大跨度鋼桁架安裝施工技術(shù)

1?項(xiàng)目概況1.1?結(jié)構(gòu)概況本工程位于北京市奧運(yùn)圈，東側(cè)為北辰東路、南側(cè)為大屯路、西側(cè)為湖景東路、北側(cè)為大屯北路。南面有國(guó)學(xué)中心、東面為華馨公寓、北面為中國(guó)科技館新館。本工程采用雙軸對(duì)稱格局，工字形平面，地上7層，地下3層（含局部夾層），地上總建筑面積約9萬(wàn)m2，地下約5.5萬(wàn)m2，平面尺寸81m×200?m，地上高度55?m，地下室埋深23?m。地上1~4層為展廳，以上為多功能廳、過(guò)廳、影廳、教育用房等，地下1層為臨展，地下2層為文物藏品庫(kù)。主體西側(cè)及南北兩側(cè)為配套，屬于純地下建筑，其中西側(cè)地下5層，西側(cè)地下室埋深為27.5?m，地下2~4層為6級(jí)（核）人防，地下1（夾）層、地下1層為影院及公共空間；南北兩側(cè)的配套地下3層，南北兩側(cè)地下室埋深22.5m，其中地下3層為人防，地下2層為公共區(qū)域，配套總建筑面積約9萬(wàn)m2。本工程主體結(jié)構(gòu)采用鋼筋混凝土剪力墻+勁性混凝土柱+鋼梁框架+隔震體系。勁性柱及核心筒鋼骨柱分布于主樓區(qū)隔振層以上，主要截面形式包括焊接十字形、圓管、焊接箱形、H形截面等，最大板厚為50?mm。主樓1至7層梁均為鋼梁，最大跨度27?m，截面形式主要為焊接H型鋼、焊接箱形，最大板厚為50?mm。屋面為波浪形桁架，桿件截面均為箱形。本工程鋼結(jié)構(gòu)材質(zhì)包括Q345B、Q345C、Q345GJC。主樓1~7層樓板采用鋼筋桁架樓承板。5~7層設(shè)有梁上柱，柱間設(shè)有斜撐。整體結(jié)構(gòu)布置如圖1所示。圖1?整體結(jié)構(gòu)三維示意1.2?屋蓋桁架概況屋蓋結(jié)構(gòu)頂部為大跨度桁架，桁架平面尺寸為99m×57.7m，桁架跨度分為37m和27m兩種，27m跨范圍設(shè)有2處單層結(jié)構(gòu)，通過(guò)臨時(shí)支撐胎架布置，桁架采用分段吊裝方式進(jìn)行安裝，吊裝單元采用工廠制作完成后運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)，吊裝單元之間的嵌補(bǔ)桿采用高空的散拼方式進(jìn)行安裝，加快了桁架安裝速度，減少了現(xiàn)場(chǎng)焊接及材料資源浪費(fèi)，提高了材料周轉(zhuǎn)率。2?創(chuàng)新技術(shù)原理臨時(shí)支撐采用格構(gòu)式支撐，可采用裝配式或焊接的形式，由現(xiàn)場(chǎng)根據(jù)實(shí)際情況選用。臨時(shí)支撐應(yīng)設(shè)置在分段對(duì)接位置正中，每個(gè)分段安裝定位時(shí)確保有兩個(gè)臨時(shí)定位支點(diǎn)。大跨度鋼梁分段處支撐頂板設(shè)置焊接操作平臺(tái)。屋面桁架支撐頂部設(shè)置橫梁，桁架分段通過(guò)定位模板與支撐頂部橫梁連接。支撐底部與主體結(jié)構(gòu)的梁頂或柱頂進(jìn)行可靠連接，包括如下幾種情況。（1）位于混凝土柱頂或梁頂時(shí)，設(shè)置預(yù)埋件，臨時(shí)支撐與之焊接固定。（2）位于鋼柱頂或鋼梁頂時(shí)，支撐底部通過(guò)轉(zhuǎn)換梁與之焊接固定。（3）位于洞口位置時(shí)，做轉(zhuǎn)換鋼梁，轉(zhuǎn)換梁與下部主體結(jié)構(gòu)鋼梁或鋼柱焊接，如下部為混凝土結(jié)構(gòu)，則在混凝土頂部預(yù)留埋件轉(zhuǎn)換梁與埋件焊接固定。臨時(shí)支撐斷面尺寸為1.5?m×1.5?m，立桿截面?180×8，斜向腹桿截面為?102×6，材質(zhì)Q?345?B。3?桁架安裝過(guò)程3.1?桁架臨時(shí)支撐構(gòu)造桁架臨時(shí)支撐底部落在6層和7層樓面，支撐底部通過(guò)轉(zhuǎn)換梁與樓層鋼梁連接。各層支撐布置及構(gòu)造做法如圖2~圖6所示。圖2?屋頂桁架下部支撐布置注：ZCa*、ZCc*位于F7層+46.650?m；ZCb*位于F6層+38.700?m圖3?桁架支撐三維效果示意注：ZCb*位于F6層梁頂，標(biāo)高+38.700?m圖4?桁架支撐三維效果示意注：適用于ZCa*、ZCc*位于F7層梁頂，標(biāo)高+46.650?m圖5?