技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種鋼桁架吊裝施工工法，具體涉及一種超大跨度體育場看臺屋蓋鋼桁架吊裝施工工法。

背景技術(shù)：

在當前鋼材價格不高、結(jié)構(gòu)跨度大、施工工期短、可回收率高、綜合成本低的有利條件下，鋼結(jié)構(gòu)利用率越來越高。250m以上超大跨度鋼桁架均為拱形跨，其安裝方法多為高空原位散裝法、整體提升法、滑移安裝法等，采用散裝法需搭設(shè)滿堂支承，以提供構(gòu)件高空擱置及工人的操作平臺；整體提升法則需多臺大型吊車同時起吊，需考慮起吊后鋼桁架的整體變形控制，還需考慮拱腳支座的強度；滑移安裝法需搭設(shè)滑移軌道支撐架，也需考慮鋼桁架的整體變形控制。這些吊裝方法材料消耗大，人力投資多，施工工序多，質(zhì)量控制困難，成本較高，安全風險也相對較大且現(xiàn)有技術(shù)或沒有采用卸荷裝置或采用簡單的木楔、鋼管卸荷裝置，現(xiàn)場分次打掉木楔、用氣割割掉鋼管，難以控制卸荷精度，不利于鋼桁架整體荷載緩慢、均衡地傳遞至拱腳及各個受力支座上。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題而提供一種超大跨度看臺屋蓋鋼桁架的吊裝施工方法。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

一種超大跨度體育場看臺屋蓋鋼桁架吊裝施工工法，包括如下步驟：

A施工準備工作

確定臨時支撐架的位置，將鋼桁架分段并在地面進行拼裝，確定各段吊裝順序、起吊重量、吊裝設(shè)備以及行走路線；

B臨時支撐架安裝

根據(jù)每個臨時支撐架所承受的主桁架荷載及安裝高度進行計算出臨時支撐架的截面尺寸及其桿件的截面尺寸并安裝，臨時支撐架頂端安裝卸荷支座；

C試吊

將鋼絲繩、卸扣與桁架上吊裝耳板進行連接，鋼絲繩拉直，調(diào)整鋼絲繩長度和角度，檢查鋼絲繩伸直受力情況、最重段抬吊情況；連接無誤后將桁架構(gòu)件吊起，靜置后測量桁架下?lián)霞案鞯觞c、端點變形情況，如此試驗三次，符合要求即可吊裝；

D自兩端向內(nèi)分段對稱吊裝桁架

單個半球形罩棚施工步驟為：從主桁架兩端向中間吊裝，同時吊裝相連的次桁架，次桁架一端連接在主桁架上，另一端連接在橫向的永久支座上；

E澆筑主桁架拱腳混凝土

主桁架兩端拱腳吊裝完成后根據(jù)設(shè)計要求調(diào)整拱腳角度并澆灌拱腳混凝土，待整個鋼桁架安裝完成和拱腳混凝土強度須達到設(shè)計要求值后，再進行卸荷工作；

F安裝檁條

次桁架安裝完畢后進行檁條安裝，根據(jù)設(shè)計圖相關(guān)節(jié)點先安裝檁托再安裝檁條；

G初步驗收、補刷防腐、防火涂料

檢查、核對各主次桁架拼裝正確，安裝焊縫無缺陷，檁條安裝整體坡度平順后， 進行補刷防腐、防火涂料；

H臨時支撐架卸荷

卸載順序采用所有支點同時分步卸載法，各支點每次卸荷支座的下落數(shù)據(jù)不同，拱腳處支點的卸荷支座下落數(shù)據(jù)最小，拱頂部支點卸荷支座下落數(shù)據(jù)最大，每次控制在10mm以內(nèi)，中部支點卸荷支座每次下落距離控制在5mm以內(nèi)；卸載時先解除卸荷支座的縱向水平限位擋板，變形結(jié)束后再進行豎向卸載；

J檢查驗收

根據(jù)設(shè)計要求以及焊接質(zhì)量驗收的相應(yīng)規(guī)范對各桿件和焊縫進行檢查驗收；

M、拆除臨時支撐架

拆除臨時支撐架時，先拆除卸荷設(shè)備，然后自上而下分段拆除臨時支撐架的架體。

進一步的，所述臨時支撐架的橫向?qū)挾葢?yīng)與其所支撐的主桁架下弦寬度相等，每個臨時支撐架頂部沿主桁架橫向設(shè)兩個所述卸荷支座并分別設(shè)在主桁架下弦鋼管的支撐點處。

