55米跨巨型倒三角桁架施工技術(shù)

1、-PAGE . z.54.7米跨巨型倒三角桁架屋蓋施工技術(shù)54.7 Meters Giant Inverted TriangleSpan Truss Roof Construction Technology曾宇皓、陸煒、蔡寶Zeng Yuhao, Lu Wei,Cai Bao第筑集團(tuán)215151（Suzhou No.1 Construction Group CO.,Ltd 215151）摘 要：*花橋國際商務(wù)城博覽中心新展館工程采用55米跨巨型倒三角桁架屋蓋，文章介紹了花橋博覽中心工程屋面巨型倒三角管桁架屋架的施工技術(shù)。該屋面結(jié)構(gòu)采用多點(diǎn)支撐折線鋼管匯交空間桁架結(jié)構(gòu)形式。工程屋蓋總建筑面積為4

2、3643.9，工程質(zhì)量要求高，工期（40日歷天）十分緊。工程場地受限，多種作業(yè)交叉進(jìn)行，整體屋蓋吊裝時(shí)根據(jù)條件只能從向外進(jìn)行退步吊裝。這使該工程的施工難度大幅度提高。文章同時(shí)對桁架加工制作、屋蓋桁架的拼裝、安裝做了詳細(xì)表述。通過精心組織及計(jì)劃，使吊裝工程順利完成。關(guān)鍵詞：巨型 倒三角桁架 分件制作 分段拼裝 整體吊裝 管焊對接Abstract: The new e*hibition hall of Kunshan Huaqiao International Business City E*po Center Project，its adoption of roof is 55 meters s

3、pan giant inverted triangle truss, this article introduces the construction technology of it. The structure style of the roof is multi supporting concurrent line steel tube intersection space trusses. Total area of the roof is 43643.9 square meters, and the quality requirements of construction is hi

4、gh, construction period (40 calendar days) is very tight. Due to the limited space of project site, a variety of operating alternately, the whole roof could only be lifted from the inside out backward . It makes the construction difficulty greatly. At the same time, fabrication and assembly and inst

5、allation of the truss is detailed described . Through the careful organization and planning, the lifting work is successfully pleted.Key words: giant, inverted triangle truss, ponent production, sectional assembly, integral lifting , pipe butt welding1.工程概況*花橋國際商務(wù)城博覽中心新展館、消防水泵房工程坐落于省*市花橋鎮(zhèn)。該工程包括土建在的總

6、工期為140日歷天，而留給現(xiàn)場鋼結(jié)構(gòu)屋蓋施工的工期僅為40天。本工程由四個(gè)結(jié)構(gòu)類似的單獨(dú)展廳及中間展廳、連廊等構(gòu)成。下部為混凝土結(jié)構(gòu)，屋面主桁架為變截面倒三角管桁架，截面中心線最大尺寸2.6m*3.3m，端部下弦放置在混凝土框架梁上，桁架間通過次桁架及撐桿連成穩(wěn)定的體系。施工現(xiàn)場平面概況如圖1所示：圖1 施工現(xiàn)場平面概況圖本工程各單項(xiàng)工程鋼結(jié)構(gòu)屋蓋均采用相同結(jié)構(gòu)形式，鋼屋架形式與屋蓋的構(gòu)造方案有關(guān)1。各單項(xiàng)工程鋼屋面投影面積均約為10000，四個(gè)單體鋼結(jié)構(gòu)工作量基本相同。屋面檁條采用高頻焊接H300*150*3.2*4.5(Q345B)。工程主桁架采用雙坡的形式，桁架跨度為54.7米，主桁架構(gòu)

7、件重量約為30噸，桁架上弦桿采用430*16鋼管，2根下弦桿采用325*14鋼管，其余腹桿采用121*6、180*8等鋼管整體布置圖及剖面圖如下：圖2 局部三維效果圖*花橋國際博覽中心為*市重點(diǎn)的政府項(xiàng)目，整個(gè)工程的進(jìn)度非常緊，且其質(zhì)量要求達(dá)到魯班獎。這對于鋼結(jié)構(gòu)桁架現(xiàn)場施工吊裝而言，如何在短期確保制作的準(zhǔn)確性，吊裝的安全，以及保證整個(gè)施工過程中的優(yōu)質(zhì)高效，均是該工程的重中之重。2.結(jié)構(gòu)概要及施工重點(diǎn)難點(diǎn)2.1結(jié)構(gòu)概要本工程展廳屋面結(jié)構(gòu)為簡支梁桁架形式，受力明確，桿件力不受支座沉陷的影響，施工方便，使用最廣2。次桁架起連接傳遞及支撐作用；各支撐均以圓管為材料制作。各展廳起始軸線均設(shè)鋼平臺，平臺

