大跨度钢结构屋面吊装施工技术

２０１４年第１０期　总第１９６期　福　建　建　筑　Ｎｏ１０・２０ｌ４　Ｖ０ｌ・ｌ９６　Ｆｕｉｉａｎ　Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ＆Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　大跨度钢结构屋面吊装施工技术　何怀旭　（福建建ｌＴ集团总公司摘福建福州３５０００３）　要：针对复杂结构体系室内大跨度钢结构吊装施丁过程中的特点和难点，以福州市闽侯县文化中心看台池座屋面钢结构（主钢梁净　跨为３７．２００ｍ）的吊装工程为例，着重于吊装过程的统筹准备及施工方案选定进行阐述。　关键词：钢结构；大跨度；吊装　中图分类号：ＴＵ７５８　文献标识码：Ａ　文章编号：１００４—６１３５（２０１４）１Ｏ一０ｌ１１一Ｏ３　Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｏｆ　ｓｔｅｅｌ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｈｏｉｓｔｉｎｇ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｌａｒｇｅ——ｓｐａｎ　ｒｏｏｆ　ＨＥ　ＨｕａｉｘｌＬ　（Ｆｕｊｉａｎ　Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｇｒｏｕｐ　Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｆｕｚｈｏｕ　３５０００３）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ａｎｄ　ｄｉｆｆｉｃｕｌｔｉｅｓ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｏｆ　ｈｏｉｓｔｉｎｇ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ｓｔｅｅｌ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｆｏｒ　ｌａｒｇｅ　ｓｐａｎ　ｃｏｍｐｌｉｃａｔｅｄ　ｓｔｕｃｔｒｕｒｅ　ｓｙｓｔｅｍ　ｉｎ—　ｄｏｏｒ，Ｔａｋｅ　ｔｈｅ　ｒｏｏｆ　ｓｔｅｅｌ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ（ｔｈｅ　ｍａｉｎ　ｇｉｒｄｅｒ　ｓｐａｎ　ｉｓ　３７．２００ｍ）ｏｆ　ｓｔａｌｌｓ　ｉｎ　Ｍｉｎｈｏｕ　ｃｏｕｎｔｙ　ｃｕｌｔｕｒａｌ　ｃｅｎｔｅｒ　ｉｎ　Ｆｕｚｈｏｕ　ａｓ　ａｎ　ｅｘａｍｐｌｅ，ｆｏｃｕｓｅｓ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｐｒｅｐ—　ａｒａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｃｏｎｓｔｕｃｔｒｉｏｎ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｏｆ　ｈｏｉｓｔｉｎｇ．　Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｓｔｅｅｌ　ｓｔｕｃｔｒｕｒｅ；Ｌａｒｇｅ　ｓｐａｎ；Ｈｏｉｓｔｉｎｇ　Ｅ－Ｉｎａｉｌ：ｌ７９４７９５３　１＠ｑｑ．ｏｏｍ　．　１工程概况　闽侯县文化中心工程由福建建工集团总公司总承包施工。　