米大跨度管桁架整体安装工法完成

米大跨度管桁架整体安装工法－-完成

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５4米大跨度管桁架整体安装工法

关辉辉

1．前言

随着建筑行业的不断发展,钢桁架结构在建筑结构中应用越来越普遍。大跨度管桁架的安装施工，由于管桁架自重大、空间体积庞大,其整体安装一直是桁架施工的难点和重点。

图1 洛阳市人力资源综合市场

洛阳市人力资源综合市场（图1）三层的会展中心屋顶部分，东西向总长约210米,南北向92米也属于超长结构,总体建筑平面呈圆弧形,且外高内低，倾斜度约4度。设计采用十品钢桁架由北向南扇形辐射状分布,由于会展中心三层四周均为全现浇混凝土框架和抗震结构墙结构,现场空间不足,现场塔吊起重能力不足于满足屋顶钢桁架安装施工,现场采用大型吊装机械作业时受到很多限制,对钢结构合理选择施工方法是本工程的难点。河南六建建筑集团有限公司结合其特点和现场的实际情况进行分析研究，选用了“分段吊装、胎架上拼装、整体滑移、整体吊装”的方法,取得了成功经验，经过对施工技术的认真总结形成本工法。

该工法中攻关桁架整体安装技术的人力资源综合市场项目部QC小组,获2010年全国工程建设优秀质量管理小组二等奖、获2010年河南省工程建筑级QC小组一等奖，该工法

的桁架提升技术目前正在申请专利。

２．工法特点

２.1采用迈达斯软件建模,对桁架安装全过程的变形受力进行分析，桁架安装质量及安全易于控制；采用Auto CAD放样,绘制测量定位平面图，确保测量定位精度。

2．2采用该工艺使钢桁架的分段吊装、胎架上拼装（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,即可提高桁架的安装质量、改善施工操作条件，又可以增加施工过程中的安全性。

2.3该工艺充分利用桁架下部的楼面或地面结构,使用轨道滑移、抱杆和龙门架组合提升技术,解决了现场场地狭小,有建筑障碍安装的施工难题，相对于使用大型机械整体桁架吊装、桁架整体高空滑移等技术，既降低了施工难度，又降低施工成本，并且提高了桁架的安装效率和精度。

2.４本工艺对起重设备、牵引设备要求不高。胎架、轨道、抱杆、龙门架制作安装简单，可重复使用，同样适用于各种环境下钢桁架及重型构件的吊装。

3.适用范围

３．１适用重量大、跨度大的构件在各种环境下的安装工程。

３．２适用建筑平面为矩形、梯形、多边形及扇形等平面的工程。

3.３适用现场场地不足、山区等地区施工;也可适用于跨越施工,如建筑内或桁架就位位置范围有建筑物阻碍的工程。

4.工艺原理

4．１使用迈达斯软件建立模型,对桁架滑移和吊装所受的力进行全过程受力分析，在此基础上进一步调整机具、设备,确保控制桁架受力和变形满足规范及设计要求;采用AotoCAD放样技术，根据测量定位平面图，对现场的扇形滑移轨道轴线位置、桁架就位位置进行放样控制，数据准确可靠,现场定位点、轴线位置,直接在图中量取，减少计算工作量,保证测量定位精度。

4.2结合现场条件搭设胎架，并在胎架下布置扇形滑移轨道（如现场有设备基础或其他阻碍桁架滑移的障碍，可适当调整轨道，使轨道高度高于阻碍),轨道从胎架位置延伸至桁架就位位置的下方,垂直起重设备（抱杆及龙门架）和胎架沿着屋盖结构组装方向单向

