钢结构安装方案-管桁架

钢结构安装方案

管桁架结构安装工法

黑龙江省安装工程公司黄宝龙（国家注册二级建造师）

一、前言

随着科学技术的发展和社会进步，如今各体育场馆、展厅、机场等一般被设计成为钢桁架结构，大跨度空间结构蓬勃发展，跨度越来越大，造型越来越新颖、别致，绿色环保、节约能源，施工期限短，对于安装施工提出的技术要求也越来越高。由我黑龙江省安装工程公司承包的七台河市新兴区木制品创业服务中心工程，42米、36米管桁架结构，由于跨度、重量及安装高度都比较大，且地处内庭，地面承载力无法承受吊车吊装时所产生的冲击力，无法采用常规方法进行安装。结合今年多种施工方案的分析和研究，最终确定了现场拼装，高空滑移到位的施工方法。该管桁架采用无缝钢管及高频焊管通过焊接球连接而成，两栋厂房共39榀，单榀最重约8吨，跨度为42米、36米，安装高度为12米。

二、工法特点

（一）、大跨度桁架体系直接就位在设计位置，支座安装精度易于保证。

（二）、对起重设备、牵引设备要求不高，可用小型起重机或卷扬机，甚至不用。而且只需搭设局部的拼装支架，如建筑物端部有平台可利用，可不搭设脚手架。

（三）、可充分利用桁架下部的楼面或地面结构，降低了结构的安装高度，同时不需要大量的脚手架及脚手架搭拆人员，降低了设备投入成本（四）、采用该工艺使屋盖钢结构的吊装、组对、焊接、测量校正、油漆等工序都可在同一胎架上重复进行，即可提高屋盖的安装质量、改善施工操作条件，又可以增加施工过程中的安全性。

三、适用范围

（一）复杂支承条件的大跨度单跨、多跨空间桁架或网架结构

（二）建筑平面为矩形、梯形或多边形等平面。

（三）支承情况可为周边简支、或点支承与周边支承相结合等情况。

（四）当建筑平面为矩形时滑轨可设在两边圈梁上，实行两点牵引。

（五）当跨度较大时，可在中间增设滑轨，实行三点或四点牵引，这是网架不必因分条后加大网架挠度，或者当跨度较大时，也可采用加反梁办法解决。

（六）现场狭窄、山区等地区施工；也适用于跨越施工；如车间屋盖的更换、轧钢、机械等厂房内设备基础、设备与屋面结构平行施工。

四、工艺原理

（一）、结构直接就位在设计位置，垂直起重设备和胎架沿屋盖结构组装方向单向移动，通过滑移胎架和行走吊机完成屋盖结构的安装。

（二）、将屋盖钢结构按照榀数和网格数分成若干单元，单元可在胎架移走后形成稳定的受力体系，在满足此条件下尽量减少每单元桁架及网格数，但不得少于两榀桁架或两个网格。

（三）、各单元按照吊车的起重能力又分为若干段。

（四）、沿桁架垂直方向设置行走式塔吊和胎架滑移的轨道。

（五）、根据单元的划分制作满足所有单元组装的可搭拆胎架，胎架需要连接成一个整体，通过手动葫芦牵拉将胎架移动到桁架单元的设计位置。

（六）、吊机行走至组装单元就近位置，顺次将需要的分段吊装至滑移胎架上，拼装焊接成单元后，拆除滑移胎架支撑，将组装单元直接落放在设计支座位置。

（七）、以手拉葫芦为动力源，通过滑轮组将胎架沿轨道空载滑移至下一组装单元位置，通过调节、修改形成下一单元的组装胎架，与楼面或地面做临时固定。塔吊行走至本组装单元就近位置拉点处牵拉进行等标高滑移，待滑移单元滑移到设计位置后，拆除滑移轨道，固定支座。如此逐单元拼装，分片滑移，直至完成整个屋盖的施工。概括起来该工法为：高空分片组装、单元整体滑移、累积就位的施工工艺。