工程结构类型为框架剪力墙结构体系，内设１０５６座双层看台　中型剧场，剧场自一层（局部二层）上部挑空。屋盖由３根钢　结构大跨度（空间净跨３７．２００ｍ）焊接钢箱梁作为主梁结构，　辅之７４根焊接Ｈ型钢作为次梁结构，以现浇钢混组合结构作　为屋面板。整个钢结构工程约３５０ｔ。　２场地准备　２．１场地情况分析　本工程钢结构位于剧场内看台现浇结构上部，剧场由一层　看台及二层看台组成。二层看台为大跨度悬挑预应力结构，悬　挑结构采用后张法有粘结预应力结构，为确保大跨度预应力的　整体性，必须与主体结构共同施工。　主钢梁结构吊装必须采用汽车吊进行，同时一层看台无法　作为汽车吊作业及主钢梁结构的预制和拼装的操作平台。一　二　一矗卜一　古　舒　同样暂缓施工。　＿盟＿，　瞎　｛『—　——　　层看台为现浇混凝土结构体系，无特殊施工工艺要求，通过合　理留置施工缝，考虑将一层看台的结构工程留置到钢梁施工完　毕后再行施工。　如（图１）所示，钢梁吊装仅能在宽度约为Ｊ—Ｌ轴间距　１６ｍ的狭小空间内进行。　２．２场地筹备工作　图１主钢粱起吊作业分析图　所示，确定了将右侧耳光室悬挑部位，及二层看台左侧弧形悬　挑部位暂缓施工的方案。为避免意外情况的出现，确保有足够　的起吊空间，决定对左侧耳光室及二层看台右侧弧形悬挑部位　由于剧场内空间结构复杂，且吊装作业空间狭小，施工前，　采用ＣＡＤ技术对钢梁起吊作业进行电脑模拟分析。如（图１）　３钢梁预制方案　主钢梁为焊接钢箱梁，梁宽１．２００ｍ，梁高２．６００—　３．４００ｍ，梁跨３８．６００ｍ，预制完成的钢梁重量约为８０ｔ。次钢梁　为焊接Ｈ型钢，次钢梁共有３种截面样式，共７４根。　钢梁的制备需要宽阔的作业空间，施工现场不具备钢构件　冈　作收者稿简日介期：何２０怀１４旭—０（９１９—８２７９．　３一　），男，助理Ｔ程师。　预制条件，故所有的钢梁采用场外加工的方式预制。主钢梁由　于长度大，整体预制不方便运输，故采用分三段加工后运抵现　２０１４年１０期总第１９６期　何怀旭・大跨度钢结构屋面吊装施Ｔ技术　・Ｉ】２　场，经地面组装拼接后进行吊装。次钢梁则在主钢梁吊装完毕　后从加工厂运抵施ｌＴ现场进行吊装。　主钢梁分段后每段长约１３ｍ，重约２６．７ｔ。采用两台５０吨　面与预埋件成直角，轴向偏差小于５ｍｍ。　４．３主钢梁起吊及安装　起吊重心位于主钢梁中部，采用３个吊耳起吊。起吊时先　汽车吊进行主钢梁的现场分段拼装如（图２）。钢梁采用全融　透等强焊接，焊接须开坡口、加衬板、设置引弧板，一次施焊成　型，按二级焊缝标准进行检测，检测合格后方可起吊安装。　将主钢梁吊离地面２０ｃｍ，停机稳定，进行１０分钟试吊，检查每　个细节是否异常。试吊结束后将主钢梁起吊至２．１ｍ高度，对　钢梁下部拼接处的焊缝进行防腐涂刷和防火涂料的施Ｔ。涂　装完毕后汽车吊抬臂，按模拟方案将主钢梁移动到设计位置上　方，进行焊接固定。　钢梁就位时，需要对钢梁的垂直度及轴线位置进行复核，　复核完毕方可进行焊接固定。主钢梁稳同后吊车卸载。　图２主钢梁现场分段拼装示意图　主钢梁Ｉ吊装完成后，进行主钢梁Ⅱ、Ⅲ的吊装作业。主钢梁Ｉ、　４主钢梁吊装　４．１吊装过程模拟　４．１．１吊装设备选择　Ⅱ、Ⅲ分别按顺序安放于（图１）中Ｌ轴、Ｊ轴及Ｋ轴位置。　５次钢梁的吊装　５．１吊装前准备　单根主钢梁构件重量Ｇ＝８０ｔ，根据３５０ｔ汽车吊性能表，安全　吊装重量Ｑ＝９６．５ｔ。吊索用具ｇ＝ｎ　５，安全吊装重量计算如下：　Ｑ　＝（Ｇ＋ｇ）Ｘ　１．１＝（８０＋０．５）Ｘ　１．１＝８８．５５ｔ＜９６．５ｔ　次钢梁与主钢梁采用高强螺栓连接，高强螺栓连接工艺要　求螺栓能自由穿人螺栓孑Ｌ。　