特大型空間鋼結(jié)構(gòu)跨內(nèi)吊裝施工技術(shù)總結(jié)

***69m×120m跨度鋼結(jié)構(gòu)工程安裝技術(shù)[摘要]本文介紹大型吊裝機械進入復雜設(shè)備基礎(chǔ)地坑內(nèi)成功實現(xiàn)69m×120m跨度特大型空間鋼結(jié)構(gòu)跨內(nèi)吊裝施工技術(shù)，供類似工程參考。

[關(guān)鍵詞]特大型廠房鋼結(jié)構(gòu)安裝技術(shù)

1．工程概況

本文介紹的69m×120m跨度特大型廠房鋼結(jié)構(gòu)工程，位于***股份有限公司新建的寬中厚板（卷）工程精整區(qū)標段冷床跨(見圖1)。該冷床設(shè)備生產(chǎn)工藝平面尺寸屬國內(nèi)最大，室內(nèi)布置二臺10噸多支點懸掛起重機（每臺起重機跨度為55m、五個懸掛支點、軌面標高18m），屋蓋系統(tǒng)為上承式梯形鋼屋架、橫向天窗架、蜂窩梁檁條體系。主要構(gòu)件有：17根鋼柱，9榀鋼屋架（其中7榀鋼屋架跨度為69m，單件最大重量為46噸），四排橫向天窗架，1榀60m鋼托架（單件重量76噸），以及蜂窩梁和水平支撐系桿等，鋼結(jié)構(gòu)總重量1400噸。

2．工程特點

2.1該工程廠房跨度大、構(gòu)件重、外形尺寸大；廠房柱基礎(chǔ)與室內(nèi)大型設(shè)備基礎(chǔ)為聯(lián)體形式，施工現(xiàn)場不具備鋼結(jié)構(gòu)工程在室內(nèi)大型設(shè)備基礎(chǔ)開挖前先吊裝的施工條件；廠房內(nèi)冷床設(shè)備基礎(chǔ)底板上混凝土輥道支墩分布多（約800個）、標高變化大（從±0至-4.18m不等）、吊裝過程中還需要保護設(shè)備基礎(chǔ)地腳螺栓近三千套，對吊車行走作業(yè)和大型鋼構(gòu)件現(xiàn)場預拼裝存在著較大困難；冷床設(shè)備基礎(chǔ)底板上預留的輥道支墩豎向插筋，影響履帶吊車行走；主體結(jié)構(gòu)安裝精度比常規(guī)廠房鋼結(jié)構(gòu)安裝精度要求更高。69m大跨度鋼屋架下部設(shè)計沿縱向120m長度范圍分別布置二臺10噸多支點懸掛起重機（單臺起重機跨度為55m），每臺起重機有五個懸掛支點，分別固定在五榀鋼屋架下弦底部，該五榀鋼屋架下弦相當于五根行車軌道，必須保證水平面標高，否則懸掛起重機的五個支點就無法同步運行。這對大跨度鋼屋架制作起拱高度和構(gòu)件安裝后下?lián)细叨阮A控提出了更高的要求。

3．關(guān)鍵性技術(shù)問題的解決

3.1設(shè)備基礎(chǔ)底板上預留豎向插筋如何處理

跨內(nèi)吊裝作業(yè)履帶吊車行走路線范圍內(nèi)，冷床設(shè)備基礎(chǔ)底板上（標高-4.18m）預留的輥道支墩豎向插筋約5000根（鋼筋直徑d=22mm、實際外露長度2459mm），屬Ⅲ級熱軋帶肋鋼筋HRB400，為了保證履帶吊車行走需要，設(shè)備基礎(chǔ)底板上預留的豎向插筋外露長度不得大于600mm，即對現(xiàn)有設(shè)備基礎(chǔ)底板上預留的豎向插筋必須進行處理。

根據(jù)現(xiàn)行設(shè)計和施工規(guī)范對鋼筋接頭方式的技術(shù)要求，該鋼筋混凝土短柱存在動荷載作用，不宜采用焊接接頭方式，當采用機械連接接頭時縱向受力鋼筋接頭面積不應(yīng)超過50%，機械連接接頭區(qū)段的長度為35d（取較大鋼筋直徑）且不小于500mm。按此技術(shù)要求，豎向插筋鋼筋接頭的方式采取焊接接頭方式、或機械連接接頭方式、或綁扎搭接接頭方式，實際上均不滿足施工規(guī)范要求或吊車行走需要。

