[摘  要] 大跨度鋼管桁架，在鋼結構加工工廠里只能散件制作或分段制作，到施工現(xiàn)場安裝時需要大量的支撐胎架、大量的高空作業(yè)，給質量、工期及安全都帶來很不利的影響，通過“地面拼裝、分段吊裝、高空合攏”的鋼桁架施工技術，達到了加快施工速度、降低成本、安全風險小、質量易控制的目的。

[關鍵詞] 大跨度桁架；吊裝；施工技術；

1 工程概況：

隨著國民經濟的發(fā)展，人們生活水平不斷提高，大型場館、大型客運站等公共建筑不斷涌現(xiàn)。在這些大型公共建筑中，大跨度鋼管桁架空間結構屋面是被經常采用的一種結構形式。由于鋼管桁架跨度大，在鋼結構加工工廠里只能散件制作或分段制作，到施工現(xiàn)場安裝時需要大量的支撐胎架、大量的高空作業(yè)，給質量、工期及安全都帶來很不利的影響。公路運輸樞紐XX站工程建筑面積約16899㎡，層數(shù)為三層，一層為候車及售票大廳，三層為備用候車廳。AF跨為單層，跨度36.3m；FK跨為三層，跨度30m。屋蓋為AF、FK兩跨連續(xù)的倒三角形截面鋼管桁架屋面結構（圖1）。桁架在FK跨為圓拱形，過F軸線以后漸變?yōu)橄蛳碌闹本�桁架。過A軸后在跨外與弧線形幕墻呼應，造型生動流暢。

本工程共有9榀主桁架、3道次桁架，倒三角形截面空間鋼管桁架最大截面處矢高2200mm，其具有以下特點：受力明確、用料省、剛度大，抗震性能好，適用于大跨度，大空間，可適用于各種曲線造型，建筑物的表現(xiàn)效果極為豐富。

在XX站工程中，我們針對屋面管桁架跨度大、重量大、質量要求高、工期緊的特點難點，成立了課題組，進行了分析研究、方案優(yōu)選與優(yōu)化、計算機模擬安裝及驗算，采用了“地面拼裝、分段吊裝、高空合攏”的鋼桁架安裝工藝，順利地完成了XX站大跨度鋼桁架及鋼結構屋面的施工。與傳統(tǒng)的滿堂胎架、高空散拼安裝方法相比，有速度快、成本低、安全風險小、質量易控制的優(yōu)勢。通過實踐和總結，整理編制了本施工方法，對今后類似工程有一定借鑒作用。

2 工藝特點

2.1 “地面拼裝、分段吊裝、高空合攏”的鋼桁架安裝工藝，即在地面進行桁架的組裝和焊接，與在高空散件組裝相比，作業(yè)條件改善，組裝質量容易控制，安全風險降低，施工速度提高。

2.2可進行整榀桁架的組裝，在焊接時留下分段接口不焊即形成分段，可以確保高空分段安裝時接口的準確對接。須根據選定的起重設備能力進行桁架的分段。

2.3安裝桁架時只需在桁架分段接口處搭設臨時支撐胎架，與散件高空安裝相比大大減少了支撐胎架的工程量，成本降低，效率提高，經濟效益明顯。

2.4 安裝場地內沒有大量的支撐架，吊車則可以進入吊裝跨內，最大限度地減少起吊工作半徑，使用吊車的規(guī)格降低、機械利用率高，操作安全性好。

2.5 地面拼裝桁架的胎架可重復使用，拼裝尺寸易于控制，拼裝精度高，有利于標準化、模數(shù)化施工。

3 適用范圍

適用于所有大跨度鋼桁架結構的體育場館吊裝、公共建筑、工業(yè)廠房的桁架安裝施工。

4 工藝原理

大跨度空間桁架結構的安裝，在開始安裝階段因沒有形成完整的穩(wěn)定的結構體系，需要設置臨時固定設施或臨時支撐架，在形成一個穩(wěn)定體系單元以后，再順次擴展安裝范圍。本工程采用分段吊裝桁架工藝，在分段處設置臨時支撐架臨時固定，并在水平方向用屋面梁將第一榀桁架與山墻相連，吊第二榀桁架時與第一榀桁架相連，保證了結構的穩(wěn)定性、施工作業(yè)的安全性。

