屋面鋼桁架施工技術經(jīng)典

宴會廳屋面鋼桁架施工技術［摘要］通過對青島某大飯店二期擴建工程宴會廳屋面鋼桁架的施工技術闡述，闡明了連續(xù)多跨的鋼桁架的進場、安裝、吊裝及施工難點。［關鍵詞］宴會廳屋面鋼桁架；鋼桁架進場、安裝；桁架吊裝青島某大飯店二期擴建工程位于青島市***********路，處于青島市繁華地段。本工程由青島某大飯店有限公司投資興建，青島***設計事務所設計，****工業(yè)設備安裝有限責任公司施工。宴會廳屋面由19榀35.05米跨度的鋼桁架組成，桁架下弦底標高為15.242米，上弦頂標高為17.70米，設計中心起拱高度為45mm。上、下弦材料為H458*417*30*50，上、下弦之間由H型鋼H350*350*12*19連接，主桁架材質(zhì)為Q345B。桁架與桁架之間的聯(lián)系梁H250*255*14*14螺栓連接后，再焊接。上、下弦水平位置設有∠125*12角鋼斜支撐，材質(zhì)均為Q235B。單榀桁架重為38.61噸，總工程量約900噸桁架的兩端分別支撐在（1/1）與(1/6)軸線的混凝土柱與梁上，中間未設支撐柱，桁架底部距二層樓板高度為10.292米，使之結構更為空曠。宴會廳鋼桁架由馬鋼股份有限公司鋼結構分公司制作，為減少現(xiàn)場拼接點和確保安裝質(zhì)量，每榀桁架均分為三段制作、運輸，編號分別為a、b、c。制作的構件在出廠前必須試拼裝至35.05m整長，以保證構件在運往施工現(xiàn)場能順利拼接。桁架的整體拼裝示意圖見圖1。圖1桁架整體拼裝示意圖桁架a、b、c段長度分別為：11.763、11.763、11.515米，重13.505T、13.505T、11.6T，每榀桁架總重約38.61噸。1.施工主要程序施工準備→材料進場檢驗→地腳螺栓預留、預埋→構件安裝→焊接→無損探傷→防腐、防火→交工驗收2.鋼桁架的進場、安裝2.1桁架的進場鋼桁架的運輸車輛沿一期某北側(cè)消防車道運至施工現(xiàn)場。R軸線北側(cè)及3軸線東側(cè)±0.00米以下土方需進行回填，回填時泥土分層夯實。經(jīng)測試，夯實后的地面最大承載力為100KPa。材料進場后，3軸線東側(cè)?？恳惠v50噸汽車吊，構件直接吊至二層(1/1)-(3)/(P)-(R)軸樓板上。見圖2.1。圖2.1構件進場示意圖吊車起吊時，當主臂長18.05米，旋轉(zhuǎn)半徑在6.5米范圍內(nèi)，方可將桁架吊至二層樓板上。根據(jù)50T汽車吊性能表查得當臂長18.05米，工作副度6.5米時，可安全起吊20T的重物，故起吊最重13.505噸的桁架時，使用50T汽車吊，滿足吊車的性能要求。2.2桁架安裝流程每一榀桁架分三段來制作，安裝完成后平面布局圖見圖2.2。桁架的安裝順序由兩邊向中間，既1a→1b→1c→2a→2b→2c→…→8a→8b→8c→19a→19b→19c→18a→18b→18c→…10a→10b→10c→9a→9b→9c。圖2.2桁架平面布局圖2.3移動工具的制作桁架吊至二層(1/1)-(3)/(P)-(R)軸樓板后，平移所采用的移動工具見圖2.3。移動工具由φ48鋼管制成。