大型钢桁架梁现场制作吊装技术探讨_大型钢桁架吊装方案
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大型钢桁架梁现场制作吊装技术探讨
周建新、张乃彬
（通州建总集团有限公司 226300）
[摘 要]：本项目钢结构由四榀桁架梁组成钢结构连廊，桁架梁为超长、超宽、超重钢结构，无法实现成品运输到现场，考虑到半成品构件会发生变形等原因，只能考虑车间加工构件，散件运输到现场后进行拼接的工艺来实现成形、吊装。[关键词]：大型钢桁架梁 胎架 胎架式拼装 双台机吊装
1.工程概况
本工程由两部分组成，分别是钢柱和钢桁架，其中钢柱和柱间的连系梁部分已经安装完成，余下钢桁架部分的基本情况如下：
连廊共有四榀，上下弦均为400*400*30 BOX截面方钢管，腹杆采用350*350*22 BOX截面方钢管，其中两榀规格形号相同，长度分别为62.213m、59.4m，重量分别达到74.508吨、71.987吨，高度为5.45m。其模型如下图1。
图1 钢结构连廊模型
2.施工思路
2.1钢结构现场施工流程总述
总体思路。
（1）施工总体思路为“散件加工、打包运输、现场胎架制作、现场拼装、先主后次、区域吊装”
（2）本着先主后次的吊装顺序，即：安装上下弦杆→安装腹杆→吊装主桁架→屋面支撑和钢桁架等构件。考虑分区施工以避免大吊机与拼装胎架冲突。
（3）工厂提前将现场所需构件制作完毕，组织运输提前将构件运到现场并摆放在合适的位置，安装班组根据详图要求，仔细核对规格、型号、数量等。
（4）胎架现场制作，采用H250*125*6*9做找平型钢及H150*100*6*9 型钢做支撑骨架及A89*4无缝钢管做连系支撑，配12#槽钢做定位板架设上下弦，定位板在焊接时预先根据设计要求起拱定位。
（5）在地面上钢桁架的正下方分两次将四片钢桁架拼装完成后，直接采用两台同型号120T汽车吊同时起吊安放在钢柱上的临时牛腿上，将钢桁架与钢柱焊接，完成钢桁架的制作和安装全过程。2.2现场施工优点：
（1）最大限度地避免了钢桁架的转运和移动。由于是在需要安装位置的正下方，因而拼装好的钢桁架无需移动，仅是正身然后垂直起吊就可以了。由于钢桁架的自身特点，桁架平面内的刚性非常好，而在平面外则显的比较柔。因此对于长度59.4米，高度5.45米，重量达70余吨的钢桁架，想要翻身都不是一件十分容易的事。
（2）由于桁架是在胎架上工厂化制作，使制作的精度和质量都得到了保证。在胎架制作完成之后，就对其标高和尺寸进行测量和控制。待桁架的上、下弦制作完毕、腹杆定位之前还有一次对于桁架的外形尺寸控制。通过这两次外形测量，完全可以保证钢桁架的精度。
（3）胎架的主骨架是三角形，这很好地解决了拼装时钢桁架的稳定性问题。经过计算，无论在桁架制作还是在单榀桁架吊装时，无需进行加固，胎架的稳定性都是得到满足的。
（4）制作和安装胎架时则根据不同的钢桁架，选择在不同的位置，使胎架得以重复利用，从而缩短了工期，节省了材料。
（5）工人进行各种操作时，均是以地面工作为主，这样的工作效率比较高、工作质量有保证，而且安全。
3.现场施工方法
3.1施工流程
事先确定吊车的行走路线和临时施工胎架的准确位置，进行场地的平整和局部加固工作。然后在地上放出胎架的定位轴线，用H型钢、角钢、钢管等做成施工胎架，并在胎架上弹出桁架的定位轴线，同时将场地内用工字钢垫平，准备好原材料的合理放置。3.1.1地面平整
在钢结构施工区域进行地在平整，利用施工区间临时道路作为地平最高点，作为桁架梁中心点，在两侧土基上回填石子进行碾压，使碾压面与临时道路面在同一标高，根据加工图进行现场放线、抄平、放样。