為了突破這個施工技術(shù)難題，利用簡易彎管工具將預留插筋彎曲施工方案，考慮到Ⅲ級熱軋帶肋鋼筋含碳量比Ⅱ級熱軋帶肋鋼筋要高一些，將大批量的預留插筋彎曲后再反彎校直成型，是否會影響鋼筋母材的質(zhì)量？為此，我們進行了鋼筋室內(nèi)彎曲性能模擬試驗進一步論證,從施工現(xiàn)場截取的鋼筋原材料，委托試驗單位，進行鋼筋室內(nèi)的彎曲性能模擬試驗，彎心直徑為4d，通過試驗得出結(jié)論：采取鋼筋彎曲處理方案可以滿足設(shè)計和施工規(guī)范要求。

具體方法是：鋼筋采用簡易彎管工具彎折，彎折點距底板面300mm-500mm，彎折半徑按混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范(GB50204—2002)第條要求不小于4倍鋼筋直徑，施工操作時彎折半徑按不小于6倍鋼筋直徑控制，鋼結(jié)構(gòu)吊裝后采用彎管工具恢復。

3.2冷床設(shè)備基礎(chǔ)底板上吊裝荷載復核驗算

鋼筋混凝土底板設(shè)計提供的允許荷載不大于40kN/m2。有關(guān)數(shù)據(jù)如下：150噸履帶吊車自重147噸，跨內(nèi)最大吊裝構(gòu)件重量46噸，行走路線上鋪設(shè)400-500mm砂石料，150噸履帶吊車的單根履帶與地面接觸面積為7725mm×1070mm，按上述數(shù)據(jù)復核驗算，不能滿足設(shè)計規(guī)定的允許荷載要求。因此決定在吊車行走路線上滿鋪重型路基箱（1500mm×6000mm），分散混凝土底板上的吊裝荷載。

3.3大型吊裝機械如何進出冷床-4.18m地坑內(nèi)

150噸履帶吊車進入地坑時，采取鋼結(jié)構(gòu)坡道支架作為斜坡路橋，并在斜坡路橋下滿鋪砂石料，以防止鋼結(jié)構(gòu)坡道支架意外失穩(wěn)。150噸履帶吊車退出地坑時，取消了鋼結(jié)構(gòu)坡道支架，直接滿鋪砂石料作為吊車行走路線。吊車在地坑內(nèi)行走路線上鋪設(shè)400-500mm砂石料，再在砂石料上鋪重型路基箱，吊車在路基箱上行走，既保護了彎曲后的鋼筋不會壓壞，也分散了混凝土底板上的吊裝荷載。

4．吊裝施工順序

4.1吊裝施工順序：首先安裝鋼柱系統(tǒng)，其次安裝鋼托架，再安裝鋼屋架、檁條、水平支撐，最后安裝天窗架。屋面系統(tǒng)的安裝順序是從1-20線開始往1-27線方向吊裝。

4.2為保證冷床區(qū)屋蓋系統(tǒng)的吊裝，UST跨D列的27線/28線鋼柱暫不安裝，待冷床區(qū)的1/26線鋼屋架安裝完畢，150噸吊車退出冷床區(qū)后再進行安裝。吊裝施工平面示意圖(見圖2)。

5．主要施工方法

5.1根據(jù)構(gòu)件參數(shù)和現(xiàn)場條件，選用150噸履帶吊車，技術(shù)參數(shù)為：60m跨度鋼托架（單件重量76噸）采取跨外就近吊裝，采用27m吊桿、吊裝半徑在8m以內(nèi)。69m跨度鋼屋架（最大單件重量46噸）采取跨內(nèi)吊裝，采用主桿42m和副桿13m、吊裝半徑在12m以內(nèi)。

5.260m鋼托架和69m鋼屋架在鋼結(jié)構(gòu)加工廠制作60m鋼托架和69m鋼屋架在鋼結(jié)構(gòu)加工廠制作時，分別分為三段和四段制成散裝構(gòu)件，在加工廠內(nèi)進行預組裝（節(jié)點處均不焊接），對各構(gòu)件進行編號，提供組裝圖，以散件的形式運輸至施工現(xiàn)場，在施工現(xiàn)場搭設(shè)組裝平臺進行現(xiàn)場組裝。