五、施工工艺流程及操作要点

5.1工艺流程（见下图）

复核定位轴线和标高

检查滑道预埋件平面位置和标高编制施工组织设计或施工方案

网架安装所使用的测量仪器必须按国家有关的计量法规的规定定期送检

检查滑移前的准备工作

在预埋件上焊接滑道

网架两端设导向轮

检查牵引设备（倒链、千斤顶、手扳葫芦、卷扬机等）及索具

检查滑行时控制尺寸

润滑滑道

核对进场的各种节点、构件及

连接件的规格、品种、数量

构件编号

小拼或中拼单元验收报告

原材料质量保证书

和试验报告

安装顺序：应从中间向两

端或从中间向四周

下弦—腹杆—上弦

滑移单元施焊顺序从中间

向两端或从中间向四周

结构变形检查

索具检查有无啃轨情

况，清除滑道障碍物检查安装前的准备工作

构件制作质量检验

滑移胎架安装

进行高空拼装第一滑移单元

复核支点纵横轴线位置调整

支点标高

施焊

焊接检查

合格

试滑行

正式滑行

第一个滑行单元就位

进行网架单元全面检查

调整拼接支点标高

结构单元脱离滑移胎架

滑移工艺流程图

5.2施工要点

（一）在平台上放地样，地脚放平后，在相应的部位打上膨胀螺栓，以起定位作用。

（二）在主桁架相对应的场地搭建组装胎膜，胎膜的搭建按下图进行：脚手架（胎膜）按（三-a ）搭设后，沿桁架纵向设置5个测点，确定相应的标高位置（同时考虑安装的预拱1/500）。

（三-a ）主桁架纵向胎膜

反复进行

全部滑行完毕

网架验收

调整接拼支点标高

检验合格、拆除塔吊及收尾

检查网架挠度 焊支座（或不焊支座）及检查

上弦测点标高

下弦测点标高

（三-b）主桁架组装截面图

（三）用经纬仪复合纵横轴线及标高，发现问题及时处理，并弹出桁架安装位置线；

（四）滑道做法：用行车梁连接成整体，直接固定在管桁架底座的短柱上；

（五）关于水平力消除，可在滑移到位后，对准基准线钢球支座处，千斤顶卡在支座板上，逐步顶高；也可在预埋板上加定位螺栓或定位钢板；

（六）平移过程控制，采用单条滑移法，调整好高度，控制好速度，同时应时刻注意桁架变化情况；

（七）就位控制：就位时应放松千斤顶使桁架支座缓慢落在弧形支座上，并控制好支座下落速度。

（八）下弦、上弦就位、调整后，将所有的副杆组装就位，点固焊接，用经纬仪和水准仪测量记录相应的数据，认为合格后进行焊接主弦和副杆的相贯线焊缝，焊接的顺序应按相应的焊接工艺规程进行，以防产生严重的焊接变形和桁架的扭曲变形。

（九）桁架油漆施工：在桁架未离开胎架前，尽早按图纸设计要求对桁架进行底漆及中间层油漆的喷涂，面漆到桁架安装到位后统一喷涂。

（十）平移过程的控制：

1、轨道的固定方式：轨道固定在10轴、17轴柱轴线上，用压板压住轨道的下翼板，并在原有地脚螺栓上将螺母拧紧固定。同时将轨道焊接固定在预埋铁板和压板上。固定方式见下图（一）

预埋铁板

预埋螺栓

混凝土柱

轨道下翼板

压板

图（一）

2、轨道之间的连接：轨道连接为刚接。每段吊车轨道之间腹板用2个M16×55 10.95高强螺栓连接固定，翼板焊接固定，滑移过程中节点位置用20＃工字钢支撑。支撑方式见下图。

工字钢

轨道

焊接口

高强螺栓

图（二）

3、轨道侧移的防止：保证轨道与柱子预埋件上的连接牢固、可靠。在走道

上用脚手架钢管支撑轨道，防止侧移。

4、滑移接触面处理：每个桁架支座底部焊接两条Ф20mm圆钢，与轨道平行放置，用以减少桁架支座与轨道的接触面积。在滑移过程中添加黄油以减少接触面摩擦系数。

5、滑移动力的选择：本方案滑移方法为两榀桁架同时滑移，为保证滑移过程中桁架的协调统一，两榀桁架4个支座为葫芦的牵引节点，每个节点都用3t 的手拉葫芦牵引，共设4个手拉葫芦。葫芦另一端用钢丝绳固定于10轴、17轴混凝土柱上。

摩擦力计算：桁架自重约8T

钢的摩擦系数：无润滑：0.15；

牵引力：0.15×8T = 1.2T＜2T；

有润滑：0.1 ；牵引力：0.1×8T ＝0.8T＜2T

因此使用2T的葫芦作为牵引动力符合要求。

6、桁架滑移速度的控制：由于桁架跨度大，指挥员在2层中间平台上对两侧的滑移速度进行协调控制，保证两边桁架支座在轨道上以相近的速度滑移。两侧轨道上的工作人员需要听从指挥员的指挥，确保两侧的相对位移控制在5cm以内。

7、桁架的变形控制：桁架跨度大、重量大，在滑移中容易发生变形，因此采取了各项措施预防桁架变形。

①每两榀桁架上弦管由5根系杆连接固定；

②下弦4个支座间共设置4条对拉、斜拉钢丝绳索，用葫芦拉紧，防止桁架下弦向外侧展开，并确保轨道滑移平面的稳定性。

（十一）就位控制：

1、桁架到位后的安装：桁架到位前，先对10轴、17轴侧的走道上方屋架梁进行加固，以20＃工字钢作为支撑顶住梁端，点焊固定。桁架滑移到位后，每个球支座上以一只3t的手动葫芦挂到屋架梁上，以葫芦牵引桁架进行提升吊装，一侧起吊需要2只3t葫芦。