長13米，寬3.5米范圍內(nèi)鋼管均布，鋼管上方放置兩根I18工字鋼，桁架放在工字鋼上。移動過程中，桁架作用于樓板的荷載均勻分布。拖車本身自重1噸。每榀桁架的三段依次拖至吊裝位置處就位。圖2.3移動工具示意圖2.4桁架平移示意圖桁架沿圖2.4所示路線在二層樓面移動就位。就位后，桁架與二層混凝土梁接觸處，用100mm*100mm木方墊起。圖2.4桁架移位示意圖3.鋼桁架的吊裝3.1吊裝方案的確定宴會廳主桁架共有19榀，跨度均為35.05m，單榀桁架重達38.61t。對于大跨度桁架的吊裝分為整體吊裝和分段吊裝法。首先考慮使用大型機械整體吊裝的方法，但由于現(xiàn)場場地受限，宴會廳東側(cè)與一期相連，西側(cè)和南側(cè)分別為1#、2#塔樓，大型吊車無法就位，采用吊車吊裝的方法被取消。后來根據(jù)現(xiàn)場實際情況，采用人字拔桿作為吊具進行吊裝。采用人字拔桿吊裝，在最初有兩套施工方案。第一，準備在R軸線以北，消防車道位置停放兩臺50T汽車吊，將構件吊在二層樓板后，在二層樓板Q-R軸線的區(qū)域制作一個拼裝平臺，完成三段桁架的組裝。然后在Q軸線的混凝土梁上支撐兩副人字拔桿，用抬吊的方法將整榀桁架吊至梁頂。每吊上兩榀桁架，用聯(lián)系梁連接，形成相對穩(wěn)定的結構，在梁頂上進行平移。經(jīng)過討論，認為此種吊裝方法弊端如下：=1\*GB3①使用兩副人字拔桿吊裝，卷揚機卷動鋼絲繩的速度難以控制，無法保證桁架的平穩(wěn)性。=2\*GB3②兩榀桁架重量接近80噸，在梁頂移動時安全系數(shù)大大降低。=3\*GB3③吊車在已建結構上起吊，無法保證其安全性。最終我方將此方案也排除。第二，多番討論之后，從保證吊裝安全可靠的角度考慮，最終采用分段吊裝的方法。在二層搭設兩個支撐平臺支撐在拼接口的位置處，用人字拔桿分段將桁架吊裝，在高空對桁架進行焊接組對。3.2支撐平臺桁架在高空組對時，需在桁架下弦拼接接口兩側(cè)用兩根鋼管支撐住，兩根鋼管外邊緣的間距為1米，下口間距為2米，鋼管中間用φ76*4無縫鋼管做三角支撐。為了使支撐架更加穩(wěn)定，可將相鄰兩榀桁架的支撐連接，搭設一平臺。本次吊裝共搭設兩組平臺，每組平臺由四根φ219*6焊接鋼管制成。平臺頂部寬1米，長3.5米。在頂部平臺兩端各有1*1米25mm厚鋼板。經(jīng)過計算，支撐架高度為10.1米。拼裝時，在平臺上放置兩臺10噸千斤頂，桁架吊裝就位后，先用千斤頂頂住桁架，在三層夾層用水準儀測量，用千斤頂調(diào)節(jié)桁架的高度，使桁架兩端與中間起拱在45mm。標高調(diào)節(jié)好后，用30mm厚鋼板豎放將桁架支撐住，鋼板中間凹下50mm，寬420mm，使桁架下弦卡于此處。兩塊鋼板理論高度分別為183.5mm和186mm，遇到樓板不平整等因素，鋼板的高度根據(jù)測量后的實際尺寸下料。支撐好后焊接在平臺上方的鋼板上且兩側(cè)用加勁肋固定在支撐平臺上。支撐平臺沿桁架方向（既平臺寬度方向）的中心線，距(1/1)、(1/6)軸線距離為13.563米。拼裝平臺示意圖見圖3.2。