5.3鋼柱系統(tǒng)的安裝：首先將基礎(chǔ)杯口內(nèi)表面打毛并清洗干凈。吊裝時選擇合適的鋼絲繩，并控制標高和垂直度。鋼柱找正后，用楔鐵在鋼柱與杯口之間楔入固定后，吊車方可松鉤。第二根鋼柱安裝找正后，即安裝柱間支撐和柱頂壓桿，以保證鋼柱的平面穩(wěn)定。

5.460m鋼托架的拼裝與焊接：在第一根鋼柱安裝時即可進行預拼裝。拼裝地點選在1-B列的1-20線至1-24線搭設(shè)的組裝平臺上進行。組裝時用測量儀器和鋼尺控制其水平度與幾何尺寸，合格后方可進行焊接。焊接時嚴格按照設(shè)計要求選用焊條。焊接前對焊條進行烘焙處理。上下弦翼緣板的對接焊縫的兩端配置起弧和收弧板，其材質(zhì)、板厚、坡口形式均與焊件相同。焊接完畢用氣割切除并修磨平整。施焊時至少用四名焊工采用對稱形式同時焊接。其順序是：第一步,對上下弦的四道對接焊縫進行焊接，當?shù)谝粚雍附油戤吅?，即從托架的中間節(jié)點處依次向兩端進行焊接。當所有節(jié)點處的第一層焊接完畢后，對焊縫進行清理，如發(fā)現(xiàn)有影響焊縫質(zhì)量的缺陷，及時處理。與此同時用水平儀對鋼托架進行復測，觀察托架的變形情況，以便適時地修正焊接工藝。然后進行第二層焊接，其順序與方法同上一層焊縫。每一層焊接完畢都要進行測量和清理后方可進行下一層的焊接。

5.560m鋼托架的安裝：在1-20線和1-24線鋼柱柱頂和鋼托架連接支座的底板下加潤滑劑，以便能自由地伸縮，減少對柱的推力，待屋蓋在恒載下水平變形完成后再將支座與柱頂焊牢。利用150噸履帶吊采用27m吊桿，在半徑8m內(nèi)進行吊裝。

5.669m鋼屋架的拼裝及焊接：鋼屋架的預拼裝分兩步進行。第一步：在現(xiàn)場成品庫車間搭設(shè)組裝平臺。組裝平臺的平整度由測量儀器找平。在組裝平臺上根據(jù)施工詳圖按1：1進行放樣，并沿屋架的外輪廓線間斷的點焊短角鋼形成組裝胎模以控制屋架的幾何形狀和尺寸。在此平臺上將屋架分成兩個半榀焊接成型后，利用現(xiàn)場UST跨車間內(nèi)的行車吊運到與冷床跨交接處，由150噸履帶吊車接應(yīng)到冷床跨內(nèi)。第二步：由150噸履帶吊將屋架吊運至E列—B列電纜隧道上進行現(xiàn)場組對。69m鋼屋架的焊接順序、方法及控制手段與60m鋼托架相同。

5.7屋面系統(tǒng)的安裝：至少兩榀鋼屋架拼裝焊接完畢后方可進行屋面系統(tǒng)的吊裝。在屋架的底座與柱頂之間加潤滑劑，屋架就位后支座與柱頂用螺栓連接，待屋面的構(gòu)件安裝完畢后方可焊接。兩榀屋架安裝就位后，即安裝檁條、支撐等構(gòu)件。每兩跨為一個單元，當本單元內(nèi)的屋架、檁條、支撐等構(gòu)件安裝就位后即安裝天窗架。天窗架在地面根據(jù)現(xiàn)場情況以數(shù)榀為一組組成框架式整體吊裝。一個單元安裝結(jié)束方可進行下一個單元的安裝，以此類推直至最后一個單元安裝結(jié)束。

6．結(jié)束語

6.1設(shè)備基礎(chǔ)底板上預留豎向插筋，屬Ⅲ級熱軋帶肋鋼筋（HRB400直徑22mm），采用簡易彎管工具彎折，鋼結(jié)構(gòu)吊裝后采用彎管工具恢復。從理論上和實踐上已證明，在特定施工環(huán)境條件下，Ⅲ級熱軋帶肋鋼筋（HRB400直徑22mm）采用彎曲方法是可行的。

6.2大型吊裝機械進出冷床-4.18m地坑內(nèi)，上下斜坡道采取直接滿鋪砂石料為最佳方案。

6.3屋蓋系統(tǒng)大跨度鋼屋架下部設(shè)計多支點懸掛起重