移动，通过滑移轨道和龙门架抱杆组合完成屋盖钢桁架的安装。

4.3将屋盖钢结构按照桁架榀数分成若干个部分，可在胎架移动形成稳定的受力体系，在轨道的另一端布置两台卷扬机，作用于桁架滑移。

4.４使用吊车将桁架分段吊至胎架上拼装,用手拉葫芦和千斤顶对桁架进行微调整，桁架拼装效验完成后，在通过手拉葫芦使桁架下胎架，至滑移轨道上。

４．5以卷扬机为动力源,使桁架沿轨道进行滑移,就位于安装位置的下方,至全部桁架全部就位。

4.6在结构两端桁架就位位置处上方沿垂直方向设置抱杆和龙门架，并分别设置动力源（卷扬机）。

４.７桁架的提升以抱杆和龙门架为提升支架,卷扬机为提升动力。将抱杆和龙门架固定在已安装好的钢梁端头和措施埋件上，用揽风绳加固。调节卷扬机圈速，使其满足吊装要求。用钢丝绳一端连接于桁架吊点上,钢丝绳分别通过抱杆和龙门架连在另一端卷扬机上,开动两台卷扬机,通过滑轮组使桁架提升,使桁架就位,待桁架提升移动到设计位置后,固定桁架支座，拆除抱杆、龙门架及滑移轨道。如此逐榀提升,直至完成全部桁架的施工。概括起来该工法为:布置胎架、安装轨道、分段吊装、胎架上拼装、整体滑移、整体提升就位的施工工艺。

5.施工工艺流程及操作要点

5.１桁架安装工艺流程

复合轴线标高

胎架及轨道测量定位

胎架安装

胎架加固及检查扇形滑移轨道铺设轨道加固及检查构件进场验收桁架分段吊装

桁架拼装效验桁架分段胎架上拼装

单榀桁架整体试滑移

桁架整体滑移就位

全部桁架滑移就位

桁架提升装备

埋件测量定位

埋设措施埋件

卷扬机设置

抱杆、龙门架安装起重设备安全检查

桁架上设置缆风绳钢丝绳连接吊点缆风绳调整

桁架翻身调整

桁架翻身

桁架北端提升

桁架南端调整

桁架北端位移调整桁架南端提升桁架南端位移调整桁架北端位移调整

桁架提升

桁架两端同时就位

桁架支座焊接固定

松开吊点

桁架测量校正

第一榀桁架安装就位抱杆、龙门架拆卸安装提升下一榀桁架

缆风绳随提升调整

5.2操作要点

本工法以洛阳人力资源综合市场工程会展中心为实例,洛阳市人力资源综合市场会展中心东西向总长约2１０米,南北向92米也属于超长结构，是由北向南扇形辐射设计，总体建筑平面呈圆弧形，且外高内低,倾斜度约４度。三层(高度1６.9m)的会展中心中心部分屋顶为钢梁和钢桁架结构屋盖结构，采用十品钢桁架由北向南扇形辐射状分布（钢桁架为倒三角形管桁架。桁架跨度54米，高3米,宽２.4米，重27Ｔ，南北方向安装布置，每两榀主桁架间共有４榀次桁架与主桁架相连，主桁架共10榀,次桁架共36榀），四周为混凝土框架结构辅房。

5.2.1施工准备

1、使用迈达斯软件建立桁架模型，对桁架滑移和吊装过程中整体变形受力进行分析，并根据数据调整卷扬机转速,确保控制桁架受力和变形满足规范要求(桁架滑移及吊装受力分析详见附件);采用AoｔoCAD放样技术,根据测量定位平面图，在建筑物长度的两端分别转点，放出扇形滑移轨道定位轴线及桁架就位位置定位点，现场定位点、轴线位置，直接在图中量取，数据准确可靠，减少计算工作量,保证测量定位精度。

2、在平台上测量放样,用全站仪复合纵横轴线及标高，发现问题及时处理,并弹出桁架拼装位置线。

3、根据放出的轨道扇形定位轨迹线,用水准仪进行地脚放平,在相应的轴线部位打上膨胀螺栓(起轨道定位和固定作用)。

４、在每个桁架基座及球形抗震支座上弹出中心线，以保证安装的准确性。

5、桁架拼装后、提升前、就位后要分别对桁架进行测量,以效验桁架的起拱挠度，提前转好所需的测量观测点。

５．2.２胎架及滑移轨道安装

1、在主桁架平台拼接场地搭建桁架组装胎架,胎架搭设完成后，胎架用工字钢组拼、焊接构成,胎架安装加固完成后,通过水准仪效验调整,确保胎架标高在同一水平面上，并根据测量定位轨迹线在胎架下方铺设扇形桁架滑移轨道（图５-

