大跨度多管桁架钢结构屋盖安装技术

大跨度多管桁架钢结构屋盖安装技术

陈海涛 1 丁家伟 1 史以茂 1 马森波 2 蔡王澎 1 王亦民 2

中国建筑第八工程局有限公司 江苏 盐城 224000

1. 浙江东南网架股份有限公司 浙江 杭州 311209

摘要：针对中国黄海湿地博物馆EPC项目博物馆大跨度管桁架，介绍了对吊装机械的选型、行走路线以及桁架的分段拼装、吊装进行了合理的计算分析，以便其具备足够的安全裕度来保证整个大跨度管桁架安装的安全。

关键词：博物馆钢结构；大跨度结构；管桁架；安装技术；

Abstract: Aiming at the large-span pipe truss of EPC project museum of Yancheng Yellow Sea Wetland Museum, this paper introduces the selection of hoisting machinery, walking route and Reasonable calculation and analysis are carried out on the sectional assembly and hoisting of the truss, so that it has enough safety margin to ensure the installation of the whole long-span pipe truss The safety of.

Key words: Museum steel structure; Large span structure; Pipe truss; Installation technology;

1. 工程概况

中国黄海湿地博物馆项目工程位于江苏省盐城市原火车站旧址，本工程是在原火车站既有建筑的基础上进行重新设计，通过拆改、加固、新扩建后将集展馆、会议、酒店的城市综合体。其中博物馆屋盖为由7榀变截面6管桁架组成双曲面桁架空间钢结构体系，建筑结构尺寸为220x48m，最大结构标高为36.85m，桁架最大跨度为220m。整体由7榀220m主桁架、13根格构柱、318榀次桁架、4根内部树状支撑柱及2组X型交叉桁架组成的空间结构。主桁架采用大跨度六边形管桁架，两端格构柱整体向外侧倾斜，主要由圆管组成，次桁架为平面桁架，由圆管组成。

多管桁架梁整体建模效果图

2. 总体施工思路

博物馆屋盖管桁架结构包括桁架两端格构柱和屋面管桁架结构，分别使用履带吊和汽车吊安装。屋盖钢桁架包括横向7榀主桁架及相互间的联系次桁架，其中主桁架采用500t履带吊场外分段吊装，次桁架采用250t履带吊场外安装。

屋面桁架深化、加工、施工分区

3、主桁架的分段

桁架：主桁架分段分别考虑500t履带吊超起吊装和常规吊装。分段如下：

桁架分段图

桁架分段重量汇总

4、施工工艺流程

整个博物馆桁架结构体系吊装的总体思路为：格构柱支撑架设立→格构柱安装→屋盖桁架支撑架设立→屋盖桁架安装→支撑架卸载→屋面板安装。具体步骤如下：

步骤一、首先在1轴线及21轴线外侧设立品字形支撑架，准备格构柱的安装；

步骤二、逐步安装格构柱，同时设立屋盖桁架安装用支撑架；

步骤三、准备由F轴往A轴线方向开始逐轴线分段安装屋盖桁架；

步骤四、第一榀屋盖桁架由1轴线往21轴线方向分段安装完成；

步骤五、继续分段安装第二榀屋盖桁架，同时次桁架安装跟进；

步骤六、分段安装至第五榀桁架时，前四榀支撑架卸载，前四榀屋盖桁架所涉及的屋面

开始安装；

步骤七、后三榀屋盖桁架安装完成，支撑架卸载，屋面继续安装；

步骤八、博物馆所有格构柱及屋盖桁架、屋面全部施工完成；

5、屋盖钢桁架安装工况分析

根据现场进度要求和吊装条件，桁架前4榀采用500t履带吊超起工况，后3榀采用500t履带吊副臂工况。

起重配置分区图

桁架吊装分析如下：

第1跨桁架最大分段重量为34t，采用500t履带吊超起工况，36m主臂，60m副臂，54m作业半径额定起重量为56.9t，性能使用率为60%，满足要求。

第2跨桁架最大分段重量为42t，采用500t履带吊超起工况，36m主臂，60m副臂，46m作业半径额定起重量为67t，性能使用率为62%，满足要求。

第3跨桁架最大分段重量为51t，采用500t履带吊超起工况，36m主臂，60m副臂，38m作业半径额定起重量为76.5t，性能使用率为67%，满足要求。

第4跨桁架最大分段重量为60t，采用500t履带吊超起工况，36m主臂，60m副臂，30m作业半径额定起重量为85.6t，性能使用率为70%，满足要求。

第5~7跨桁架最大分段重量为50t，采用500t履带吊，36m主臂，60m副臂，24m作业半径额定起重量为69.7t，性能使用率为72%，满足要求。

6、吊装的技术措施

6.1机、索具的布置、选择、检查

桁架均采用4点吊装，桁架吊点具体布置如下：

所有吊点均采用捆绑式绑扎方式。

6.2桁架拼装胎架的设置

现场胎架制作相关技术要求：

1、胎架选取位置应在满足吊机正常开行路线的基础上进行布设。

2、胎架制作精度要高，经验收合格方可使用。

3、本工程所需要现场制作的胎架种类较多，应根据吊装进度计划及现场工作面的移交情况，编制合理的胎架制作、桁架拼装、吊装计划。

4、桁架拼装好后应及时进行吊装或者进行集中堆放，尽量腾出胎架位置，为其它桁架拼装创造有利条件。

5、虽然本工程总的胎架制作数量较多，但大部分可以重复利用。相同规格的桁架拼装完成后，作适当改装即可变为其它桁架的拼装胎架，既节省成本，又有效利用现场有限的场地空间。