3.1.2胎架制作
胎架按加工图施工（钢桁架梁制作时胎架的稳定性采用同济大学3D3S软件进行验算）（1）胎架分为四组，每组12米长，一字排开，胎架与胎架之间采用角钢、无缝钢管连接成一整体。如图2
图2 四组胎架一字排开
a、每组胎架下面用两根12米长H250*125*6*9型钢作找平用形钢，在找平型钢铺设前对地面抄平，铺放就位后再次对型钢抄平。如图3
图3 胎架找平H型钢
b、用两根5.8米长及一根4米长的H150*100*6*9型钢焊接成三角形支撑架，在三角形支撑架中间位置采用A89*4无缝钢管再作竖向加强 支撑。如图4
图4 胎架三角支撑
c、四片焊接完成后，分别在找平型钢的两端及二侧三分之一位置竖立，每组胎架共四片。胎架竖向三角形支撑架体安装时，采用汽车吊配合吊装，把三角支撑竖立在型钢基础上，如图5
图5 三角形支撑架就位
d、在三角形支撑架安装完成后，分别在支撑架顶部及中间采用A89*4无缝钢管连系拉接，使竖向支撑架形成一个整体。如图6
图6 支撑架连系支撑安装
e、三角支撑架、连系支撑制作安装完成后，重新抄测标高，焊接上下弦定位板。根据规范及设计要求，钢桁架采用预起拱，最大起拱值按照主桁架跨度的0.5/1000进行起拱，其他位置起拱值按照直线原则取得。为了避免现场安装精度保证困难，在加工图设计时采用计算机三维空间放样，按照放样图及现场实际相结合的方工焊接上下弦定位板。胎架制作好之后，将下部垫平垫实。如图7
（图七）安装完成的胎架
图7胎架制作好后的，将下部垫平垫实
3.1.3拼装钢结构桁架梁
（1）桁架梁的上下弦由车间分段加工而成，将加工厂里制作好的钢桁架运到附近，拆开包装，按加工图的要求进行规格和长度的复核。在钢柱施工牛腿上弹出钢桁架的中心线和外轮廓线，精确测量出每榀钢桁架上、下弦轴线间的距离，预留出梁柱焊接的收缩量，按照详图的要求，开始进行桁架的拼装。精确将
（3）拼装桁架梁时注意事项：
a、对接时不可以在同一个节间，上弦和下弦需错开，以保证其良好的受力性能。b、复核柱间尺寸，留出焊接收缩量，保证钢桁架装配长度。
c、测量工作紧紧跟上，确保安装工作的外形装配尺寸。由于是在施工平台上直接成形到位，并没有可以调节的余地，因此要求装配时对尺寸严格把握，控制务必精确。
d、焊缝检测工作步步跟随，完成一道焊缝，检测一道焊缝。对于焊接质量真正做到心中有数，质量可控，发现问题，及时查找原因，确保焊接质量。
e、在每次拼装之前均应对胎架进行测量复测，并且当桁架上架后应以桁架标高实测数据为依据，对桁架进行调整。3.1.4拼、吊装工作
（1）拼、吊装流程
a、g、落实吊装当天现场电力供应、天气情况，检查机械设备工作情况。（3）钢桁架梁吊装
安装的顺序为：先从垂直方向外侧开始，依次安装，两榀钢桁架完成后，开始安装它们之间的次梁，使其尽快形成一个整体。接着安装两榀斜桁架，同样装好桁架后就安装次梁。最后安装其连系梁。
a、垂直方向两榀钢桁架分别拼装、检测、测量完成之后，就准备开始吊装。b、汽车起重机的选型，最大钢桁架长度62米，重量75吨，构件高度5.45米，吊车站位处标高+0.000，构件安装高度+16.000，工作半径7米，拟采用两台起重量相同的起重机抬吊。起重机起重高度H=h1+h2+h3+h4=10.45+0.5+5.05+4.6=20.6米。（h1：安装支座表面高度。h2：安装间隙。h3：绑扎点至构件吊起后底面的距离。h4：吊索高度。）查中联重科浦沅100T起重性能表，臂长L=26.4m，工作半径为7m时，单机起重量为43t，双机起重量为86吨>构件重量75吨+吊钩重量0.5吨，可以满足要求。考虑到动荷载及不可遇见的因素吊装采用两台120T汽车式起重机