進一步的，所述卸荷支座包括千斤頂或砂筒、剛性平臺、調(diào)平連接鋼板、縱向水平限位擋板、聚四氟乙烯板和上托板，千斤頂或砂筒的上、下端分別設(shè)置有上托板和聚四氟乙烯板，聚四氟乙烯板鋪放在剛性平臺上，上托板的上端與調(diào)平連接鋼板連接；縱向水平限位擋板設(shè)置在上托板的兩側(cè)且一端與剛性平臺連接。

進一步的，所述卸荷支座的剛性平臺固定在支撐架頂端，調(diào)平連接鋼板上部與主桁架下弦連接。

進一步的，在步驟H中進行變形監(jiān)測和應(yīng)力監(jiān)測；

變形監(jiān)測：為確保卸載過程的安全及實際卸載變形量與理論值的差別，在卸載時安排測量工作人員對結(jié)構(gòu)的卸載點進行全過程測量、記錄，及時根據(jù)實際變形量對卸載步驟和單元卸載量進行修正；

應(yīng)力監(jiān)測：對主桁架的應(yīng)力值進行監(jiān)測，應(yīng)變計分別布置于拱腳部位、跨中部位及各卸載點部位，拱腳處應(yīng)變計布置原則：為避免混凝土包裹對應(yīng)變計的影響，應(yīng)變計應(yīng)布置在距離混凝土基礎(chǔ)邊界線300mm處，拱腳部位分別設(shè)置3個監(jiān)測點；跨中處應(yīng)變計布置原則：為避免焊縫處應(yīng)力集中對應(yīng)變計的影響，應(yīng)變計應(yīng)布置在距離焊縫邊線500mm處；各監(jiān)測點實測與理論值相比，偏差不大于20%時進行卸載。

工藝原理：

根據(jù)吊裝重量及吊裝件長度先將大跨度鋼桁架分段并進行地面拼裝，再進行空中對接吊裝，可有效節(jié)約工期及降低安裝成本。

分段鋼桁架采用臨時支撐架進行臨時支撐，支撐架頂部的卸荷支座與鋼桁架焊接，由臨時支撐架承受已安裝主桁架的荷載，可確保鋼桁架的安裝安全，又比搭設(shè)滿堂安裝架大大節(jié)約成本。

所有鋼桁架及檁條安裝完畢后，進行臨時支撐架卸荷、拆除工作，卸荷時所有卸荷支座分步同時進行，緩慢下落，逐步卸掉桁架荷載，讓桁架拱腳及其他所有永久支座承重受力。

有益效果：

現(xiàn)有技術(shù)多為就地搭設(shè)滿堂支撐架進行空中拼裝或是在地面一次性拼裝完畢，整體采用多臺大型起重設(shè)備一次吊裝到位，不僅技術(shù)成本較高，且安全風險大，尤其是多臺大型起重設(shè)備吊裝要對桁架進行復雜、詳細地吊點受力分析及整體吊裝穩(wěn)定性分析，施工難度極易受現(xiàn)場條件限制而增大。本發(fā)明施工工法采用增設(shè)中間臨時支撐架方法，將拱形主桁架分解成為多段簡支梁受力形式，分段安裝，施工綜合風險小。

現(xiàn)有技術(shù)或沒有采用卸荷裝置或采用簡單的木楔、鋼管卸荷裝置，現(xiàn)場分次打掉木楔、用氣割割掉鋼管，難以控制卸荷精度，不利于鋼桁架整體荷載緩慢、均衡地傳遞至拱腳及各個受力支座上；本發(fā)明施工工法采用了臨時支撐架卸荷支座，可以對桁架的下落數(shù)據(jù)實現(xiàn)精準控制，分階段、有次序地均衡卸荷，使永久支座緩慢、均衡受荷，有利于鋼桁架保持整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性及安全性。