2、图5-3）。

2、扇形滑移轨道用方钢管根据场地铺设并连接成整体，一端固定在胎架下方，另一端轨道延伸至桁架就位位置下方，并布置2台卷扬机，轨道底部使用膨胀螺栓固定在楼层板上(如现场有设备基础或其他建筑物阻碍，轨道搭设高度高过建筑物）。

图5-2 胎架及滑移轨道立面布置图

图５-3 滑移轨道及胎架平面布置图

５.2.3桁架拼装

1、根据桁架的分段布置胎架,胎架的布置尽量避开节点部位，并且间距不宜过大。桁架拼装前应根据主桁架的三维图放样,然后在拼装平台上放控制轴线及胎架上支撑点的标高,保证桁架拼装的弧度和外型尺寸。

２、先将第一段桁架使用吊车吊装至已加固好的胎架上,然后进行高空对接第二段桁架,复核拱架两端特征基准点的空间相对关系,利用相对的三维坐标系复核桁架钢管中心点的空间关系，然后用千斤顶和倒链使其对接,临时加固好之后再进行第三段桁架的拼装,最后复核整榀桁架的空间尺寸，拼接时微调千斤顶并通过全站仪对桁架测量效验,保证桁架准确对接,长度和起拱值满足规范要求（同时考虑安装的预拱1/5０0),确定无误后进行焊接。

5.2．4桁架滑移准备

1、主桁架拼装采用侧装的方式在胎架上拼装,由于桁架长度大于建筑物两端轴间

距,防止滑移时与混凝土柱碰撞,故桁架拼装时在平面上倾斜放置,桁架倾斜与现场轴线成２5度夹角，然后进行现场拼装焊接（图5-4）。

图5-4 桁架组装完成位置

2、准备滑移前,桁架与滑道每个接触面中增加一块聚乙烯四氟板,减小摩擦对构件油漆的影响。聚乙烯四氟板与桁架之间增加一块16毫米厚钢板，钢板与聚乙烯四氟板用螺栓连接在一起，钢板直接与桁架用抱箍连接在一起,在钢板沿轨道的两侧面在焊接一块同样厚度的挡板，防止滑移过程中的侧移,最终使聚乙烯四氟板、钢板和桁架成为一体进行滑移（图5－5)。

图5-5桁架底部聚乙烯四氟板和轨道加固设置

2、在轨道另一端布置两台卷扬机做钢桁架滑移牵引动力。

5.２.5桁架滑移

１、将卷扬机布置到位，钢丝绳捆绑主桁架两点开始进行滑移,滑移过程中要避免与混凝土柱相撞（图５-6)。

图5－6 桁架滑移前

２、主桁架倾斜牵引滑移到位，滑移过程中速度要慢,牵引力要均匀（图５-7)。

图5－7桁架滑移中调整

3、主桁架倾斜牵引滑移到位后调正（图5-8）。

图５－8滑移就位

4、依次滑移下一榀桁架,至剩余桁架全部滑移就位（滑移受力分析见附件）。

5．2.6桁架提升

１、设置抱杆提升架（计算书及受力分析见附件)

1）桁架提升架设置在南部的楼层板上,主体由工字钢焊接组成,并用五根揽风绳进行固定，卷扬机固定在桁架安装轴线上的混凝土柱上，并用导向滑轮导向，具体如下图:

图5-9抱杆提升架平面位置设置图5-10抱杆提升架

2) 提升架安装在已形成空间刚度单元的型钢梁上(主次梁均已安装，高强螺栓已终拧，形成以整体结构)。提升架与钢梁的上翼缘焊接，要保证焊接质量,避免在施工过程中出现开焊现象。