8、柱由桁架豎直方向引出；4號與5號展廳之間及6號與7號展廳之間均設(shè)有鋼結(jié)構(gòu)連廊。2.1.1主桁架主桁架成品成倒三角形。整榀桁架單根重量約為30噸。圖3 主桁架2.1.2次桁架屋脊處次桁架成正三角形，其上下弦均采用180*10的無縫鋼管，腹桿均采用121*6的無縫鋼管。開間為12米處的次桁架整體重量約為3噸。圖4 次桁架2.2結(jié)構(gòu)難點(diǎn)55米跨度的倒三角桁架如何運(yùn)送至現(xiàn)場？在眾多方案中，最終確定以分三段的形式來進(jìn)行分段，分段后送至現(xiàn)場，再由現(xiàn)場進(jìn)行拼接焊接。因?yàn)槭墁F(xiàn)場運(yùn)輸和吊裝條件限制，每段的長度控制在14米左右，分段處設(shè)置在每榀主桁架的1/3處。分段點(diǎn)如下圖所示：圖5 主桁架分段主桁架上弦兩根圓管

9、，下弦一根圓管，分段原則為上下弦焊接處不能在同一位面。在工地拼裝節(jié)點(diǎn)，弦桿的拼接需要坐在節(jié)點(diǎn)中心處，但應(yīng)始終注意不使節(jié)點(diǎn)板起弦桿拼接板的作用，但不能直接承壓或用對接焊縫傳力時(shí)應(yīng)另加其他拼接材料。32.3重點(diǎn)難點(diǎn)分析2.3.1施工重難點(diǎn)（a）桁架構(gòu)件截面大，跨度大，吊裝及就位過程中易產(chǎn)生變形。（b）鋼結(jié)構(gòu)吊裝時(shí)均為高空作業(yè)，且水平撐桿、檁條等數(shù)量多，安全施工要求高。（c）管桁架相貫焊縫多；撐桿為螺栓連接，安裝精度要求高，均為質(zhì)量控制重點(diǎn)。2.3.2解決措施（a）根據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)合理劃分吊裝單元、選取吊點(diǎn)，并采取必要的臨時(shí)固定措施；在桁架跨中增設(shè)臨時(shí)支撐。（b）高空作業(yè)之前進(jìn)行安全交底，確保工人認(rèn)識到

10、安全的重要性。確保工程三寶”佩戴齊全。派專職的安全員進(jìn)行施工安全監(jiān)督。設(shè)置高空走道等安全保障設(shè)施，確保高空施工安全。（c）施工前對工人進(jìn)行施工技術(shù)交底，過程中跟蹤控制安裝質(zhì)量，嚴(yán)格參照焊接工藝參數(shù)進(jìn)行焊接。3.吊裝機(jī)械的選擇如何確保安裝中的安全性，雙機(jī)抬吊的危險(xiǎn)系數(shù)大，因此選擇一臺吊車。展館部有通條的電纜溝，每隔9米一道，因此選擇行走能力更加好的履帶吊，經(jīng)過計(jì)算后選擇一臺150噸履帶吊進(jìn)行吊裝。根據(jù)現(xiàn)場具體情況和鋼結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及現(xiàn)場實(shí)際工況，4#、5#、6#、7#展廳鋼結(jié)構(gòu)安裝主要使用150噸履帶吊；吊裝單元的拼裝及部分補(bǔ)缺構(gòu)件吊裝選用25t汽車吊。150噸履帶吊作業(yè)情況下對場地路面的影響分析：作

