大型鋼桁架梁現(xiàn)場制作吊裝技術(shù)探討

1、大型鋼桁架梁現(xiàn)場制作吊裝技術(shù)探討周建新、張乃彬（通州建總集團有限公司 226300）摘 要：本項目鋼結(jié)構(gòu)由四榀桁架梁組成鋼結(jié)構(gòu)連廊，桁架梁為超長、超寬、超重鋼結(jié)構(gòu)，無法實現(xiàn)成品運輸?shù)浆F(xiàn)場，考慮到半成品構(gòu)件會發(fā)生變形等原因，只能考慮車間加工構(gòu)件，散件運輸?shù)浆F(xiàn)場后進行拼接的工藝來實現(xiàn)成形、吊裝。關(guān)鍵詞：大型鋼桁架梁 胎架 胎架式拼裝 雙臺機吊裝1.工程概況本工程由兩部分組成，分別是鋼柱和鋼桁架，其中鋼柱和柱間的連系梁部分已經(jīng)安裝完成，余下鋼桁架部分的基本情況如下： 連廊共有四榀，上下弦均為400*400*30 BOX截面方鋼管，腹桿采用350*350*22 BOX截面方鋼管，其中兩榀規(guī)格形號相同，

2、長度分別為62.213m、59.4m，重量分別達到74.508噸、71.987噸，高度為5.45m。其模型如下圖1。圖1 鋼結(jié)構(gòu)連廊模型2.施工思路2.1鋼結(jié)構(gòu)現(xiàn)場施工流程總述 總體思路。（1）施工總體思路為“散件加工、打包運輸、現(xiàn)場胎架制作、現(xiàn)場拼裝、先主后次、區(qū)域吊裝”（2）本著先主后次的吊裝順序，即：安裝上下弦桿安裝腹桿吊裝主桁架屋面支撐和鋼桁架等構(gòu)件?？紤]分區(qū)施工以避免大吊機與拼裝胎架沖突。（3）工廠提前將現(xiàn)場所需構(gòu)件制作完畢，組織運輸提前將構(gòu)件運到現(xiàn)場并擺放在合適的位置，安裝班組根據(jù)詳圖要求，仔細核對規(guī)格、型號、數(shù)量等。（4）胎架現(xiàn)場制作，采用H250*125*6*9做找平型鋼及H1

3、50*100*6*9 型鋼做支撐骨架及A89*4無縫鋼管做連系支撐，配12#槽鋼做定位板架設(shè)上下弦，定位板在焊接時預(yù)先根據(jù)設(shè)計要求起拱定位。（5）在地面上鋼桁架的正下方分兩次將四片鋼桁架拼裝完成后，直接采用兩臺同型號120T汽車吊同時起吊安放在鋼柱上的臨時牛腿上，將鋼桁架與鋼柱焊接，完成鋼桁架的制作和安裝全過程。2.2現(xiàn)場施工優(yōu)點：（1）最大限度地避免了鋼桁架的轉(zhuǎn)運和移動。由于是在需要安裝位置的正下方，因而拼裝好的鋼桁架無需移動，僅是正身然后垂直起吊就可以了。由于鋼桁架的自身特點，桁架平面內(nèi)的剛性非常好，而在平面外則顯的比較柔。因此對于長度59.4米，高度5.45米，重量達70余噸的鋼桁架，想

4、要翻身都不是一件十分容易的事。（2）由于桁架是在胎架上工廠化制作，使制作的精度和質(zhì)量都得到了保證。在胎架制作完成之后，就對其標高和尺寸進行測量和控制。待桁架的上、下弦制作完畢、腹桿定位之前還有一次對于桁架的外形尺寸控制。通過這兩次外形測量，完全可以保證鋼桁架的精度。（3）胎架的主骨架是三角形，這很好地解決了拼裝時鋼桁架的穩(wěn)定性問題。經(jīng)過計算，無論在桁架制作還是在單榀桁架吊裝時，無需進行加固，胎架的穩(wěn)定性都是得到滿足的。（4）制作和安裝胎架時則根據(jù)不同的鋼桁架，選擇在不同的位置，使胎架得以重復(fù)利用，從而縮短了工期，節(jié)省了材料。（5）工人進行各種操作時，均是以地面工作為主，這樣的工作效率比較高、工

