談大跨度鋼桁架分段吊裝施工工藝
前言：想要寫出一篇引人入勝的文章？我們特意為您整理了談大跨度鋼桁架分段吊裝施工工藝范文，希望能給你帶來靈感和參考，敬請閱讀。
【摘要】：針對大跨度鋼桁架結(jié)構(gòu)對加工精度、安裝精確性、施工安全、焊接控制、變形監(jiān)測等的更高要求，文章以實際工程例，探討了大跨度鋼桁架結(jié)構(gòu)分段吊裝施工技術(shù)。
【關(guān)鍵詞】：大跨度；鋼桁架；分段吊裝
隨著社會的發(fā)展，人們對生活空間的要求越來越高，公共建筑內(nèi)的共享空間也越來越大，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)構(gòu)件的跨度越來越大。對于大跨度構(gòu)件來說，鋼結(jié)構(gòu)特別是鋼桁架比普通的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)更具有優(yōu)勢[1]。大跨度鋼桁架結(jié)構(gòu)對加工精度、安裝精確性、施工安全、焊接控制、變形監(jiān)測等提出了更高要求。大跨度鋼桁架施工可采用：高空散裝法、液壓整體提升法和分段吊裝法[2]。液壓整體提升法對施工操作要求高，施工人員較少；高空散裝法，施工工期較長，施工交叉作業(yè)難度大；在施工安全、節(jié)點工期、費用和人員等方面，分段吊裝法較另外兩種方法更具有優(yōu)勢。分段吊裝法更易于操作，更加安全，節(jié)點工期能夠得到保證；吊裝機具租賃方便，較大型液壓提升設(shè)備更具有優(yōu)勢；大跨度鋼桁架施工一般優(yōu)先考慮分段吊裝法。因此，對大跨度鋼桁架的分段吊裝施工工藝進行深入的研究具有一定的實際價值和意義。
1工程概況
天津生態(tài)城圖書檔案館主要為全現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架-剪力墻結(jié)構(gòu)體系。其中南北出入口大臺階上方三、四層主結(jié)構(gòu)位置處有跨度為31、34、39m的大跨度鋼桁架，質(zhì)量分別為76、95、125t。鋼桁架弦桿及腹桿等為箱形構(gòu)件，桁架高度5.4m。見圖1。桁架構(gòu)件截面尺寸：□1050mm×700mm×35mm×50mm、□1050mm×500mm×35mm×50mm、□1050mm×500mm×35mm×35mm，材質(zhì)為Q345C。
2施工重難點分析
1）鋼桁架最大跨度39m、最大質(zhì)量125t，分段節(jié)點和起拱值設(shè)計需重點考慮。2）鋼桁架下方為混凝土結(jié)構(gòu)大臺階，對鋼桁架吊裝時支撐架體的搭設(shè)影響較大。3）鋼桁架采用50mm厚鋼板，厚度較大。焊接過程中產(chǎn)生的焊接變形和焊接殘余應(yīng)力可能影響結(jié)構(gòu)的安全和質(zhì)量，需要對焊接殘余應(yīng)力進行監(jiān)測。
3施工工藝
3.1施工流程
鋼桁架所有鋼構(gòu)件均在加工廠內(nèi)制作完成并提前散件運至施工現(xiàn)場。1）在地面鋪設(shè)拼裝平臺，使用50t汽車吊將大跨度鋼桁架分段在拼裝平臺上進行拼裝。2）在混凝土結(jié)構(gòu)達到強度要求后，在南北出入口大臺階上搭設(shè)支撐架體。3）使用500t汽車吊分三段吊裝大跨度鋼桁架。
3.2鋼桁架分段及預(yù)起拱處理
以桁架3A為例，桁架總長度39m。桁架分段節(jié)點宜設(shè)置在受力最小的部位，即跨中1/3位置處。上下弦桿分段節(jié)點互相錯開1500mm。鋼桁架兩端最外側(cè)腹桿采用散裝方法。鋼桁架的跨度在31m以上，屬大跨度鋼桁架，故需要做預(yù)起拱處理。按照鋼桁架分段的特點，將鋼桁架的預(yù)起拱形式設(shè)置為折線形。桁架分段節(jié)點即為預(yù)起拱折線點。見圖2。
3.3桁架現(xiàn)場拼裝
3.3.1拼裝胎架的設(shè)置1）拼裝胎架必須滿足強度、穩(wěn)定性的要求，同時要方便現(xiàn)場拼裝的需要。2）為避免構(gòu)件的二次搬運，拼裝場地的設(shè)置應(yīng)盡量靠近桁架吊裝的位置，但又不能影響桁架的吊裝作業(yè)。
3.3.2桁架拼裝要點1）使用全站儀等儀器對桁架各個節(jié)點進行精準定位。將三段桁架同時拼裝，以避免各段桁架間的誤差。2）為避免焊接應(yīng)力集中及焊接變形，桁架焊接時采取合理的焊接順序。鋼桁架整體的焊接順序為中間向兩邊進行焊接，構(gòu)件對接焊口采用對稱焊接的順序。3）桁架拼裝完成后，首先去除桁架上的所有定位點，使之處于自由狀態(tài)；再測量桁架的尺寸[2]。
3.4支撐架體的設(shè)置
