及梁體現(xiàn)場(chǎng)吊裝技術(shù)，對(duì)拼裝過(guò)程進(jìn)行預(yù)先的模擬，對(duì)主鋼架吊裝技術(shù)提出了相應(yīng)的質(zhì)量控制措施，進(jìn)一步降低了施工風(fēng)險(xiǎn)，保證工程的順利進(jìn)行，對(duì)類似工程建設(shè)有一定的借鑒意義。

參考文獻(xiàn)

[1] 伍松柏，陳定生.鋼管貝雷片柱式支架在現(xiàn)澆箱梁施工中的應(yīng)用[J].四川建材，2013（5）：151-154.

[2] 李永明.倉(cāng)庫(kù)管桁架制作安裝技術(shù)[J].安徽建筑，2008（4）：70-71.

[3] 陳飛，鄧和國(guó).大跨度鋼結(jié)構(gòu)吊裝技術(shù)[J].建筑技術(shù)開(kāi)發(fā)，2012（8）：97-99.

[4] 李小玥，徐雙全，陳正立，等.杭州奧體中心主體育場(chǎng)工程關(guān)鍵施工技術(shù)[J].施工技術(shù)，2016（9）：34-38.

[5] 楊文偉，鄒磊，郗文科.寧夏大學(xué)體育館屋蓋鋼管桁架安裝技術(shù)[J].工業(yè)建筑，2011（8）：42-46.