c、吊装
先安装的是垂直方向外侧钢桁架。根据施工现场实际情况及桁架梁总重量，选用两台120T相同型号的汽车起重机，双抬吊的吊装方法施工。汽车起重机开到指定位置，（汽车吊大臂位于桁架两侧各四分之一位置就位如图10）先试吊并经现场指挥确认后，将总长59.4米的钢桁架缓缓吊起，检查各吊点、汽车起重机的平稳度，无隐患后继续起吊，每根钢柱安排两名工人，到施工平台上协助钢桁架准确就位。桁架梁起吊到指定高度后停稳，缓慢的向一侧偏移，桁架的一头偏开操作平台脚手架，然后另一头缓慢伸入脚手架中，平形移至另一侧，使桁架插入钢柱之间，两侧上弦杆轴线与钢柱轴线统一后，即将钢柱落下，放在临时牛腿上，由操作工人在平台上，微调钢桁架竖直方向的偏差，使下弦梁柱轴线统一。工人开始梁柱焊接作业。用另一台50T吊车在跨中保持钢桁架侧向稳定，直到将两榀钢桁架间的次梁连接完成才能松下。
图10 双台机起吊桁架梁
d、其它钢桁架的安装
待主钢桁架焊接完成，并且次钢桁架安装基本完成后，才可以进行外挑钢桁架的安装。次钢桁架的种类多，长短不一。在地面上，先要根据加工图仔细核对编号，并标出钢桁架的中心线。待安装的位置同样要清晰地标出中心线，安装时，用25T吊车将钢桁架从地面上吊起，先调整，后定位。有部分钢桁架是栓焊连接的，先将高强螺栓拧紧，然后焊接连接板。对于没有螺栓连接的，需调整钢桁架横向水平、纵向垂直后，方可施焊。）
e、钢桁架及次钢桁架安装完毕之后，用两台25T起重机，安装外围次钢桁架，由于钢桁架长度都相差不大，但各有不同，注意编号和钢桁架到位后的方向、垂直度。
4.制作安装过程注意事项
（1）场地平整着重对软基础加固碾压，使其能达到承载求。胎架找平H型钢铺设后进行水准仪测平，进行标高调整，型钢上标高必须在同一水平线上。胎架竖向支撑安装时必须拉通线，使其轴线在同位置。
（2）按加工图编号仔细核对构件，确定安装位置，拼装时由先上弦、后下弦再腹杆的步骤进行安装就位，拼装过程中根据荷载的加大随时检测胎架的平稳情况。
（3）全部就位后进行焊接，拼装焊接时注意外围环境影响，阴雨天、大风天气不得焊接。
（4）吊装前的定位要精确，采用经纬仪、水准仪、测距仪进行精确定位，在钢柱上用红色油漆做桁架梁上下弦的轴线标示，再做上下弦的外框标示，然后根据外框线焊接临时牛腿板。
（5）吊装过程使用的汽车起重机要经过严格的计算，保证安全，桁架起吊时先要低空
试吊，检查无隐患后再进行起吊，起装过程中施工人员保证安全距离。
（6）吊装过程中设置控制定向绳索并由专人负责，并相互配合，专心一致，避免碰撞。吊装过程切忌用力过猛而造成钢梁大幅晃动，造成汽车起重机和桁架失衡。
（7）安装过程中的螺栓、钢钎、钣手等要放在工具包带携带，不得空中抛物。（8）登高作业人员必须系好安全带，作业下严禁人员走动或停留，施工区域严禁闲人进入。
（9）施工过程中做好各项安全、消防、保卫工作。
5.结语
通过本工程钢结构桁架梁施工：创造了一套针对大型钢结构桁架梁胎架式现场拼装的施工工艺；省去了超长、超宽、超重钢结构在运输环节上的麻烦；利用胎架式桁架焊接施工，不需要把重大钢结构翻身，减少安全隐患，解决了钢结构桁架双面施工的困难，减小桁架梁变形的概率。方便焊接施工、便于检测，保证焊接质量；双台机吊装，增加了吊装过程中稳定性，提高吊装安全系数。使我们在整个施工过程中熟悉了各个节点的技术要点，为我公司在以后类似项目施工积累了丰富的施工经验。