附圖說明

圖1為本發(fā)明超大跨度主鋼桁架安裝臨時支撐架布置圖；

圖2為本發(fā)明臨時支撐架裝置圖；

圖3為本發(fā)明中卸荷支座工作狀態(tài)示意圖；

圖4為本發(fā)明中卸荷支座橫向分布示意圖；

圖中，1-主桁架，2-卸荷支座，3-臨時支撐架，4-調(diào)平連接鋼板，5-上托板，6-縱向水平限位擋板，7-千斤頂或砂筒，8-聚四氟乙烯板，9-剛性平臺。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施例進一步闡述本發(fā)明：

實施例

一種超大跨度體育場看臺屋蓋鋼桁架吊裝施工工法，包括如下步驟：

A、施工準備工作

吊裝方案的編制、審批并對參數(shù)人員進行交底；確定臨時支撐架的位置，將鋼桁架分段并在地面進行組對拼裝，以便進行高空分段整體安裝；確定各段吊裝順序、起吊重量、吊裝設(shè)備的選擇及行走路線、安全保障措施；場地的平整、壓實處理，滿足大型吊車行走、吊裝要求；

B、臨時支撐架制作、安裝

(1)臨時支架采用圓管4管或大型角鋼格構(gòu)式支撐制作，標準節(jié)段長度為6m，支撐架的拼接安裝使用2臺100T汽車吊，每個標準段4管格構(gòu)式支撐在地面拼接成整體后進行安裝，之后拼接安裝下一段4管格構(gòu)式支撐。

（2）臨時支撐架基礎(chǔ)采用500mm厚三七灰土夯實，壓實系數(shù)不小于0.96，每邊寬出架體不少于2.5m；上做300mm厚不低于C25強度的鋼筋混凝土墊層，每邊寬出架體不少于2m；底座為50mm厚Q235B鋼板，每邊寬出架體不少于1m；基礎(chǔ)周邊做好排水措施。

（3）設(shè)置纜風繩，纜風繩采用多股鋼絲繩，支撐架四個角均設(shè)，與地面呈60°拉緊，根據(jù)高度及荷載、當?shù)仫L力情況計算豎向設(shè)置道數(shù)。

（4）臨時支撐架3頂部設(shè)置卸荷支座2，臨時支撐架3的橫向?qū)挾葢?yīng)與其所支撐的主桁架1下弦寬度相等，每個臨時支撐架3頂部沿主桁架1橫向設(shè)兩個卸荷支座2并分別設(shè)在主桁架1下弦鋼管的支撐點處。

卸荷支座2包括千斤頂或砂筒7、剛性平臺9、調(diào)平連接鋼板4、縱向水平限位擋板6、聚四氟乙烯板8和上托板5，千斤頂或砂筒7的上、下端分別設(shè)置有上托板5和聚四氟乙烯板8，聚四氟乙烯板8鋪放在剛性平臺9上，上托板5的上端與調(diào)平連接鋼板4焊接；縱向水平限位擋板6設(shè)置在上托板5的兩側(cè)且一端與剛性平臺9焊接；卸荷支座2的剛性平臺9固定在臨時支撐架3頂端，調(diào)平連接鋼板4上部與主桁架1下弦焊接。

C、試吊

將鋼絲繩、卸扣與桁架上吊裝耳板進行連接，鋼絲繩拉直，調(diào)整鋼絲繩長度和角度，檢查鋼絲繩伸直受力情況、最重段抬吊情況；連接無誤后將桁架構(gòu)件吊起，靜置10min后測量桁架下?lián)霞案鞯觞c、端點變形情況，如此試驗三次，符合要求即可吊裝。

D、自兩端分段對稱吊裝主桁架

大型體育場看臺屋蓋一般分為兩個獨立的半球形罩棚，施工順序先施工兩個半球形罩棚中的其中一個，之后再施工另外一個。單個半球形罩棚施工步驟為：先從主桁架兩端向中間吊裝，同時吊裝相連的次桁架，將其從兩端向中部劃分為A1、A2、B1、B2、C1、C2、D1、D2… …N若干區(qū)域，1區(qū)與2區(qū)對稱，N為最中部的單跨。結(jié)構(gòu)安裝組織流水施工，避免大型機械同時使用數(shù)量過多，勞動力過于集中，造成吊裝場地受限影響機械及人工效率，加大成本。

（1）為保證已安裝主桁架的穩(wěn)定性，須及時安裝與其相連的次桁架，次桁架一端連接在主桁架上，另一端連接在橫向的永久支座上。

（2）鋼桁架焊接接頭坡口處理

在吊裝之前對坡口角度和平直度進行檢查，接頭部位的坡口和附近內(nèi)外側(cè)表面20mm范圍內(nèi)進行打磨清理，直至露出金屬光澤；選用Q345qc鋼專用低氫型焊條，現(xiàn)場主要使用CO₂氣體保護焊為主。