圖3.2拼裝平臺示意圖3.3拼裝平臺平面布置圖桁架在安裝過程中，支撐平臺始終在(1/7)-(1/8)與(1/8)-(1/9)軸線之間移動。支撐平臺四根鋼管根部各焊接一牛腿，牛腿放置在6米長的H250*255*14*14的H型鋼上，H型鋼橫跨在二層混凝土梁上，與梁接觸的位置H型鋼下方鋪設600*600的鋼板。使平臺及桁架的重量分布在梁上。在吊裝時，支撐平臺下方受力的混凝土梁用4根φ48腳手架管支撐在一層樓板上，以提高二層梁的受力富裕值，見圖3.3。圖3.3拼裝平臺平面布置圖3.4吊具的選用本次吊裝共采用兩副人字拔桿，高度為15米，拔桿的每條支腿均由3m*5規(guī)格為φ219mm*10mm無縫鋼管制作而成，鋼管與鋼管之間采用10.9S高強度螺栓法蘭連接。滑輪采用15噸3門滑輪組、跑繩用24mm*6*37絲，鋼絲繩穿滑輪組三三走六連到一臺5噸卷揚機上起吊。人字拔桿背側(cè)主纜風繩的兩端為兩根φ19.5mm鋼絲繩，中間通過兩個5噸滑輪組，三三跑六連到一臺2噸卷揚機上，作為人字拔桿變幅及桁架就位，前纜風繩采用φ17.5mm鋼絲繩（見圖3.4）。圖3.4人字拔桿示意圖3.5人字拔桿支撐點的選擇吊裝時，人字拔桿根部均支撐在混凝土梁的位置上。梁頂與人字拔桿接觸位置處用1m*1m厚30mm鋼板墊起，見圖3.5。人字拔桿支撐點下方混凝土梁的位置處，采用兩根φ48mm腳手架管支撐一層樓板上，以提高二層梁的受力富裕值，鋼管間距為1米。圖3.5人字拔桿平面布置圖3.6桁架的綁扎每段桁架各取四個吊點，分別綁扎在桁架上弦H型鋼節(jié)點處，構件棱角用弧形鋼板護角，保護鋼絲繩。桁架綁扎示意圖見圖3.6。圖3.6桁架綁扎示意圖3.7卷揚機的平面布置吊裝桁架共使用兩臺5噸卷揚機，分別固定在P軸線處的混凝土柱處，見圖3.7。圖3.7卷揚機平面布置圖3.8人字拔桿的固定宴會廳共有19榀屋面桁架，吊裝第1-8榀、13-19榀時與吊裝第9-12榀時，人字拔桿的固定方式不同，見圖3.8。圖3.8人字拔桿固定示意圖3.9桁架的起吊桁架兩端下弦各系一根20米長的拉繩，以便控制桁架的平穩(wěn)。在正式起吊前先進行試吊，將桁架吊至離地面100mm左右高度，停留約10min，對索具、人字拔桿及底座等進行全面檢查，確認各部位情況正常后方可起吊，卷揚機司機根據(jù)指揮的命令，控制桁架均速、緩慢上升。見圖。圖起吊前人字拔桿示意圖桁架起吊至標高9.00米處，躲開三層混凝土梁需旋轉(zhuǎn)桁架，見圖。圖桁架吊至標高9.00米時旋轉(zhuǎn)示意圖每榀桁架先安裝兩端部分，即a、b段，然后安裝c段。由于中間一段桁架的下弦長度小于上弦長度，吊裝前在中間段上弦兩端分別焊接兩塊擋板，擋板規(guī)格為-20*100*200，使其安裝就位時能夠卡于a、b段桁架的上弦上，起固定做用。如圖。圖擋板示意圖3.10桁架起拱的控制A點、D點桁架下弦底標高設計值為15.242米，B點、C點下弦底標高經(jīng)計算為15.275米。在三層夾層架用水準儀測量，調(diào)節(jié)桁架下方的10噸千斤頂，用水準儀觀察，直至桁架下弦兩端高度與屋脊處下弦的高度差為45mm時，既保證桁架起拱45mm，在桁架下方用30mm鋼板支撐。。