11、業(yè)中重量：吊車自重+配重+構(gòu)件重量=150.5+54.6+30=232噸；履帶面積=1.1*6.96=7.656?，F(xiàn)場地面采用砂石回填，參照規(guī)JGJ 79-2012中墊層的承載力表6數(shù)據(jù)可知，換填材料為中砂、粗砂、礫砂、圓砂、角砂的承載力特征值為150200KN/。計(jì)算得出吊車作業(yè)時(shí)壓強(qiáng)為232*9.8/（7.656*2）=148KN/，滿足要求，可用！4.管桁架制作工藝放樣和號料是整個(gè)鋼結(jié)構(gòu)制作工藝中的第一道工序，其工作的準(zhǔn)確與否將直接影響到整個(gè)產(chǎn)品的質(zhì)量，至關(guān)重要。4而重中之重在于桁架精度的控制，在精度控制中，以胎架控制為主。胎架需固定，不可為活架，必須在承受一定桁架自重力的情況下不變形。

12、胎架分段切割也是制作中的一個(gè)重點(diǎn)。要確保切割時(shí)保證桁架圓管的直線度，保證其不變形，確保隨后現(xiàn)場焊接焊裝的精度。55米大跨度對于普通生產(chǎn)車間來說，亦是一個(gè)比較艱難的挑戰(zhàn)。需要將車間空出一塊長55米的，寬3-4米的場地。在該場地，豎好制作胎架。制作胎架的標(biāo)高，尺寸都經(jīng)嚴(yán)格控制，上下弦桁架主管定位后，將桁架的腹桿焊接固定。焊接完畢后，參照原定的分段點(diǎn)進(jìn)行分段。圖6 制作用胎架5.節(jié)點(diǎn)優(yōu)化主桁架與次桁架連接節(jié)點(diǎn)按設(shè)計(jì)圖為貫口焊接節(jié)點(diǎn)，為控制現(xiàn)場施焊對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的焊接應(yīng)力等問題，可在主弦桿上設(shè)牛腿，次弦桿現(xiàn)場設(shè)置拼接焊縫。同時(shí)還要檢查焊縫處有無裂紋、砂眼、咬肉和焊件變形等缺陷。5示意圖如下：圖7 主次桁架

13、連接節(jié)點(diǎn)6.安裝工藝6.1主桁架地面拼裝胎架搭設(shè)6.1.1胎架搭設(shè)（a）本工程主桁架跨度約為55米，擬將每榀桁架分為3段，每段約為18米。因現(xiàn)場場地原因，為保證每榀主桁架的拼裝精度及起拱精度，擬增設(shè)胎架支座，便于現(xiàn)場拼接及擺放。為確保胎架豎直方向及水平方向的準(zhǔn)確性，擬在胎架下方布設(shè)路基箱，胎架頂部設(shè)可調(diào)節(jié)的固定支座。（b）胎架豎桿采用Q235級鋼，截面為H250*125的H型鋼，型鋼底部設(shè)底板與路基箱連接，型鋼頂部設(shè)封板，并增設(shè)調(diào)節(jié)螺桿。（c）本工程主桁架預(yù)起拱按3/1000，主桁架的跨度為54700mm，取中脊處為起拱點(diǎn)，計(jì)算得出中脊處起拱高度為164mm，因此在現(xiàn)場總拼前，需要把桁架下弦相

14、應(yīng)的胎架標(biāo)高按照起拱提高。以達(dá)到精確的起拱高度。（d）拼裝場地需要進(jìn)行平整、硬化，在實(shí)際操作中，用石子將拼裝場地進(jìn)行二次處理，滿足拼裝需要。6.1.2胎架設(shè)計(jì)圖紙如下：圖8 拼裝胎架3D示意圖6.1.3胎架搭設(shè)注意事項(xiàng)：在胎架上用經(jīng)緯儀放出正交控制網(wǎng)，利用正交控制和卷尺鋼尺等其他測量工具控制胎架上的平面坐標(biāo)。標(biāo)高用水準(zhǔn)儀控制。胎架設(shè)置時(shí)應(yīng)先根據(jù)拼裝模型計(jì)算機(jī)放樣后，現(xiàn)場進(jìn)行放*、Y的投影線、放標(biāo)高線、檢驗(yàn)線及支點(diǎn)位置，形成方格形控制網(wǎng)，然后設(shè)置胎架立柱，根據(jù)支點(diǎn)處的標(biāo)高設(shè)置胎架支撐點(diǎn)。施工現(xiàn)場主要從三個(gè)方面來控制拼裝精度：胎架控制 表1序號容a拼裝前的胎架測量：胎架按圖紙?jiān)O(shè)置尺寸進(jìn)行現(xiàn)場布置，

