大型公共建筑鋼結構吊裝施工質量控制要點
——以南平市體育中心體育場項目為例

徐 燾

（南平市武夷新區建設發展有限公司，福建 建陽 354200）

0 引言

體育場館基本為大型鋼結構建筑，施工重點有鋼結構吊裝、鋼結構拼接、鋼結構焊接等。體育場館等大型公共建筑鋼結構單根構件重量高達30t，吊裝施工過程中面臨結構失穩變形，導致吊裝安全等諸多難點問題。本文結合南平市體育中心體育場鋼結構項目，對大型公共建筑鋼結構吊裝施工質量控制要點進行分析。

1 工程概況

南平市體育中心體育場鋼結構項目位于南平市建陽區。建筑占地面積：50445m2，總建筑面積：48702m2，其中建筑物面積：36876m2，鋼罩棚建筑面積：11826 m2。體育場建筑1-3層；室外地坪至屋檐和屋脊的平均高度：39.303m。鋼筋混凝土框架結構，網罩為空間桁架體系。平面形狀為同心橢圓環。采用平面管桁架-環向桁架結構。平面尺寸262m×228m，桁架懸挑跨度24.3m，懸挑上弦中心線標高+39.303m。桁架高度2～4m，節點形式：相貫節點/焊接空心球節點。桁架材料為焊管和無縫鋼管，材質均為Q355B。最大管徑Φ560×20。體育場鋼結構軸測圖如圖1所示。

圖1 體育場鋼結構軸測圖

2 工程難點分析

2.1 結構桿件之間連接角度及精度要求高

該工程的專業性較強，結構桿件之間通過剛接或相貫焊接進行連接，桿件與桿件之間的連接角度及精度要求較高。加工制作時，不僅要精確按下料長度加工桿件，還需保證相連各桿件相貫破口的加工精度，以保證結構順利安裝。

2.2 結構設計和加工詳圖設計專業性強

通過對設計圖紙的深入分析，結合加工制作工藝及節點構造要求，該工程復雜節點主要為桁架拼接節點。在深化設計工作中，設計人員需使用有針對性的軟件，通過對結構進行各種工程計算分析和力學分析，在對各節點連接形式和尺寸進行二次設計時，將焊接變形及溫度收縮量等因素考慮在內，準確定位各構件的空間位置[1]。該工程結構設計和加工詳圖設計是一個高度專業且系統的技術問題，是該工程的重點之一。

2.3 桁架吊裝過程中的失穩及變形

如何防止桁架在吊裝過程中發生失穩現象及避免發生過大變形是本方案的重點，也是確保整個工程工期及質量的關鍵。考慮多種吊裝方式，擇優選用，并制定詳細的吊裝措施。在吊裝前，對吊裝用的鋼絲繩進行計算分析，確保滿足吊裝時的承載力。在同側的吊繩上設置兩個倒鏈以便調整桁架的空中姿態。

2.4 鋼結構安裝的安全保障

主桁架與次桁架等高空安裝時，確保鋼結構安裝過程安全是該工程施工的重點。主桁架與次桁架、環桁架高空安裝時，搭設臨時走道、掛籃等輔助設施，方便高空焊接，并掛設安全網、安全繩等，確保鋼結構安裝過程安全。

構件截面較大，單體重量較重，其中體育場一榀桁架重達33t。同時受現場條件及建筑結構限制，吊車不能貼近吊裝，給構件現場運輸、就位、翻身及后期吊裝帶來較大的難題。為此，采用大噸位吊車進行施工。

3 鋼結構桁架吊裝施工質量控制措施

3.1 現場安裝總體思路

為確保工程質量，所有桿件均在加工廠下料、制作并進行預拼裝。

3.2 鋼桁架安裝流程

準備工作→臨時支撐架安裝→構件脫模、扶直→吊裝→校正、臨時固定（第一階段構件）→第二品主桁架吊裝就位→次桁架安裝→卸載拆除臨時支撐架[2]。

3.3 吊裝準備工作

復核預埋件標高、軸線尺寸。現場檢查桿件是否有變形現象，對弧形桿件逐一檢查其曲率是否符合設計要求。

3.4 施工機械的選擇

（1）選擇原則。鋼結構吊裝的構件重量大、數量多,吊裝設備選擇重點考慮桁架、鋼框柱深化時合理分段。

（2）構件吊重分析。對鋼構件截面形式進行分析，認為影響吊機起重性能選擇的主要鋼構件是桁架、鋼框柱，對主桁架在地面上整體拼裝、整體吊裝，所有構件不分段。構件吊裝按照實際重量乘以1.2的安全系數考慮，根據計算分析，構件最大重量32.8t，選用QUY350履帶吊進行主桁架吊裝。