3.11桁架的固定第1榀桁架就位后，桁架與KL56間的聯(lián)系梁SB3用螺栓連接，暫不焊接。桁架北側(cè)的三根纜風繩固定在相對應T軸線二層的混凝土梁上，桁架南側(cè)三根纜風繩，分別固定在三層夾層混凝土柱KZ25、KZ26和KZ27a上，待桁架安裝偏差調(diào)節(jié)至規(guī)范允許偏差之內(nèi)后，桁架兩端地腳螺栓擰緊，鋼絲繩拉緊。第2榀桁架就位后，與第一榀桁架間聯(lián)系梁SB3連接，形成穩(wěn)定結構。第3-8榀依此類推。固定示意圖見圖。圖第1-8榀桁架就位后加固處理第19桁架安裝時，由于靠近宴會廳北側(cè)，與剪力墻緊挨，支撐平臺只能靠近墻邊，然后在平臺與剪力墻上方搭設一H型鋼，上方鋪設鋼板來支撐桁架。見圖。圖第19榀桁架安裝示意圖第18-9榀的桁架安裝方法與第2榀-第8榀相同，桁架與桁架間聯(lián)系梁SB3連接后，形成穩(wěn)定結構。3.12聯(lián)系梁的安裝每兩榀桁架吊裝完成后，在桁架上弦固定一臺自制的定滑輪工具，工具固定在桁架上冀緣。在二層樓板多人牽引麻繩將桁架間的連系梁吊起，并用螺栓固定。3.13支撐平臺的拆除主桁架的焊縫焊接完畢焊傷合格后，焊縫兩側(cè)各用10T斤頂頂起少許，使桁架與下方的墊板出再間隙，些時將支撐桁架的鋼板取下，再撤出千斤頂，方可移動支撐平臺。3.14人字拔桿的移位移位時，人字拔桿頂端和根部分別用鋼絲繩系住，拔桿下方鋪設20mm厚鋼板，固定人字拔桿的導鏈松開少許，人工用撬棍使人字拔桿在鋼板上沿梁的方向移動，使人字拔桿緩慢移動到下一吊裝位置。每移動一次人字拔桿后，檢查人字拔桿的高強螺栓，對已松動的螺栓重新緊固，必要時更換新的高強螺栓。檢查起吊的鋼絲繩及滑輪，如發(fā)現(xiàn)鋼絲繩有破損嚴禁使用，且更換新的鋼絲繩。將吊具檢查完畢后，方可進行下一次的吊裝。3.15支撐平臺的移位支撐平臺移動方向相反的一側(cè)，用導鏈固定在J軸的混凝土梁上，使用人字拔桿將平臺吊起，慢慢松開倒鏈，使平臺在鋼板上移動至需就位的位置，人工使用撬棍輔助平臺的移動。4.焊接、防腐、防火4.1焊接焊接的質(zhì)量必須符合《鋼結構工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》中的規(guī)定，焊縫必須經(jīng)過超聲波探傷方法進行檢測。4.2防腐防腐必須符合《建筑防腐蝕工程施工及驗收規(guī)范》的要求4.3防火防火必須符合《鋼結構防火涂料應用技術規(guī)范》的要求5.施工主要難點及解決辦法（1）桁架的移位在二層樓板進行，移位時，桁架與樓板間加大接觸面積，以減少對樓板的荷載。將混凝土梁的位置在樓板上放線，堆放桁架時，用枕木墊起，支撐在梁的位置上。（2）桁架吊裝時，人字拔桿對樓板的集中荷載較大，故拔桿的支撐點選在混凝土梁上，拔桿根部也樓面接觸位置鋪設鋼板，且在二層梁底搭設腳手架支撐。（3）單榀桁架自重太大，整榀桁架吊裝難以控制，深化設計時分為三段制作，現(xiàn)場三段分別吊裝，在高空進行組對。（4）高空組對相對于地面組對難度大，根據(jù)桁架下弦接口的位置在樓面進行定位放線，制作兩個支撐平臺支撐在下弦接口處，在高空