15、胎架布置后，進(jìn)行整體復(fù)測，確保胎架各定位點(diǎn)的準(zhǔn)確性。b焊接前桁架拼裝尺寸檢查：構(gòu)件組裝完成后，在進(jìn)行焊接前，必須進(jìn)行自檢，自檢合格后，才能開始焊接。c拼裝胎架的復(fù)測：第一段桁架及第二段桁架拼裝后，必須對胎架進(jìn)行復(fù)測，確保在安裝及焊接過程中，胎架沒有位移。地面拼裝的質(zhì)量好壞將直接影響高空分段拼裝的質(zhì)量，測量工作的質(zhì)量是保證拼裝質(zhì)量的關(guān)鍵，應(yīng)安排專職人員對測量工作近行跟蹤檢查。6.2主桁架地面拼裝分段設(shè)計(jì)6.2.1主桁架拼裝順序細(xì)化：（a）每榀首根分段桁架落位：圖9 首根桁架落位（b）中間部分分段桁架落位：圖10 第二根桁架落位（3）第三根分段桁架落位形成成體構(gòu)件：圖11 整體成形6.2.2定位耳

16、板的設(shè)置則，如何確保55米跨度的桁架拼接的精確性？實(shí)際過程中，采取了桁架上下弦圓管增設(shè)襯板，管外增設(shè)定位板的措施，以確保3段桁架的拼接精確性。所以安裝定位鋼板的定位一定要保證精度。6由于本工程的特殊性，主桁架分三段至現(xiàn)場進(jìn)行拼接焊接，因此主桁架的分段點(diǎn)定位在現(xiàn)場就顯得非常重要，上文已對拼接胎架做出分析。為確保拼接精度，擬在每個(gè)拼接節(jié)點(diǎn)設(shè)置定位耳板一塊，并用雙夾板及普通螺栓進(jìn)行固定。定位耳板設(shè)置示意如下：圖12 實(shí)物展示6.3 主桁架吊點(diǎn)選取采用150T履帶吊單臺吊車吊裝，考慮到單榀桁架重量為30噸，為超大，超重吊裝構(gòu)件，因此在鋼絲繩選用時(shí)，應(yīng)取安全系數(shù)為10。在吊裝時(shí)設(shè)置4吊點(diǎn)，吊點(diǎn)的選擇過程

17、中采用有限元分析，選擇對結(jié)構(gòu)整體受力影響較小的位置，因此選擇在桁架上弦處，并在腹桿交匯的節(jié)點(diǎn)位置，此處對桁架整體影響最小。吊繩綁扎位置見下圖： 圖13 現(xiàn)場實(shí)際展示6.4 吊裝過程的穩(wěn)定性控制 主桁架吊裝到位后，首先用纜風(fēng)繩進(jìn)行臨時(shí)拉結(jié)，然后用25噸汽車吊將次桁架依次安裝到位，保證桁架與桁架之間能形成穩(wěn)定體系后再進(jìn)行下一榀主桁架的安裝。7.結(jié)束語本工程跨度大，構(gòu)件重，制作及安裝精度要求高，在施工過程中，以測量數(shù)據(jù)的反饋為重，通過各項(xiàng)測量數(shù)據(jù)的反饋，我們可以在制作過程、現(xiàn)場拼接過程亦或是吊裝過程中得知桁架是否變形，精度是否控制得當(dāng)，是否需要校正，下一步工作是否可以順利進(jìn)行。分段桁架增設(shè)定位連接板的做法更大程度上是為了方便焊接，而真正對拼裝精度影響最大的既是現(xiàn)場拼裝胎架，因此，拼裝胎架的精度控制及制作胎架精度的控制實(shí)質(zhì)上為本工程的