5、作質(zhì)量有保證，而且安全。3.現(xiàn)場施工方法3.1施工流程事先確定吊車的行走路線和臨時施工胎架的準確位置，進行場地的平整和局部加固工作。然后在地上放出胎架的定位軸線，用H型鋼、角鋼、鋼管等做成施工胎架，并在胎架上彈出桁架的定位軸線，同時將場地內(nèi)用工字鋼墊平，準備好原材料的合理放置。3.1.1地面平整在鋼結(jié)構(gòu)施工區(qū)域進行地在平整，利用施工區(qū)間臨時道路作為地平最高點，作為桁架梁中心點，在兩側(cè)土基上回填石子進行碾壓，使碾壓面與臨時道路面在同一標高，根據(jù)加工圖進行現(xiàn)場放線、抄平、放樣。3.1.2胎架制作胎架按加工圖施工（鋼桁架梁制作時胎架的穩(wěn)定性采用同濟大學(xué)3D3S軟件進行驗算）（1）胎架分為四組，每組1

6、2米長，一字排開，胎架與胎架之間采用角鋼、無縫鋼管連接成一整體。如圖2圖2 四組胎架一字排開a、每組胎架下面用兩根12米長H250*125*6*9型鋼作找平用形鋼，在找平型鋼鋪設(shè)前對地面抄平，鋪放就位后再次對型鋼抄平。如圖3 圖3 胎架找平H型鋼b、用兩根5.8米長及一根4米長的H150*100*6*9型鋼焊接成三角形支撐架，在三角形支撐架中間位置采用A89*4無縫鋼管再作豎向加強 支撐。如圖4圖4 胎架三角支撐c、四片焊接完成后，分別在找平型鋼的兩端及二側(cè)三分之一位置豎立，每組胎架共四片。胎架豎向三角形支撐架體安裝時，采用汽車吊配合吊裝，把三角支撐豎立在型鋼基礎(chǔ)上，如圖5 圖5 三角形支撐架

7、就位d、在三角形支撐架安裝完成后，分別在支撐架頂部及中間采用A89*4無縫鋼管連系拉接，使豎向支撐架形成一個整體。如圖6 圖6 支撐架連系支撐安裝e、三角支撐架、連系支撐制作安裝完成后，重新抄測標高，焊接上下弦定位板。根據(jù)規(guī)范及設(shè)計要求，鋼桁架采用預(yù)起拱，最大起拱值按照主桁架跨度的0.5/1000進行起拱，其他位置起拱值按照直線原則取得。為了避免現(xiàn)場安裝精度保證困難，在加工圖設(shè)計時采用計算機三維空間放樣，按照放樣圖及現(xiàn)場實際相結(jié)合的方工焊接上下弦定位板。胎架制作好之后，將下部墊平墊實。如圖7（圖七）安裝完成的胎架圖7胎架制作好后的，將下部墊平墊實3.1.3拼裝鋼結(jié)構(gòu)桁架梁（1）桁架梁的上下弦由

8、車間分段加工而成，將加工廠里制作好的鋼桁架運到附近，拆開包裝，按加工圖的要求進行規(guī)格和長度的復(fù)核。在鋼柱施工牛腿上彈出鋼桁架的中心線和外輪廓線，精確測量出每榀鋼桁架上、下弦軸線間的距離，預(yù)留出梁柱焊接的收縮量，按照詳圖的要求，開始進行桁架的拼裝。精確將第二榀鋼桁架與第一榀在跨度、長度、規(guī)格上完全一致，僅僅是連接板的數(shù)量和方位稍有不同，在拼裝定位時，要嚴格按照加工車間的構(gòu)件編號進行拼裝。（2）桁架梁拼裝時，先拼裝上弦桿，然后拼裝下弦桿，最后是腹桿。依照定位軸線，將弦桿在胎架上一字擺放到位，復(fù)核總長度是否與柱間的跨度一致。然后就開始弦桿的對接工作。弦桿間的對接焊縫一律按一級焊縫施工。上弦對接完成后

