场馆大跨度钢结构屋盖施工技术要点

场馆大跨度钢结构屋盖施工技术要点

        ,苏扬洋,余齐翔,俞茏家,田晓东,韩硕硕,王忠超

       中国建筑第八工程局有限公司钢结构工程公司 上海  200125

摘要：以无锡世界物联网大会永久会址建设项目为背景，介绍了钢结构吊装施工前的准备工作及流程，包括钢构件准备工作、钢结构现场拼装、施工现场格构柱的拼装和卸载、钢结构就位吊装等方面的创新做法。同时，阐述了钢结构屋盖吊装施工工艺，并总结了施工中的注意事项，从而确保了钢结构施工的安全进行，对今后类似的工程具有一定的借鉴意义。

关键词：场馆大跨度钢结构屋盖；现场拼装；格构柱安装卸载；吊装施工；安全施工

0前言

随着我国经济的飞速发展，各地的高大型建筑纷纷拔地而起。在建设的过程中，因钢结构具有轻质高强、施工周期短、可回收利用等优点，使得很多超高层建筑、大型场馆采用钢结构进行施工成了首选目标，从而将钢结构行业推到了一个新的高度。在这样的情况下，工程的安全管理与其他方面相比显得尤为重要。

1 钢结构工程概况

无锡世界物联网大会永久会址建设项目总建筑面积为119700㎡，其中地上70545.97㎡，地下49154.06㎡，本项目钢结构工程主要为南区屋盖、北区屋盖和中央钢屋面组成。南侧单体地上4层、北侧单体地上1层（局部2层），建筑最大高度41.70m，结构类型釆用下部现浇钢筋混凝土框架，上部钢屋盖结构。钢构件类型主要有H型平面桁架、双拼桁架、H型钢梁、箱型钢梁和圆管水平支撑等。整榀桁架最大长度为72m，最大跨度为54m，中央钢屋面箱型梁最大跨度为49m，钢结构总用钢量约为11800t。

2 钢结构现场安装准备工作

2.1 钢结构临时堆场

应提前规划好钢结构临时堆场，进行场地硬化，在钢构件下方提前铺设垫板，以减少钢构件堆放时产生的变形。钢构件按安装先后顺序进行堆放，以保证其安装有条不紊地进行。

2.2 钢构件进场验收

针对本工程的重要性材料种类多、要求高等特点，制作厂对本工程材料拟采取联合验收的方式，即物资管理人员在构件进场后会在第一时间组织质量、安全、车间、检测等相关人员对构件进行联合验收工作。

2.3 钢结构构件标识

所有钢构件在出厂前做好统一标识，必须准确地给每个构件打上专用钢印，钢印字迹清晰整齐；发货前应打印对应构件清单和出厂合格证，并随车携带，构件清单应注明构件号、构件截面尺寸、构件长度、构件单重。

3 钢结构现场拼装

3.1 拼装场地的设置

为了保证构件拼装的精度，防止构件在拼装过程中由于胎架的不均匀沉降而导致拼装的误差，拼装场地应选择在经过硬化平整后的地面上，并在硬化后的地面铺设钢路基箱。

3.2 拼装胎架的设计

对于部分超长桁架采用加工厂分段加工制作，现场进行二次组立拼装的施工方法。需在施工现场提前布设好钢结构拼装胎架，超长桁架在加工厂进行分段加工后运输至施工现场，采用汽车吊对桁架进行现场拼装。

3.3 桁架拼装流程

设置钢结构拼装胎架→根据构件轮廓画出地样线→第一榀桁架上胎定位→第二榀桁架上胎定位→测量复测→焊接，焊接完成后对桁架外形、尺寸进行复核。

4 格构柱的现场设置

4.1 格构柱临时支撑施工工艺

本项目大跨度桁架及悬挑架较多，大跨度桁架分段悬挑端和悬挑桁架端部均需设置格构柱作为临时支撑措施。格构柱支撑由上、下H型钢支撑平台、圆管立柱、圆管斜撑和圆管水平撑组成。格构柱上部采用设置定位型钢胎架的方式对桁架分段进行临时定位支撑。对于部分格构柱位于看台和楼板面上，需采用H型钢梁作为转换平台，以确保格构柱将上部所承受的结构重量和自身重量均布传递给下部钢筋混凝土柱、梁。