3)提升架安装后在提升架的两侧分别各安装一根槽钢和一根缆风绳,用３吨倒链连接。

槽钢与次梁上翼缘焊接,缆风绳拉设在安装轴线两侧轴线的混凝土柱子上。并在提升架后面拉设一道缆风绳，起防止提升架作业时的前翻作用。

２、设置龙门架

1) 龙门架设置在桁架就位位置的北端的楼层板上,主体由工字钢和圆形钢柱组成,用四根缆风绳固定,卷扬机固定在桁架安装轴线上的混凝土柱上,并用导向滑轮导向（图５-1１、图5-１２)。

2)在龙门架的南北两侧分别拉两道缆风绳,用于控制龙门架的前后转动、制动及仰俯的角度（图5-1１)。

图5－1１龙门架设置平面图图５-12 龙门架

３)龙门架底部与事先抱在混凝土梁上的钢板铰接（图5－13、图5-14)。

图5－13 龙门架与混凝土梁连接节点

5．2．7桁架提升施工

1、桁架的翻身

1)由于桁架长度大于安装的混凝土柱柱距，所以桁架不能与轴线平行放置。为使桁架

不与混凝土柱碰撞，将桁架倾斜与轴线放置。这样桁架的端头不能放置在安装就位位置（柱头)的正下方（图５-14)

图5-14桁架滑移就位位置

２)桁架为倒三角和管桁架,为了便于现场拼装和滑移，将桁架倒放，因此在桁架吊装时要将桁架扶正(翻身）才能进行安装。

3）因桁架重量大、构件长,可能面临桁架因自重而导致发生扭曲，为避免这一情况，采用三点反转法,即桁架两端和中间共同使桁架翻转时，整体同步反转。

4）桁架南侧端头不在安装位置下方,因此翻身时南侧的桁架是在桁架西侧的悬挑梁上挂一个倒链,与桁架西侧上弦杆连接,东侧上弦杆用卷扬机与其连接（翻身时其主要作用的绳子）。通过卷扬机的转动和倒链的收缩而达到给桁架翻身的目的,绑紧后钢丝绳要处于张紧状态。倒链的布置见图5－１５。

图５－15 桁架翻身及倒链、钢丝绳布置图

5）通过桁架两端设置好的倒链对桁架进行翻身工作。在桁架翻身时有统一指挥,确保桁架两端所有操作保持同步。桁架翻转的具体情况为:桁架两端错误!绳收缩，

错误!绳放松,③绳缓慢调整,④缆风绳随着翻身调整，整榀桁架的收绳和放松绳应保持同步（图5-1６）。

6)桁架翻身根据指挥口令缓慢拉动倒链和开动卷杨机，在提升反转时要平稳，避免出现桁架晃动。桁架中间加设的倒链一定到与两端保持同步,否则会使桁架在中部有发生扭曲。

7)在桁架快要扶正时，用溜绳与转身倒链严谨配合，缓慢转动桁架。当桁架转到与楼面垂直时，将所有钢丝绳拉紧固定,并及时绑上桁架的钢丝绳(卷扬机的钢丝绳)。

2、桁架翻身调正

由于桁架长度大于安装的混凝土柱柱距，当桁架转身后还是与轴线呈倾斜状态。必须将桁架调整到与安装轴线统一方向时才能开始提升。

3、桁架的提升安装

第一步:将桁架调正。桁架在调整时受空间限制，因此要将北侧提起方能满足空间要求。

第二步:北端桁架垂直提起,到就位混凝土梁上方。为减小桁架的高差和重心偏移，南端配合将桁架提高一定高度。并在桁架北侧支座位置绑一根与另一个卷扬机连接的钢丝绳，（由于南端桁架就位位置下方有悬挑梁阻碍,因此要将桁架向北方向移动，使桁架南端避过悬挑梁）并使钢丝绳一直处于张紧状态。

第三步：缓慢开动北端卷扬机向北侧拉桁架,同时同步放松南端卷扬机绳子，使桁架南端避过上方位置的悬挑梁。

第四步：南端向上提升,北端配合,使桁架提升至标高位置。

第五步:转动南侧卷扬机，收缩南端钢丝绳,并放松北端卷扬机和钢丝绳，让桁架缓慢向南端的安装位置移动。在南端设置倒链与桁架南侧支座连接。通过拉动倒链和南北两侧的卷扬机、提升架的配合，将桁架横向移动到支座正上方。