9、，同樣的方法進行下弦桿的對接。上、下弦桿焊接完成后，才能開始腹桿的工作。對于腹桿，要先定位，后焊接。先在上弦桿的下側(cè)和下弦桿的上側(cè)彈出弦桿的中線，并繪出腹桿的外圍控制線，用汽車起重機將腹桿吊起，等腹桿上下口均準確到達控制線內(nèi)時，這一根腹桿定位完成。腹桿定位工作應(yīng)順序進行，不可以間斷定位。整榀桁架的腹桿定位完成后，復(fù)核鋼桁架的外形尺寸，準確無誤后，才能施焊。腹桿間及腹桿與弦桿間的焊縫為角焊縫。鋼桁架全部焊接完成并檢驗合格后，對于焊口及時補刷環(huán)氧富鋅底漆和云鐵中間漆。組織測量人員在構(gòu)件上標注定位線、中心線、標高基準線等，為下一步的吊裝工作做好準備。第二榀鋼桁架與第一榀穿插同步進行。待第二榀鋼桁架焊

10、接完成后，同樣將標出定位線、中心線和標高基準線，等待吊裝。（3）拼裝桁架梁時注意事項：a、對接時不可以在同一個節(jié)間，上弦和下弦需錯開，以保證其良好的受力性能。b、復(fù)核柱間尺寸，留出焊接收縮量，保證鋼桁架裝配長度。c、測量工作緊緊跟上，確保安裝工作的外形裝配尺寸。由于是在施工平臺上直接成形到位，并沒有可以調(diào)節(jié)的余地，因此要求裝配時對尺寸嚴格把握，控制務(wù)必精確。d、焊縫檢測工作步步跟隨，完成一道焊縫，檢測一道焊縫。對于焊接質(zhì)量真正做到心中有數(shù)，質(zhì)量可控，發(fā)現(xiàn)問題，及時查找原因，確保焊接質(zhì)量。e、在每次拼裝之前均應(yīng)對胎架進行測量復(fù)測，并且當桁架上架后應(yīng)以桁架標高實測數(shù)據(jù)為依據(jù)，對桁架進行調(diào)整。3.1

11、.4拼、吊裝工作（1）拼、吊裝流程 a、第一次拼吊裝59.4米處兩榀垂直方向的桁架梁，如圖8b、第二次拼吊裝62.2米處兩榀斜方向的桁架梁。如圖9圖8 垂直方向桁架梁 圖9 斜方向桁架梁 （2）吊裝前的準備工作a、提前與吊裝公司進行會商，并踏勘現(xiàn)場，檢查吊車行走路線，使吊裝工作人員熟悉現(xiàn)場工作情況。b、將鋼桁架周圍吊車行走區(qū)域回填夯實。c、拼接安裝過程的主要控制工序為鋼桁架的外形尺寸和焊縫的質(zhì)量控制。d、在鋼柱周圍搭設(shè)腳手架施工平臺，腳手架搭設(shè)時考慮到桁架就位，伸出距離盡量減小，能在操作平臺操作就行。e、根據(jù)設(shè)計圖紙要求，實測出安裝軸線、標高線位置，并根據(jù)定位線焊接臨時擱置牛腿，便于鋼桁架就位

12、。f、吊裝前，組織所有參與工作人員分工，明確工作程序，人員安排，要做到每一個人員都清楚自己的職責(zé)。g、落實吊裝當天現(xiàn)場電力供應(yīng)、天氣情況，檢查機械設(shè)備工作情況。（3）鋼桁架梁吊裝安裝的順序為：先從垂直方向外側(cè)開始，依次安裝，兩榀鋼桁架完成后，開始安裝它們之間的次梁，使其盡快形成一個整體。接著安裝兩榀斜桁架，同樣裝好桁架后就安裝次梁。最后安裝其連系梁。a、垂直方向兩榀鋼桁架分別拼裝、檢測、測量完成之后，就準備開始吊裝。b、汽車起重機的選型，最大鋼桁架長度62米，重量75噸，構(gòu)件高度5.45米，吊車站位處標高+0.000，構(gòu)件安裝高度+16.000，工作半徑7米，擬采用兩臺起重量相同的起重機抬吊。

13、起重機起重高度H=h1+h2+h3+h4=10.45+0.5+5.05+4.6=20.6米。（h1：安裝支座表面高度。h2：安裝間隙。h3：綁扎點至構(gòu)件吊起后底面的距離。h4：吊索高度。）查中聯(lián)重科浦沅100T起重性能表，臂長L=26.4m，工作半徑為7m時，單機起重量為43t，雙機起重量為86噸>構(gòu)件重量75噸+吊鉤重量0.5噸，可以滿足要求?？紤]到動荷載及不可遇見的因素吊裝采用兩臺120T汽車式起重機c、吊裝先安裝的是垂直方向外側(cè)鋼桁架。根據(jù)施工現(xiàn)場實際情況及桁架梁總重量，選用兩臺120T相同型號的汽車起重機，雙抬吊的吊裝方法施工。汽車起重機開到指定位置，（汽車吊大臂位于桁架兩側(cè)各四