如果采用地面拼裝、整榀吊裝工藝，很有利于結構的穩(wěn)定性，并且速度快、效率高，但需配置更大型號地起重設備，成本相對較高；如果采用高空散拼工藝，高空作業(yè)量大、工期長、支撐措施成本高；而采用“地面拼裝、分段吊裝、高空合攏”的鋼桁架安裝工藝，是質量、工期、成本、安全性各方面綜合最佳的施工工藝。

5 施工工藝流程及操作要點

5.1 施工工藝流程

5.1.1 首先使用一臺150噸汽車吊從北面跨外吊裝FK跨桁架屋蓋，吊裝工藝流程如下：

胎架設計、搭設 → 地面胎架上拼裝桁架 → 桁架水平運輸就位 → 支撐架搭設及支座安裝 → 吊裝FK跨第一榀主桁架段、用屋面梁與山墻固定 → 吊裝FK跨第二榀主桁架段，用屋面梁與第一榀桁架固定，再吊裝兩榀桁架間所有次桁架和屋面梁 → 吊裝FK跨第三榀主桁架，用屋面梁與第二榀桁架固定，再吊裝兩榀桁架間所有次桁架和屋面梁 → 逐榀吊裝FK跨所有主桁架、次桁架和屋面梁，完成FK跨吊裝 

5.1.2 在FK跨吊裝完成之后，吊車轉移至南面AF跨，跨內吊裝AF跨桁架屋蓋，工藝流程如下：

桁架拼裝 → 用汽車吊吊起桁架，旋轉轉送到安裝軸線附近就位 → 搭設桁架高空對接的臨時支撐架  →  吊裝AF跨第一榀主桁架段與FK跨桁架段合龍，用屋面梁與山墻固定 → 吊裝AF跨第二榀主桁架段，用屋面梁與第一榀桁架固定，再吊裝兩榀桁架間所有次桁架和屋面梁 → 吊裝AF跨第三榀主桁架，用屋面梁與第二榀桁架固定，再吊裝兩榀桁架間所有次桁架和屋面梁 → 逐榀吊裝FK跨所有主桁架、次桁架和屋面梁，完成AF跨吊裝 

5.2操作要點

5.2.1地面拼裝的胎架設計。胎架應根據桁架曲線軌跡設計，沿3根弦桿的長度方向設置豎向支撐立柱，支頂標高要計入桁架預起拱值。各立柱之間設置聯(lián)系梁和斜支撐，形成穩(wěn)定的結構體系，經驗算復核后進行搭設，搭設后要經過驗收才投入使用。

5.2.2桁架在胎架上整榀拼裝，桁架分段處用螺栓連接，焊接時分段接口處不焊。桁架拼裝、焊接、檢查驗算合格后，將分段接口的連接螺栓拆除，分段倒運到安裝點附近按計劃位置擺放。本工程地面拼裝胎架設在建筑南側，所以FK跨桁架用平板拖車運輸?shù)浇ㄖ�北面吊裝位置。AF跨桁架直接用汽車吊從胎架上吊起旋轉就位。由于桁架為拱形、截面為倒三角形，運輸過程和地面放置都要合理選擇吊點、支點和相應的穩(wěn)固措施，以免桁架變形、受損。5.2.3 臨時支撐架的搭設。桁架的分段位置在AF跨，先安裝的FK跨桁架比后安裝的AF跨桁架高，分段接口處在朝下的桁架斜面段上，后裝桁架段在安裝過程中吊車不松鉤，臨時支撐架作為安裝時的輔助設施，本工程采用腳手架鋼管搭設臨時支撐架.搭設簡圖如圖2：