第六步:桁架横向调整到位后，整体桁架降低至混凝土柱桁架埋件上。

第七步：临时固定，主桁架安装就位后,桁架支座焊接固定,并在主桁架端部两侧加设斜撑临时固定,用槽钢做斜撑，主桁架中间部分的两侧加设揽风绳临时固定,待两榀主桁架间的次桁架安装完毕后拆除。揽风绳拉设在楼层板上,上部绑捆于上弦杆，底部埋设预埋埋件，每榀桁架加设６根，间距1８米，待两榀主桁架之间次桁架安装后拆除。（图５-１6）

图5-16 桁架就位后支撑

槽钢与桁架节点为焊接固定,与混凝土梁的预埋埋件也为焊接固定。

依次安装下一榀桁架，当下榀桁架安装后及时安装次桁架，次桁架安装后，拆除槽钢和缆风绳(桁架安装受力分析见附件)。

6．材料与设备

工程用材料按设计要求准备，施工用料无特殊要求，本工法中使用的诸多机具在其他施工区均能使用。

序号名称规格数量单位备注

１履带吊YＴQＵ125 1 辆桁架分段吊装

2 全站仪TCA200３ 1 台定位测量

3 水准仪ＤＳ3２ 1 台标高测量

4 钢卷尺100m 2 把长度测校

５钢卷尺5ｍ 4 把长度测校

６对讲机KENWOOD ６台联络

７5Ｔ卷扬机JKJM-５Ｔ 2 台桁架滑移、提升

8 卷扬机钢丝6x3７ 2 根桁架滑移、提升

9 钢丝绳Φ3２ 6 根桁架提升

10 钢丝绳Φ２６1８根桁架滑移、提升、调整

11 倒链葫芦５T 8 个桁架滑移、提升、调整

12 倒链葫芦10T １５个桁架滑移、提升、调整

15 工业千斤顶10T １２台桁架拼装调整

13 滑轮组ＨQD３-20 2 台桁架提升

14 H型钢Ｈ3０0ｘ300x１5 3 根拼装抱杆提升架

15 H型钢H400ｘ200x１6ｘ２０ 1 根拼装抱杆提升架

16 钢管Φ273x10 2 根拼装龙门架

１7 H型钢H３00x３0０x10x１5 2 根拼装龙门架

18 焊机时代逆变WＳM-４00 ４台焊接

1９聚乙烯四氟板10mm 4 块桁架滑移衬板

主要机具设备表

注:机具、材料数量仅供参考，实际需用按工程量大小适当调整。

7.质量控制

７.１质量标准

本工程施工、检查、评定和验收遵循下列技术文件和技术规范的规定:

(1)《钢结构工程施工质量验收规范》 (GＢ502０5-20０1）

(2）《河南省工程建设标准》(ＤBJ4１／T05８－2004 / DBＪ41／T０５７-2０0４)

（３）《钢结构设计规范》 (GB５0０１7-２003)

（4)《建筑钢结构焊接技术规程》（ＪGJ８1-２0０3）

(5)《钢结构制作和安装单位应按规范》（GＢ50２05-2001）

（6)《钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果分级》（ＧＢ11345)

(7）《建筑结构荷载规范》（GB-50009-200１）

（８）《构筑物抗震设计规范》 (GＢ5０191-93)

(9）《涂装前钢材表面锈蚀等级和涂装等级》 (GB89２3-8８)

（1０)《建筑工程施工质量验收统一标准》（GB50３00-２0０1)

（１1河南省及洛阳市当地有关工程施工和技术管理规定

7．2允许偏差

7．3 质量控制措施

(１）严格技术管理制度,施工前编制详细的施工方案，明确具体质量保证措施和质量标准。

（2)严格按照本工法中允许偏差项目进行质量管理，认真落实“三检制”上道工序不合格不准进入下道工序施工。

(３)标高误差控制措施

标高调整采用垫片或地脚螺栓。由于土建和制作的累计误差都集中在吊装工作上，为控制结构标高，在桁架加工时，定位支座实际高度可能会低于理论高度,出现负偏差现象，可用插片进行调整。