14、分之一位置就位如圖10）先試吊并經(jīng)現(xiàn)場指揮確認后，將總長59.4米的鋼桁架緩緩吊起，檢查各吊點、汽車起重機的平穩(wěn)度，無隱患后繼續(xù)起吊，每根鋼柱安排兩名工人，到施工平臺上協(xié)助鋼桁架準確就位。桁架梁起吊到指定高度后停穩(wěn)，緩慢的向一側(cè)偏移，桁架的一頭偏開操作平臺腳手架，然后另一頭緩慢伸入腳手架中，平形移至另一側(cè)，使桁架插入鋼柱之間，兩側(cè)上弦桿軸線與鋼柱軸線統(tǒng)一后，即將鋼柱落下，放在臨時牛腿上，由操作工人在平臺上，微調(diào)鋼桁架豎直方向的偏差，使下弦梁柱軸線統(tǒng)一。工人開始梁柱焊接作業(yè)。用另一臺50T吊車在跨中保持鋼桁架側(cè)向穩(wěn)定，直到將兩榀鋼桁架間的次梁連接完成才能松下。第一榀鋼桁架焊接完成后，兩臺120T

15、吊車松下并調(diào)整站位，同樣的方法將另一榀桁架吊起并定位、焊接。等焊接完成后，松下一臺120T吊車，開始次梁的安裝。以使兩榀鋼梁盡快形成一個整體工作的空間結(jié)構(gòu)體系。斜方向兩榀鋼梁的拼裝工作與此相同，不復(fù)贅述。圖10 雙臺機起吊桁架梁d、其它鋼桁架的安裝待主鋼桁架焊接完成，并且次鋼桁架安裝基本完成后，才可以進行外挑鋼桁架的安裝。次鋼桁架的種類多，長短不一。在地面上，先要根據(jù)加工圖仔細核對編號，并標出鋼桁架的中心線。待安裝的位置同樣要清晰地標出中心線，安裝時，用25T吊車將鋼桁架從地面上吊起，先調(diào)整，后定位。有部分鋼桁架是栓焊連接的，先將高強螺栓擰緊，然后焊接連接板。對于沒有螺栓連接的，需調(diào)整鋼桁架橫

16、向水平、縱向垂直后，方可施焊。）e、鋼桁架及次鋼桁架安裝完畢之后，用兩臺25T起重機，安裝外圍次鋼桁架，由于鋼桁架長度都相差不大，但各有不同，注意編號和鋼桁架到位后的方向、垂直度。4.制作安裝過程注意事項（1）場地平整著重對軟基礎(chǔ)加固碾壓，使其能達到承載求。胎架找平H型鋼鋪設(shè)后進行水準儀測平，進行標高調(diào)整，型鋼上標高必須在同一水平線上。胎架豎向支撐安裝時必須拉通線，使其軸線在同位置。（2）按加工圖編號仔細核對構(gòu)件，確定安裝位置，拼裝時由先上弦、后下弦再腹桿的步驟進行安裝就位，拼裝過程中根據(jù)荷載的加大隨時檢測胎架的平穩(wěn)情況。（3）全部就位后進行焊接，拼裝焊接時注意外圍環(huán)境影響，陰雨天、大風(fēng)天氣不得焊接。（4）吊裝前的定位要精確，采用經(jīng)緯儀、水準儀、測距儀進行精確定位，在鋼柱上用紅色油漆做桁架梁上下弦的軸線標示，再做上下弦的外框標示，然后根據(jù)外框線焊接臨時牛腿板。（5）吊裝過程使用的汽車起重機要經(jīng)過嚴格的計算，保證安全，桁架起吊時先要低空試吊，檢查無隱患后再進行起吊，起裝過程中施工人員保證安全距離。（6）吊裝過程中設(shè)置控制定向繩索并由專人負責(zé)，并相互配合，專心一致，避免碰撞。吊裝過程切忌用力過猛而造成鋼梁大幅晃動，造成汽車起重機和桁架失衡。（7）安裝過程中的螺栓、鋼釬、鈑手等要放在工具包帶攜帶，不得空中拋物。（8）登高作業(yè)人員必須系好安全帶，作業(yè)下嚴禁人員走動或停留，施