3.5 桁架吊裝方法

（1）吊點選擇。保證桁架在吊裝過程中的穩定性，空中姿態的可調節性，并防止分段桁架發生變形，采用4點吊點方式進行吊裝，吊點設置在桁架上弦節點上，每個吊點一根鋼絲繩，吊索與水平面的角度控制大于45°。

（2）鋼絲繩及卸扣選擇。由驗算結果得知4根吊索最大的反力為32.8t，按328kN計算吊索（鋼絲繩）。采用4點綁扎，鋼絲繩之間的夾角α等于30°，則每條鋼絲繩的破斷拉力總和為：

式中：ΣS0——鋼絲繩的鋼絲破斷拉力總和，kN；

P——鋼絲繩所受的拉力，kN；

K——鋼絲繩使用安全系數，取K為8；

b——考慮鋼絲繩之間荷載不均勻系數，0.82。

根據鋼絲繩的力學性能表選擇6×37系列鋼芯鋼絲繩，鋼絲繩公稱抗拉強度為1700MPa，Φ42mm，破斷拉力996kN，滿足要求。鋼絲繩選用標準如表1所示,鋼絲繩剖面圖如圖2所示，卸扣選用8-BX20型，每只額定吊裝重量為20t，滿足現場吊裝要求。

圖2 鋼絲繩6×37

表1 鋼絲繩的選用標準（執行標準：GB/T 20118-2006）

（3）吊點綁扎。按施工方案中設計的節點位置進行綁扎，鋼絲繩與構件之間應墊上麻袋以防損傷構件及鋼絲繩。

（4）試吊。將構件離開地面300～500mm，停止起鉤。待構件穩定后認真檢查吊車、地基、吊具、索具等是否正常[3]。

（5）吊裝。確認無誤后再次起鉤使構件緩緩上升，通過吊車的轉向、起落吊鉤等動作使構件緩緩向安裝位置靠攏，拉溜繩的施工人員必須密切配合，以防構件在吊裝過程中與建筑物或其他構件碰撞，當構件位于設計位置上方100～300mm時，吊車停止動作。

（6）就位。先將下端柱腳與支座連接，然后將系在桁架上方的鋼絲繩與混凝土結構通過葫蘆進行連接。并將上端放在臨時支撐（格構式鋼柱）上。同時使用2根Φ21.5mm鋼絲繩向兩個側向進行臨時固定。

（7）校正。軸線位置：桁架安裝的軸線位置在準備工作時完成的，其軸線位置需通過精確放線來保證；標高：桁架下端支座標高通過精確放線來實現，上端標高通過安裝在格構式鋼柱上的千斤頂來實現，在校正桁架垂直度時同時進行標高校正，方法是使用全站儀進行校正；垂直度：將經緯儀架設在桁架下弦中心線的延長線上，選取格構式鋼柱（臨時支撐）上桁架的節點為垂直度和標高的校正點，將全站儀設在下弦中心線的垂直線上，先使用經緯儀校正徑向垂直度，然后再使用全站儀校正環向垂直度及標高[4]。

（8）次桁架安裝。相鄰兩榀主桁架安裝完成后立即安裝桁架間的次桁架。次桁架在地面上拼裝、焊接完成后由吊車吊裝至設計位置，使次桁架的安裝定位線與主桁架上的定位線重合，然后焊接固定。當兩榀主桁架間的次桁架安裝完成二榀后方可拆除側向臨時固定用鋼絲繩。

3.6 桁架安裝校正方法

（1）軸線位置校正。將全站儀架設在下弦桿件投影延長線上，使端點下弦中心與第一階段下弦中心線重合。

（2）標高校正。先校正軸線位置，再校正標高，使用全站儀直接讀取校正點的標高，差值使用安裝在臨時支撐上的千斤頂進行調整。

3.7 高空作業安全措施

主桁架與次桁架、環桁架高空安裝時，搭設臨時走道、掛籃等輔助設施，方便高空焊接，并掛設安全網、安全繩等，確保鋼結構安裝過程安全。

4 結束語

本文通過實際案例結合規范要求，對鋼結構吊裝施工質量控制要點進行了分析，得出如下結論：鋼結構吊裝時，首先應進行吊裝荷載驗算，分析構件內力是否滿足吊裝要求；然后對吊裝點個數進行設計，并對重心位置進行計算；吊裝過程中應采取措施避免碰撞吊機和建筑物而導致構件變形；當天吊裝的鋼框架要形成一個穩定的空間體系。通過以上關鍵環節的控制，才能保證構件安裝順利有序，確保施工質量及施工安全。