5.2.4 支撐架安全性驗算。

支撐架的安全性驗算必須滿足施工荷載、安裝荷載和穩(wěn)定性要求。

5.2.5桁架支座安裝

本工程桁架支座為抗拔轉動支座（圖2），安裝前對混凝土支承面進行驗收，安裝時保持支座處在可轉動范圍的中間位置。

5.2.6 安裝的測量定位

1對土建施工單位提供的定位軸線及水準點進行交接復核，并做好記錄。對定位控制標記進行保護。

2對每個支座安裝坐標進行復測，發(fā)現(xiàn)問題及時修復，使其滿足安裝要求。

5.3 安裝技術方案

5.3.1  FK跨桁架及屋面結構吊裝采用一臺TM1500型150t汽車吊，跨外吊裝（圖3），安裝方向從5軸線開始，13軸線結束。150噸汽車吊工作半徑控制在20m以內，伸臂52.8m，此工況其起重能力為10.7t，桁架重量為10t，滿足安全要求。

5.3.2  AF跨桁架及屋面結構吊裝采用兩臺NK250型25噸汽車吊進行雙機抬吊，跨內吊裝（圖3），安裝方向先從13軸線開始，11軸線結束；再從5軸線開始安裝至11軸線，從10～11軸大門退出，完成所有屋面結構吊裝。25噸汽車吊工作半徑控制在7.0m以內，伸臂24.2m，此工況其起重能力為9.0t，雙機抬吊時吊車的負載按80%控制，單臺吊車的起重能力控制在5.6噸以下。桁架重量為10÷2=5t，滿足安全要求。

5.3.3 起重操作要點

1將制作好的桁架用一臺起重設備吊裝至安裝位置，按照吊點的位置進行綁扎吊具，綁扎后在桁架兩端設置兩條手拉葫蘆，固定在吊鉤上，以便桁架安裝時進行微調。

2鋼桁架吊裝整體離地約一米后，停止提升；仔細觀察鋼桁架和起重設備有無異常，鋼桁架變形是否在許可范圍。確定無異常情況后，相關人員撤離吊裝區(qū)域后繼續(xù)起吊。

3起升過程中，要仔細觀察鋼桁架和起重設備的狀況，發(fā)現(xiàn)異常及時處理。

4鋼桁架吊裝單元整體高度超過落點位置時，停止起升慢慢水平移位至安裝位置正上方后緩慢下落，使各支座中心線和標高符合要求。

5 AF跨桁架吊起就位到安裝位置后，應先將桁架接口合攏、對齊，再將桁架落到柱頂和臨時支撐架上。如有偏差則使用手拉葫蘆進行微調。經測量檢查、調整桁架的標高，校正直線性、垂直度。誤差在允許范圍內時進行焊接固定。

6 每榀主桁架安裝之后，隨即安裝次桁架、水平支撐和屋面梁。

7  雙機抬吊工藝。AF跨采用跨內雙機抬吊方案。雙機抬吊方案的優(yōu)點有：小吊車行動靈活，便于進入跨內作業(yè)；小吊車對吊裝場地的密實要求低，便于處理；使用吊車級別低，成本也低。

8  雙機抬吊前必須先將桁架水平運送到安裝位置的下方，然后兩臺吊車就位開始吊裝。兩臺吊車在桁架上的吊點位置、鋼絲繩長度都要預先確定，并經過驗算，避免荷載分配不均而出現(xiàn)超載。

9 兩臺吊車時要求兩臺吊車基本同步提升。吊車的轉桿、落鉤等一切動作，要聽從指揮，指揮動則動，指揮停則停。當指揮信號不清晰時，一律做停止處理。

5.3.4屋面結構（弧形主桁架、次桁架及屋面梁）安裝順序表（表一）

安裝順序表（表一）

5.4 吊裝鋼絲繩的選擇及安全性驗算

5.4.1 本工程吊裝桁架最大重量為10t，構件長度為33m，選擇4個吊點起吊（圖3）。鋼絲繩選用φ28㎜直徑，6×37＋1鋼絲繩，現(xiàn)場實際配備有φ18㎜、φ24㎜、φ28㎜三種直徑鋼絲繩。按照不折彎使用鋼絲繩安全系數(shù)6倍以上的要求，本工程鋼絲繩選用規(guī)定如下：