2、吊装步骤：

①17轴线上的两个球支座整体提升使桁架一侧离开轨道一定高度。

②桁架离开轨道后，将轨道卸下，清理预埋件上的污垢。

③按设计要求在支座上安装橡胶垫。

④将桁架整体下降到预埋支座上，定位以后拧紧地脚螺栓。

⑤同样方法吊装10轴线一侧。

六、材料与设备

机具设备表

序号名称规格型号用途

1 起重机根据构件重而

定

杆件或拼装单元安装

2 千斤顶5，10，20，10t 调节拼装支点高度

3 螺旋式调节器5～10t 调节拼装支点高度

4 交流弧焊机42KV A 焊接球节点与焊缝焊

接

5 直流弧焊机28KW 碳弧气刨修补焊缝

6 小气泵配合碳弧气刨用

7 砂轮φ100～120 打磨焊缝

8 全站仪轴线测量

9 经纬仪轴线测量

12 水平仪标高测量

11 钢尺测量

12 拉力计30～50m 测量

13 液晶测厚仪10kg 空心球壁厚测量

14 液晶温度计焊接预热温度

15 拷枪焊接预热

16 气割工具

17 倒链葫芦根据牵引重量

而定

网架滑行牵引

18 卷扬机根据牵引重量

而定

网架滑行牵引

七、质量控制

符合下列规范规程要求：

《钢结构工程质量验收规范》GB50205—2001

八、安全措施

1.管桁架现场拼装安全措施：

①胎架搭设过程中做好安全措施，每个胎架用角钢设置支撑，每个架子设置4个方向的斜撑，确保胎架的稳定性，防止倾倒。

②管桁架上下弦吊装就位过程中，用麻绳拴住管子的两头并拉住，防止吊

装中管子旋转撞到其他物品伤人。

③L、S轴胎架上方设置钢丝绳作为安全母索，位置控制在上下弦中间，供施工人员组对焊接腹杆时使用。施工人员上高空施工必须系好安全带，并扣在母索上。

④设置2具移动门式脚手架，作为管桁架上下弦对接施焊作业的平台，脚手架间用钢管连接。因高度较高，设置4道缆风确保稳定。

⑤上弦铺设移动木板（50mm厚），作为腹杆安装时施工人员的作业平台。使用时用铁丝将木板与上弦管捆紧固定。

⑥腹杆安装固定后，相邻2跟腹杆间焊接10＃角钢，左右两侧基本保同一高度，上铺木板（50mm厚），用麻绳将木板与角钢捆紧固定，作为施工人员焊接腹杆的作业平台。

⑦定期检查安全带，发现破损立即更换。

⑧、遇刮风下雨天气，严禁施工人员上高空作业。

⑨、合理安放气割用气体，防止高空焊接火花溅落引起火灾。

⑩各类电线合理拉设，破损处用胶布粘好，防止漏电。

2.滑移现场具体安全措施：

①对工作人员进行专项安全教育，要求在滑移过程中必须听从指挥，不得蛮干乱拉。

②每天滑移前对葫芦、钢丝绳及相关扣件进行检查，发现问题及时处理。

③工作人员必须戴好安全帽，不准穿皮鞋或其他硬底鞋，防止在拉葫芦时滑倒伤人。

④滑移过程中需要有项目部专职安全人员监督。

⑤在桁架滑移区域禁止人员通行。

⑥遇刮风下雨天气，严禁施工人员上高空作业。

⑦油漆喷涂时，在桁架上设置钢丝绳作为母索，工作人员将安全带扣到母索上。

九、环保措施

1.拼装现场材料、机具摆放整齐有续；

2.及时清理现场的各种包装带垃圾；

3.构件焊接时采取遮挡措施，防止焊花飞溅。

4.涂刷油漆时应防止油漆滴落到楼板上，对用完的油漆筒及油漆工具及时

清理。

十、效益分析

七台河市新兴区木制品创业服务中心工程面积约为11600平方米，高度为12米。如采用搭设满堂脚手架高空原位拼装，则需要钢管60吨以及大量的脚手板，工期需要5个月。而采用高空滑移法，则不需要搭设脚手架，工期缩短为3个月，施工人员也大量减少，可节约工程费用约30万元。

十一、应用实例

1、七台河市新兴区木制品创业服务中心42米跨管桁架。

2、七台河市新兴区木制品创业服务中心36米跨管桁架。