（3）局部焊接順序

總的焊接順序由平面中心向四周擴展，采用結(jié)構(gòu)對稱、節(jié)點對稱、全方位對稱焊接；在同一節(jié)點處采用雙人對稱的焊接方法。

（4）弦桿的焊接

兩名焊工在相對位置、等速施焊，二遍離第一遍起弧50~100mm。

E、澆筑主桁架拱腳混凝土

主桁架兩端拱腳吊裝完成后根據(jù)設(shè)計要求調(diào)整拱腳角度并澆灌拱腳混凝土，待整個鋼桁架安裝完成且拱腳混凝土強度達到設(shè)計要求值后，再進行卸荷工作。

F、安裝檁條

次桁架安裝完畢后進行檁條安裝，根據(jù)設(shè)計圖相關(guān)節(jié)點先安裝檁托再安裝檁條。

G、初步驗收、補刷防腐（防火）涂料

檢查、核對各主次桁架拼裝正確，安裝焊縫無缺陷，檁條安裝整體坡度平順， 進行補刷防腐、防火涂料。

H、臨時支撐架卸荷

卸荷前先解除卸荷支座的縱向水平限位擋板，變形結(jié)束后再進行豎向卸載；卸載順序采用所有支點同時分步卸載法，共分5步，保證主體結(jié)構(gòu)和臨時支撐結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和位移的變化是緩慢的，不會引起動力因素或產(chǎn)生沖擊荷載，造成結(jié)構(gòu)的局部破壞；根據(jù)卸載分析計算，每步卸荷雖同時進行，但各支點千斤頂下落數(shù)據(jù)不同，近拱腳處的支點千斤頂下落數(shù)據(jù)最小，前4步（次）基本為零，拱頂部支點千斤頂下落數(shù)據(jù)最大，每步（次）控制在5～10mm，中部支點千斤頂每步（次）下落距離控制在5mm以內(nèi)；卸載時先解除縱向水平限位擋板，變形結(jié)束后再進行豎向卸載。

變形監(jiān)測：為確保卸載過程的安全及實際卸載變形量與理論值的差別，在卸載時安排測量工作人員對結(jié)構(gòu)的卸載點進行全過程測量、記錄，及時根據(jù)實際變形量對卸載步驟和單元卸載量進行修正。

應(yīng)力監(jiān)測：由于本工程跨度較大，為更真實的了解結(jié)構(gòu)在卸載過程中的內(nèi)力重分布狀態(tài)及該狀態(tài)是否符合設(shè)計意圖，在卸載過程中對主桁架的應(yīng)力值進行監(jiān)測，應(yīng)變計分別布置與拱腳部位、跨中部位及各卸載點部位，拱腳處應(yīng)變計布置原則：為避免混凝土包裹對應(yīng)變計的影響，應(yīng)變計應(yīng)布置在距離混凝土基礎(chǔ)邊界線300mm處。拱腳部位分別設(shè)置3個監(jiān)測點；跨中處應(yīng)變計布置原則：為避免焊縫處應(yīng)力集中對應(yīng)變計的影響，應(yīng)變計應(yīng)布置在距離焊縫邊線500mm處。各監(jiān)測點實測與理論值相比，當偏差大于20%時應(yīng)立即停止卸載，會同監(jiān)理、設(shè)計人員分析原因，待問題解決后方可繼續(xù)卸載。

I、檢查驗收

根據(jù)設(shè)計要求以及焊接質(zhì)量驗收的相應(yīng)規(guī)范對各桿件和焊縫進行檢查驗收。

G、拆除臨時支撐架

拆除臨時支撐架時，由吊車配合先拆除卸荷設(shè)備，然后自上而下分段拆除架體。

應(yīng)用實例：

某大型體育場建筑面積13650㎡，兩側(cè)看臺屋蓋為鋼桁架結(jié)構(gòu)，主桁架跨度258m，鋼材用量1200t，2016年2月開始吊裝，2016年4月所有桁架及檁條安裝完畢，采用本工法施工，工期短，成本低，安全高效，安裝質(zhì)量好。