5.4.2 鋼絲繩安全系數(shù)驗算

1. 當?shù)踔貫?t時，使用2支吊索、吊索與水平夾角45°的鋼絲繩吊索實際拉力S為： 30 KN/2/Sin45=21.22 KN。

使用φ18.0㎜，6×37＋1鋼絲繩（公稱抗拉強度1670MPa，破斷拉力為159KN）的安全系數(shù)K為： 159×0.82/21.22=6.14倍，安全！

2.當?shù)踔貫?t時，使用2支吊索、吊索與水平夾角45°的鋼絲繩吊索實際拉力S為： 50 KN/2/Sin45=35.36 KN。

使用φ24㎜，6×37＋1鋼絲繩（公稱抗拉強度1670MPa，破斷拉力為283KN）的安全系數(shù)K為： 283×0.82/35.36=6.56倍，安全！

3. 當?shù)踔貫?t時，使用2支吊索、吊索與水平夾角45°的鋼絲繩吊索實際拉力S為： 70 KN/2/Sin45=49.50 KN。

使用φ28.0㎜，6×37＋1鋼絲繩（公稱抗拉強度1670MPa，破斷拉力為,386KN）的安全系數(shù)K為： 386×0.82/49.5=6.39倍，安全！

4. 當?shù)踔貫?3.5t時，使用4支吊索、吊索與水平夾角45°的鋼絲繩吊索實際拉力S為： 135KN/4/Sin45 =47.73 KN。

使用φ28.0㎜，6×37＋1鋼絲繩（公稱抗拉強度1670MPa，破斷拉力為,386KN）的安全系數(shù)K為： 386×0.82/47.73=6.63倍，安全！

6 質量控制

6.1質量驗收標準

6.1.1 鋼結構制作、拼裝、安裝工程執(zhí)行國家《鋼結構施工及驗收規(guī)范》GB50205-2001；

6.1.2焊接工程執(zhí)行《建筑鋼結構焊接規(guī)程》JGJ81-2002；

6.1.3高強螺栓施工執(zhí)行《鋼結構高強度螺栓連接的設計、施工及驗收規(guī)程》JGJ82

6.2 質量管理措施

6.2.1成立以項目經理為首的質量管理機構，配備滿足工作需要的工長、質檢員、測量員、內業(yè)技術員、材料員等人員，形成橫向到邊，縱向到底的管理觸角，確保施工中每一工序處于受控狀態(tài)，對質量實行全過程控制。

6.2.2嚴格實行“三檢三驗制”。上道工序不合格者嚴禁進行下道工序作業(yè)，專職質檢員有一票否決權。

6.3 質量技術措施

6.3.1 熟悉圖紙，充分了解現(xiàn)場情況，理解本施工方案的意圖，針對工程特點做好人員、機械、物資和所需工具的施工準備。

6.3.2 安裝前檢查驗收土建提交的鋼支座基礎中心線、標高、錨栓埋設實物和交接資料。

6.3.3施工中嚴格執(zhí)行施工方案中的技術措施，對胎架搭設、桁架拼裝、構件倒運、支撐架搭設、起重吊裝、焊接施工、高強螺栓施工等工序都要進行書面技術交底，從落實技術方案、工藝方案的實施來保證工程質量。

6.3.4 對進場構件要進行檢查要是。如發(fā)現(xiàn)變形、油漆破損、污染等問題，要先進行修整才進行安裝。如發(fā)現(xiàn)構件有任何質量疑問，不得使用。