（4）测量仪器精度必须满足本工法要求,并校准后使用。

（5）在抱杆安装焊接及桁架拼装、安装焊接时，要搭设防风设施，以保证焊接质量。 （6)胎架、轨道、抱杆及龙门架的制作、安装要具备足够的刚度和稳定性,以保证桁架的平稳施工。

(7)钢结构组装、安装、校正时，应根据风力、温差、日照等外界环境和焊接变形等因素的影响，采取相应的调整措施。

8．安全措施

管桁架

跨中的垂直度 ｈ/500且不应大于2.0 h ／500且不应大于2．0 拉线 吊线 钢尺

侧向弯曲矢高 l ／10且不应大于30 l/10且不应大于２0 桁架最外端两个孔或两端支承面最外侧距离

ｌ≤２4m +3.0 -7.0 +２.0 -５.0 ｌ>２4m

+5.0 -1０.０ ＋3.0 -6．0 桁架跨中高度 ±10.0 ±6.０ 桁架跨中拱度

设计要求起拱

±l ／５000 ±l/5000 设计未要求起拱 1０.０ -5．0 6．0 －３.0 相邻节间弦杆弯曲（受压除外） l １／1000 l1/１０00 支承面到第一个安装孔距离a

±1．0

±1.0

本工法执行国家、行业的相关安全法律、法规及安全技术标准、规程。并以《建筑机械使用安全技术规程》JGＪ33-２001、《建筑施工安全检查标准》JGＪ5９-99、《建筑施工高处作业安全技术规范》JGJ80-9１为准。

８．1、在施工作业前，要进行安全技术交底、安全培训，特殊工种必须持证上岗;

８.２、现场吊装、焊接、打磨、切割等各道工序要严格执行安全操作规程。

８.3、进入现场必须佩戴安全帽，高空作业必须系好安全带,并佩带工具袋，工具放在工具袋中，不得放在易失落的地方，防止失落伤及他人。

8.4、作业前检查防护工具、吊索具及作业环境,并在吊装区域设置警戒标志，派人监护。

8.5、雷、雨、雪、大风（六级)等恶劣天气，必须停止吊装作业。

8.６、严格遵循各类防火防爆制度，在焊接作业区,必须配备足量的消防器材,还应设置接火盆,点焊、气割作业办理动火审判手续，严格遵循“十不烧”规定。

8.７、工地电气设备，在使用前先进行检查，如发现不合格使用时要及时整改,合格后方能使用,严禁擅自乱拉私接电气线路。

８.8、桁架拼装,滑移、提升这几个阶段，倒链操作工人、千斤顶操作工人、卷扬机操作工人要密切配合，防止意外出现。

8.9、桁架提升过程中,在桁架两侧设置缆风绳,缆风绳拉设在楼层板上,上部绑捆于上弦杆，底部埋设预埋埋件，每榀桁架加设6根,每侧面3根,防止桁架侧翻。

8.10、卷扬机使用控制：

1、卷扬机用钢丝绳缠绕固定,钢丝绳绑在混凝土立柱上,立柱四角用角钢保护。

2、吊装前检查卷扬机必须牢固可靠，不得有滑动、倾斜现象。

３、开机前应检查卷扬机和各部分构件转动是否灵活，制动装置是否可靠灵敏，干油、稀油是否充足。

4、使用时应保证钢丝绳在卷筒上缠绕排列整齐,不得出现斜绕和互相错叠挤压现象。严禁在转动中用手、脚去拉、踩钢丝绳。

5、开始运转时，动作要平稳均匀。起吊重物时应先慢慢吊起,当跑绳已拉紧时，要停车检查锚桩导向滑车、卷扬机位置及钢丝绳的缠绕情况等是否良好,并询问指挥人员对滑车组及重物捆绑及跑绳是否畅通可靠，得到指挥人员的运转信号方能继续运转，严禁突然起动或加速。物件提升后,操作人员不得离开卷扬机。