4.2 格构柱上方桁架的稳固措施

由于桁架分段自身高度较高，首榀桁架安装需要采取临时侧向稳定措施。在首榀桁架分段安装就位后，采用圆管斜撑对其进行稳固；对于位于土建结构上的桁架采用揽风绳对其进行稳固，以保证桁架分段的安装精度。

4.3 格构柱的卸载

本项目格构柱临时支撑设置于大跨度桁架分段及部分悬挑桁架区域，支撑位置均需要卸载，卸载方法选择直接切割支撑结构下方定位H型钢支撑的方法，切割卸载是最常规的卸载方法，其优点在于施工方便，卸载时便于控制其卸载速度，卸载过程不会对主体产生较大的应力及应变。卸载时，每次切割高度均控制在10mm以内。在所有支撑结构和定位型钢接触面两侧约10cm处开槽，开槽后在槽间定位型钢腹板画出等分刻度线，分区逐次循环切割定位型钢腹板，直至支撑结构与定位型钢完全脱离后，进行格构柱临时支撑的拆除。

5 屋面钢结构吊装

5.1 成品支座的安装

场馆每个轴线柱顶标高不同，中间混凝土柱最高，南北两端最低。混凝土柱顶设计为成品钢支座，支座安装前必须将混凝土柱上部钢埋件清理干净，在柱顶埋件板上画出“十”字中心线，当支座吊装到位后，用仪器测量支座安装的位置并进行微调就位，保证支座中心线与安装线相重合。钢支座底板与埋件板应相互平行，标高绝对误差小于3mm。安装误差须严格控制，待支座

位置调整就位后对四周进行焊接固定。

5.2 屋面钢结构吊装流程

因本项目钢屋面为大跨度钢桁架结构，最大跨度为54米。桁架施工前，需结合屋面钢桁架的分布和重量情况、采用合理的吊装机械对桁架进行合理的吊装分段划分。

钢屋面施工均采用“加工厂分段加工制作+现场单片桁架地面组拼（超长吊装分段）+单片桁架吊装+次结构及嵌补杆件散件安装”的施工方法。

第1榀桁架就位后，应立即设置支撑杆、缆风绳等加固措施，使之完全固定后，对桁架与支座处进行焊接固定，以上工序全部完成后，吊机方可松钩。按照上述步骤继续安装剩余桁架、屋面次结构。

5.3 钢丝绳的选取

通过分析，本项目分段桁架最大重量为55.9t，采用四点吊装，三点计算。吊装过程中按照吊索受力方向与水平方向夹角允许最小角度为45度，吊索拉力F=G/3sin45°=263.5KN，根据公式[Fg]=αFg/K。其中，[Fg]为钢丝绳的允许拉力，取98.7KN，α为换算系数。本工程拟使用6×37钢丝绳，α=0.82。K为钢丝绳安全系数，取K=8。Fg为钢丝绳的破断拉力总和，[Fg] K/α=263.5x8/0.82=2571KN。

根据相关规范要求和计算公式，选择6×37钢丝绳容许拉应力为1700N/mm2，钢丝绳直径为65mm规格，其钢丝绳破断拉力总和为2665KN（大于2571KN），满足要求，故选用6×37-65-1700钢丝绳，直径65mm。

5.4 卸扣的选择

通过以上计算可知：桁架分段吊装过程中，最重55.9t，夹角45°，钢丝绳承受的拉力为26.4t，每个卸扣同样承受26.4t荷载。现场采用弓型卸扣，卸扣型号选取为弓形21/2，额定荷载55.0t。

6 结语

本文介绍了无锡世界物联网大会永久会址项目施工方案，施工方法严谨缜密、考虑周到，吊装前进行了细致的技术和安全准备工作，选择了合适的起重机械和设备工具，并在钢结构加工制作、拼装和安装管理上釆取了有效措施，确保了项目安全有效地完成，对相似工程具有启发和借鉴意义。

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