6.3.5 安裝施工所用焊條、螺栓等安裝原材料要有質量證明文件，要按程序進行驗收。

6.3.6對安裝過程中破壞的漆膜要先進行除銹，再按設計進行底漆、中間漆、面漆的要求分遍補漆。

6.3.7對已完成項目，及時進行檢查驗收，并做好記錄，歸檔保存。

7 安全措施

7.1 嚴格執(zhí)行國家和上級的安全施工管理制度，強化安全教育，務必使全體職工牢固樹立生產必須安全，安全為了生產，沒有安全就沒有一切的思想，并建立強有力的安全生產保證體系。

7.2 高空作業(yè)人員上崗前必須經縣以上醫(yī)院體檢，身體不適者一律不得登高作業(yè)。

7.3 吊裝作業(yè)必須設立吊裝警戒區(qū)，并設明顯的警告標志，非作業(yè)人員不得入內。

7.4作業(yè)前檢查起重設備確保其無故障，檢查鋼絲繩有無破損及吊點綁扎的牢固性。各吊點應安排專人看護，登高作業(yè)人員必須系好安全帶。

7.5  鋼桁架吊裝單元整體離地約一米后，停止提升；仔細觀察鋼桁架和起重設備有無異常，鋼桁架變形是否在許可范圍。確定無異常情況后，相關人員撤離吊裝區(qū)域后繼續(xù)起吊。

7.6吊裝提升過程中，要仔細觀察鋼桁架和起重設備的狀況，發(fā)現(xiàn)異常及時處理。

7.7 吊裝過程中如突發(fā)風、雨、雪氣候，應采取緊急措施，把已安裝桁架臨時加固，正進行吊裝的鋼桁架應落地放置。

7.8雨雪天氣過后，在吊裝前應將雨雪清理掉，防止吊裝時施工作業(yè)人員發(fā)生安全事故。

7.9吊裝開始時先慢慢收緊鋼絲繩，觀察各吊點起升的情況以及吊裝單元整體穩(wěn)定性。若鋼桁架晃動幅度大，應立即停止收繩，待其穩(wěn)定后再起升。

7.10拼裝胎架、臨時支撐架必須經過驗收后方可使用。

7.11吊裝作業(yè)使用的對講機必須確保完好、清晰。當信號不明時一律做停止處理。

7.12當天安裝的構件必須可靠固定以后才能下班。

8 施工機具

9 勞動力配置

應按工程實際情況靈活調配，一般情況按下表（單班作業(yè)）配置。

10 技術經濟效益

10.1成本低，與滿堂架相比，節(jié)省了大量鋼管的租賃，相應減少了搭設工程量。成本降低約3萬元。

10.2吊車規(guī)格降低，運輸、拆卸、安裝費用低、機械利用率高，進而節(jié)約成本約2萬元.

10.3 拼裝胎架可重復使用，拼裝尺寸易于控制，拼裝精度高，能保證工程質量，節(jié)約維修成本約1萬元。

10.4進度快，在地面進行拼裝與在高空拼裝相比，作業(yè)條件改善，拼裝質量容易控制，安全風險降低，施工速度提高近一倍。工期提前，各項管理費用降低約3萬元。

11 工程實例

公路運輸樞紐XX站大跨度鋼管桁架空間結構安裝工程，其結構類型既有空間桁架又有平面桁架，桁架鋼管之間采用相貫焊接節(jié)點，桁架支座采用轉動抗拔球型支座，底座與混凝土基礎焊接連接。桁架總長度為72m，跨度為66.3m。最長構件挑出6.3m。

該工程于2010年3月1日開工，2010年3月20日完工。由于采用的施工方案先進合理，施工中又根據現(xiàn)場情況進行了進一步優(yōu)化，工期比預期縮短一半，僅用19天就安全、優(yōu)質地完成了安裝任務，獲得業(yè)主、監(jiān)理和上級管理部門的一致好評，并取得了良好的經濟效益。