由于土建施工及主钢梁吊装存在误差，根据项目部的要　求，次梁螺栓孔的开孑Ｌ工作要在主钢梁吊装完毕后，根据实际　丈量和记录的尺寸进行加工。　根据（图４）所示的次钢梁平面布置网，对所有次钢梁螺栓　由上式计算结果，可判断起重设备选用满足吊装要求。　４．１．２吊装模拟　在进行起吊前，对拼接好的主钢梁Ｉ、主钢梁Ⅱ、主钢梁Ⅲ　按图示位置放置，并对起吊过程进行模拟如（图３）。　。　—一。．——　孔距进行测量，对每根次钢梁进行编号。根据测量结果，对次　仑　ｌ　一／　一一一　Ｉ　钢梁螺栓孔进行开孔加工。　・　………一＿主张Ｔ　髓黼ｊ　襞完毕『…一　　１主镧采Ⅱ　搠粲ｒ　糊秘　）　。　一／　ｒ，，，，　一　主钢梁ＩＩＩ　１　图３主钢梁Ｉ吊装过程模拟　以主钢梁Ｉ的３阶段吊装作业为例：①“吊装过程１”为准　备阶段，将主钢梁在放置位置垂直起吊至２０ｅｍ高，进行起吊　试验；“吊装过程２”是通过汽车吊吊臂的提升、旋转等动作，使　主钢粱避开结构柱及二层看台，起吊至图示位置（如图３：吊装　过程２）；“吊装过程３”是通过吊臂提升钢梁至梁底超出钢梁支承　图４次钢梁平面布置图　柱顶标高后，通过旋转、平移动作将主钢梁移动至安放位置。　４．２主钢梁精确就位措施　５．２吊装模拟及方案制定　次钢梁自重在１ｔ～３ｔ之间，选用一台ＬＴＭ５０汽车吊进行　钢梁起吊过程中使用绑扎在梁端的麻绳作为牵引和稳固　措施。吊装过程中，在已施工完毕的楼层各安排四名工人（一　吊装，吊装前同样需要对次梁的吊装过程进行模拟。　模拟目的是为了使吊车架立位置可以完成尽量多的次钢　梁吊装工作，避免由于反复移动吊车造成台班浪费，增加吊装　工作效率的同时减少作业人员高空作业时间，降低安全事故发　生的概率。　边俩人），随主钢梁的提升，在每层传递麻绳，以人工牵引配合　汽车吊的方式，完成主钢梁在空中的旋转动作。　为保证次梁安装的空间要求，要求主钢梁的轴线偏差不得　超过５ｒａｍ。８０ｔ的主钢梁精确就位仅靠吊车和牵引措施难以　实现。故采用在主钢梁就位位置，设置临时支撑固定挡板，通　过阻力抵消钢梁的旋转惯性，实现精确就为。临时挡板采用钢　板焊接于主钢梁支座预埋铁件上，并保证临时挡板与钢梁接触　次梁吊装模拟的主要项目包括：①确定采用的汽车吊的吊　臂长度、吊臂的仰角、起重量等性能可以满足钢梁吊放；②通过　确定吊车吊臂旋转轴位置，并结合现有场地，架设汽车吊；③确　保次钢梁吊装过程，吊臂和次钢梁能避开主钢梁。　（下转第１１７页）　２０１４年１０期总第１９６期　陈　勇・浅谈大型自动存取立体仓库安装技术控制要点　・ｌｌ７・　部分组成。此２台堆垛机目前在全世界均属最高、最大、行走　附图：　速度、提升速度最快的移动式存取纸升降输送设备。根据设备　特点并结合现场施工的实际条件，采取在安装现场就近组装，　吊装就位的施工方案。施　步骤简述如下：　（１０）整个堆垛机就位安装完成后，将提升机构立柱升降　轨道的垂直度、上下两端的跨度　寸进行校核调整。　（１　１）锁紧各联接部件的联接螺栓，并达到螺栓规定的力矩。　５．６分类小车及２个进口、４个出口的输送装置，其安装难度　相对较低，在此省略不在熬述。　（１）立体仓库东头，南北两侧货架Ｌ７９一Ｌ９ｌ、Ｒｌ～ＲＱｌ８　安装调整完毕。　（２）Ｌ７９一Ｌ９１、Ｒｌ—ＲＱ１８货架上的存纸轨道全部穿进货　架既定的位置。　６施工工期及关键节点　施工总工期：２０１２年２月１日一２０ｌ２年６月８日　关键点１：２０１２年２月２８日完成立体仓库主支撑架的安装。　（３）地轨安装完成３６ｍ（Ｌ７３一Ｌ９１），地轨并已完成灌浆、　所有地轨联接处的焊缝接头并已打磨光滑，其水平度复合设计　要求（不平度小于０．２ｍｍ）。　