支撐底部做法示意圖6?支撐頂部做法示意3.2?桁架安裝分區(qū)屋頂桁架按照塔式起重機(jī)布置可分為6個(gè)分區(qū)，A1、A2、A3區(qū)主要使用2號(hào)、3號(hào)及21號(hào)塔吊裝，B3、B2、B1區(qū)主要使用6號(hào)、7號(hào)及8號(hào)塔吊裝。安裝順序?yàn)閺闹虚g開始向南北兩側(cè)對(duì)稱進(jìn)行，即先進(jìn)行A2和B2區(qū)安裝，再對(duì)稱進(jìn)行A1和A3，B1和B3的安裝，吊裝完桁架分段后可進(jìn)行嵌補(bǔ)桿件安裝，最后進(jìn)行單層結(jié)構(gòu)安裝。桁架吊裝順序如圖7所示。圖7?桁架吊裝順序示意3.3?桁架定位及調(diào)整通過(guò)全站儀對(duì)桁架進(jìn)行空間定位，桁架定位點(diǎn)選3個(gè)，上弦兩端各取1個(gè)，下弦上翼緣取1個(gè)，定位點(diǎn)設(shè)在距端口100mm的中心位置，桁架拼裝完成后將定位點(diǎn)用樣沖敲在構(gòu)件上。定位時(shí)通過(guò)小棱鏡輔助全站儀進(jìn)行測(cè)量。如果定位時(shí)桁架主弦桿有錯(cuò)邊現(xiàn)象，采用千斤頂進(jìn)行微調(diào)，具體操作方法與鋼梁定位調(diào)節(jié)方法相同。3.4?桁架操作平臺(tái)L形桁架施工通道，采用在桁架水平段綁扎鋼跳板，通道無(wú)弦桿一側(cè)設(shè)置欄桿進(jìn)行防護(hù)。桁架操作平臺(tái)如圖8所示。圖8?桁架操作平臺(tái)示意3.5?桁架安裝流程桁架安裝通過(guò)在分段對(duì)接處安裝臨時(shí)支撐、桁架分段吊裝（直接利用塔式起重機(jī)安裝就位先南北方向后東西方向）、安裝桁架間嵌補(bǔ)桿件、單層結(jié)構(gòu)安裝以及臨時(shí)支撐卸載和拆除。4?桁架支撐卸載4.1?卸載原則本工程結(jié)構(gòu)卸載施工可在鋼結(jié)構(gòu)施工安裝、焊接完成且驗(yàn)收合格后即可開始。結(jié)構(gòu)卸載是將鋼結(jié)構(gòu)從支撐受力狀態(tài)下，轉(zhuǎn)換到自由受力狀態(tài)的過(guò)程，即在保證現(xiàn)有鋼結(jié)構(gòu)臨時(shí)支撐體系整體受力安全、主體結(jié)構(gòu)由施工安裝狀態(tài)順利過(guò)渡到設(shè)計(jì)狀態(tài)。本工程卸載方案遵循卸載過(guò)程中結(jié)構(gòu)構(gòu)件的受力與變形協(xié)調(diào)、變化過(guò)程緩和、結(jié)構(gòu)多次循環(huán)微量下降、便于現(xiàn)場(chǎng)施工操作與調(diào)整控制，同時(shí)應(yīng)避開大風(fēng)雨雪天氣，即“分區(qū)、分級(jí)、均衡、緩慢”的原則實(shí)現(xiàn)。4.2?卸載順序先進(jìn)行37?m跨桁架的卸載，卸載時(shí)由中間向東西兩側(cè)同步且對(duì)稱進(jìn)行卸載。37m跨卸載完成后，再同時(shí)進(jìn)行南北兩側(cè)27m跨桁架的卸載，卸載時(shí)仍是由中間向東西兩側(cè)同步且對(duì)稱進(jìn)行卸載，如圖9所示。圖9?卸載示意4.3?卸載工藝措施根據(jù)本工程的組織機(jī)構(gòu)及卸載工作的特點(diǎn)，在業(yè)主單位領(lǐng)導(dǎo)及設(shè)計(jì)單位、監(jiān)理單位的支持監(jiān)督下，成立以總包鋼結(jié)構(gòu)項(xiàng)目部為主體的卸載作業(yè)的組織管理體系。在具備卸載條件后，由監(jiān)理單位牽頭組織、上述各相關(guān)單位參加的卸載前的準(zhǔn)備工作的檢查，使卸載和拆除進(jìn)入實(shí)施階段。在卸載過(guò)程中，操作人員應(yīng)選擇素質(zhì)較高的作業(yè)人員。卸載操作主要采取對(duì)支撐頂部的胎架模板割除的方法，根據(jù)支撐位置的卸載位移量控制每次割除的高度△H（每次割除量控制在5~10mm），直到完成某一步的割除、結(jié)構(gòu)不再產(chǎn)生向下的位移后拆除支撐。在支撐卸載的過(guò)程中，應(yīng)監(jiān)測(cè)控制點(diǎn)的位移量，如出現(xiàn)較大偏差立即停止，查出原因并排