支撐架體的布設(shè)共有兩種方式：1）搭設(shè)滿堂紅支撐腳手架；2）格構(gòu)式獨立支撐架體。由于本工程支撐架體布設(shè)在大臺階上且大臺階下方空間較小無法進行架體回頂，不能滿足在大臺階上方搭設(shè)滿堂紅支撐架體的需求，故最終確定選擇格構(gòu)式獨立支撐架體。見圖3。格構(gòu)式獨立支撐架體所有構(gòu)件均為鋼管，規(guī)格尺寸為1m×1m×1.5m。見圖4。為保證主結(jié)構(gòu)在鋼結(jié)構(gòu)吊裝時不受損壞，在支撐架體下面設(shè)置厚鋼板。為保證施工安全，需用攬風(fēng)繩固定支撐架體。攬風(fēng)繩一端與支撐架體頂部固定，另一端與預(yù)先設(shè)置在臺階上鋼筋彎勾固定。
3.5分段吊裝施工要點
3.5.1吊裝設(shè)備選擇吊裝設(shè)備的選擇時，考慮現(xiàn)場所有不利條件。根據(jù)現(xiàn)場實際情況分析吊裝最不利工況：吊裝半徑15m，吊車臂桿長度28m；桁架分段最大質(zhì)量44.21t，動載系數(shù)取1.3，故吊裝質(zhì)量為44.21×1.3=57.5（t）。根據(jù)汽車吊性能：500t汽車吊在此工況下能夠滿足吊裝要求，故選擇500t汽車吊進行分段吊裝作業(yè)。
3.5.2分段吊裝作業(yè)1）起吊。吊裝前檢查鋼桁架及吊點、卡扣，滿足要求后使用汽車吊將平放在平臺上的桁架吊起至豎直狀態(tài)。然后緩緩將桁架吊起，至下弦桿距地面500mm時停止提升，再次檢查汽車吊及鋼桁架、地基等吊裝狀態(tài)。經(jīng)檢查無異常情況后，進行后續(xù)吊裝作業(yè)。2）吊裝就位。鋼桁架分段吊裝，按照先遠后近、先兩頭后中間的原則進行。兩側(cè)段鋼桁架吊裝就位后，使用兩臺全站儀（相互保持90°）對桁架的標(biāo)高、軸線進行測設(shè)并調(diào)整桁架的相應(yīng)標(biāo)高及位置，使誤差保持在規(guī)范允許范圍內(nèi)[3～4]。調(diào)整完成后在上下弦設(shè)置攬風(fēng)繩，使鋼桁架豎向保持穩(wěn)定，再吊裝中間段桁架[5]。3）焊接控制。通過選擇合理的焊接順序、調(diào)整坡口角度、調(diào)整焊接參數(shù)、焊前預(yù)熱、焊后熱處理等方法[6]減小焊接過程中的殘余應(yīng)力及焊接變形，盡可能減小焊接過程中的不利因素的影響。鋼桁架構(gòu)件現(xiàn)場接焊采用多層多道焊，每層（每道）焊縫的焊接同時由兩名焊工從兩側(cè)對角線位置按照相同的方向（順時針或逆時針）對稱焊接。上下兩層（兩道）焊縫的焊接方向相反。適當(dāng)減小焊口坡口角度，對焊接殘余應(yīng)力有一定的改善。
4焊接殘余應(yīng)力監(jiān)測
鋼構(gòu)件焊接過程中均會產(chǎn)生殘余應(yīng)力和焊接變形，焊接殘余應(yīng)力和焊接變形過大直接影響結(jié)構(gòu)的安全和質(zhì)量。焊接殘余應(yīng)力太大可能會使得柱端混凝土拉裂，影響結(jié)構(gòu)的承載力和正常使用，因此需要對焊接殘余應(yīng)力進行分析和監(jiān)測，避免焊接殘余應(yīng)力過大。
4.1應(yīng)力監(jiān)測
實時監(jiān)測應(yīng)力，也可每隔10s監(jiān)測一次，具體監(jiān)測次數(shù)，應(yīng)力監(jiān)測人員可隨機調(diào)整。
4.2溫度監(jiān)測
溫度監(jiān)測每隔20s或30s監(jiān)測一次，具體監(jiān)測次數(shù)，溫度監(jiān)測人員可隨機調(diào)整。
5結(jié)語
大跨度鋼桁架分段吊裝施工工藝的應(yīng)用最大限度地實現(xiàn)了設(shè)計的意圖、保障了工程的工期、節(jié)省了相應(yīng)的費用，使鋼結(jié)構(gòu)及整個混凝土主體結(jié)構(gòu)的質(zhì)量得到了保證，取得了良好的社會及經(jīng)濟效益。本文重點探討了大跨度鋼桁架的分段吊裝施工工藝，為以后類似的工程提供一定的參考。
參考文獻：
[1]陳祿如.中國建筑鋼結(jié)構(gòu)的現(xiàn)狀和展望[J].中國建材科技，2001，（4）：34-35.
[2]鄭海波，梁琪.大跨度鋼桁架分段吊裝施工技術(shù)[J].鐵路技術(shù)創(chuàng)新，2015，（5）：52-54.
[3]GB50755—2012，鋼結(jié)構(gòu)工程施工規(guī)范[S].
[4]GB20205—2001，鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范[S].
[5]謝巍.大跨度鋼桁架結(jié)構(gòu)分段吊裝技術(shù)研究與應(yīng)用[D].重慶：重慶大學(xué)，2008.
[6]GB50661—2011，鋼結(jié)構(gòu)焊接規(guī)范[S].
作者：張青山 張永坡 劉杰 單位：天津三建建筑工程有限公司