关键点２：２０１２年４月２４　Ｅ１东西两侧货架交汇合拢。　关键点３：２０１２年５月１８　１３立体仓库主体结构完工。　关键点４：２０１２年６月１０日交付调试。　关键点５：２０１２年６月３０日纸卷存取输送调试成功。　（４）根据地轨的水平标高及垂直度进行天轨的安装调整，　确保地轨与天轨在同一垂直面且地轨与天轨之间的垂直距离　复合设计要求。　（５）堆垛机行走机构组装调整，关键保证２个行走轮的垂　直度（２轮中心在同一直线）　（６）堆垛机转盘拼装。　（７）堆垛机提升机构立柱组对拼装，确保２条立柱上升降　轨道的直线度。　（８）以上（１）一（７）项完成后，选用５０ｔ汽车吊将行走机构　７结论　大型自动存取仓库，是我司第一个大型自动仓储施工项　目，同时该项目因为其工程量大、安装精度要求高、施：Ｉ＝难度较　大、施工作业环境差的特点，项目部在林斌项目经理的总体协　同指挥下，投入了６个班组约２００多名现场施Ｔ人员及大量的　管理人员。工程施工项目的顺利进行，关键在于内部班组人员　的组织协调。施工机具的调配；与业主方、设备供应方在质量、　吊装就位到地轨上，并锁紧行走轮与地轨之间的抱闸。　（９）选用８０ｔ汽车吊与５０ｔ汽车吊，配合抬吊堆垛机提升　机构立柱。８０ｔ汽车吊为主吊，５０ｔ为辅吊。先吊，２　堆垛东侧　的立柱，然后吊装堆垛机转盘，冉吊装西侧立柱。当两立柱吊　进度、安全方面的协调与沟通。在整个施Ｔ过程中，测量工作　是关键；起重吊装是重点；安全防护是保障。　参考文献　装就位后用４个２ｔ葫芦做缆风将立柱上端进行固定，最后用　５０ｔ行车吊装堆垛机立柱顶部端梁。整个堆垛机的安装见下　（上接第１１２页）　Ｌ—Ｍ轴次钢梁吊装模拟如（图５）所示。　［１］王恩华．王广伟．建筑钢结构工程施Ｔ技术与质量控制［Ｚ］．　［２］朱江．高空桁架施丁技术探析一施Ｔ丁艺［Ｚ］．　［３］欧建国．探析建筑施工管理职责分配的现状［Ｚ］．　一Ｅ—Ｊ轴一Ｊ—Ｋ轴一Ｋ—Ｌ轴的顺序，完成全部次钢梁的吊　装工作。　６综合措施　在吊装之前，施工单位制定了详细的施　方案，并组织了超　过一定规模的危险性较大的分部分项工程的专家论证。施工队　伍针对吊装方案进行了认真的研究和学习，通过现场实际勘察，　结合构件的特点，根据实际情况完善吊装计划及吊装方法，将理　论与实际相结合。使吊装过程紧凑有序、组织合理、务实安全。　７结语　通过提前分析工程图纸，事前综合考虑施Ｔ环境因素，避　免了按步施工造成钢构件吊装无法正常进行的状况。　通过采用部分主体结构后置施Ｔ的方案，结合施工队伍对　整个吊装过程细节的全面分析，配合ＣＡＤ技术合理化空间资　源，将吊装作业由原来预计的２天（主钢梁）加７天（次钢梁），　减少为ｌ天（主钢梁）加４天（次钢梁）。在保证了Ｔ程质量的　同时，极大的减少了机械台班和工人工天，降低了施工成本，实　现了在有限空间内完成大跨度钢结构犀面吊装的精确施工，各　项工艺指标均满足规范要求。　本工程采用的钢结构吊装技术，在２０１３年全国Ｔ程建设优秀　图５　Ｌ—Ｍ轴钢次梁吊装模拟图　注：５０ｔ汽车吊的主臂最大长度为４１ｎｌ　ＱＣ小组活动成果交流会（中建协）上进行发布交流，荣获一等奖。　参考文献　Ｅ—Ｊ轴、Ｊ—Ｋ轴及Ｋ—Ｌ轴的吊装模拟方法与Ｌ—Ｍ轴　类似，此处不再提供图解分析。　通过模拟，吊装Ｅ—Ｊ轴及Ｌ—Ｍ轴的次钢梁时，吊臂需要　分别通过Ｊ—Ｋ轴和Ｋ—Ｌ轴钢梁中部。故需要按照Ｌ—Ｍ轴　［１］高程东．钢结构吊装工程的安全质量控制［Ｊ］．安徽建筑；２０１３年。　［２］薛婷婷．浅谈起重设备在钢结构施＿ｒ：中的应用［Ｊ］．科技信息．２０１　１年．　［３］庞京辉，尹敏达，周文瑛等．困家游泳ｆ｝ｌ心钢结构安装技术［Ｊ］．中　国建筑金属结构；２００７年．