拼装胎架材料要求：

材质要求：Q235B钢；

底部垫平：20mm厚钢板；

立杆：作为胎架主受力杆件，应具备足够的抗弯、抗压强度，这里选择普通H型钢或圆管，圆管规格要求不小于P180x6，H型钢规格不小于H250X250X6X8；

固定斜撑、剪刀撑：采用普通小方管、槽钢或角钢；

调平支撑挡块：与桁架弦杆外表皮直接接触，起到精确固定作用，一般可选择12～16mm厚钢板，根据每一个支撑点处弦杆规格的不同，切割成不同规格和弧度的支撑挡块。

6.3支撑架设置

1. 支撑架柱脚

柱脚设立埋件，连接混凝土地面和支撑架。同时支撑架柱脚放置型钢转换件，扩大受力面积。

2、支撑架构造

承重胎架采用2m标准节段四肢格构柱，四肢均采用ø89x4钢管，截面尺寸为2m×2m，

缀条采用ø60x3.5钢管，材质均为Q345B，承重胎架大致可分为4片胎架组成，胎架接长采用M16×50高强螺栓连接。

3、支撑架安装前准备工作

a、临时支撑架散件运至施工现场，根据支撑架安装的实际高度（施工时应复测每个点的实际地面基础标高，以此为基准进行计算）进行组拼，拼装时应保证螺栓拧紧到位，杆件不得有弯曲破损现象，经项目部根据搭设要求验收合格后方可投入使用。

b、每一根支撑架落脚点应事先放线测量，在定位点处提前放置埋件，确保支撑架底部支座落在预埋件上，保证支撑架基础的稳固。

7、吊装测量措施

由于桁架是空间结构体系，吊装时可能出现桁架端与钢管柱插板贯口不准、接口间隙过大、错边等现象，过大的偏差还可能导致钢柱倾斜偏差，影响其余两跨桁架的吊装，因此严格做好吊装测量工作。

7.1轴线控制

采用主轴线组成的矩阵法建立测量控制网，并将各榀桁架的轴线控制点引测在不易变动的站台面上，并用水泥钉及红漆细目标识。桁架吊装时，通过架设全站仪于该轴线的控制网交点上，后视股道方向的远方控制点，转角90度固定仪器，望远镜上仰，打开激光投点，向上引测激光控制点到桁架位于轴线上的弦杆标识点上，当桁架轴线弦杆标识点与激光投点重合后，即轴线满足要求。

7.2标高控制

利用主桁架支座点的中心坐标、上弦杆分段口的计算坐标来控制每段桁架的标高。

7.3沉降观测

在桁架吊装完成后，对钢桁架轴线、标高每天进行复测一次，观察桁架下沉及临时支撑变形情况，如发现桁架出现过大沉降或临时支撑出现过大变形时应立即分析原因，并采取相应措施。

8、注意事项

1. 桁架必须在临时支撑安装固定牢靠后方可安装。

2. 当天吊装的结构应形成一个稳定的空间结构体系，每两榀横向桁架吊装完成后应立即进行纵向桁架的吊装。

3. 在露天有六级及以上大风或大雨、大雪、大雾等恶劣天气时，应停止起重吊装作业。雨雪过后作业前，应先试吊，制动器灵敏可靠后方可进行作业。

大跨度桁架在施工中易出现问题是：焊缝形式施工设计不合理，钢管均为定长，制作时必须严格控制。

9、结语：本方案最大的优点是施工安全，桁架的拼装质量高，该项目的的顺利实施为以后类似工程提供了参考方法，施工方案及其选择非常重要，制定科学、合理的施工方案，必须要结合施工现场实际，做到有针对性。有了技术上的保驾护航，再加上科学管理，团队合作，才能使工程高质优效的进行。

参考文献

[1]严慧，我国大跨度空间结构应用发展的主要特点.

[2]钢结构与建筑业[J].2002,(4)

[3]周双喜，许通，戴修成，等.多层大跨度钢桁架安装技术的研究[J].钢结构（中英文），2021.36（8）：35-41

[4]刘果.大跨度桁架现场吊装施工研究{J}.山西建筑，2009，35（19）：161-162.

[5]JGJ33-2001,建筑机械使用安全技术规程[S].

6