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1、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i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
2、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 QCI、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
3、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
4、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 AotoCA而样技术，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
5、，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板数分成若干个部分，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，用手拉的产和千斤顶对桁架进行微调整， 桁架拼装效验完成后，在通过手拉的产使桁架下胎架，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
6、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，用揽风纯加固。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。如此逐极提升，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
7、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， 每两根主桁架间共有4幅次桁架与主桁架相连，主桁架共10,次桁架共36根I）,四周 为混凝土框架结构
8、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
9、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
10、 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，最后复核整根桁架的空间尺寸
11、，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 ）0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
12、，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）。错误！未指定书签。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）。错误！未指定书签。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）。错误！未指定书签。图5-8滑移就位4、依次滑移下一
13、板桁架，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，并用五根揽风纯进行 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纯，用3吨倒链连接。槽钢与次梁上翼缘焊接，缆
14、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纯，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，用四根缆风纯固定，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 ）0图5-12龙门架图5-11龙门架设置平面图3）龙门架底部与事先抱在混凝土梁上的钢板较接（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5.2.8 ）
15、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）错误！未指定书签。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。作图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d纯收缩，纯放松,纯缓慢调整，缆风纯随着翻身调整，整根桁架的收纯和放松纯应保持同步 （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
