关于大跨度钢结构桁架施工技术探讨

关于大跨度钢结构桁架施工技术探讨

刘立新

刘立新沂水宏翔钢结构有限公司临沂市沂水县，276400

摘要：钢结构桁架体系在大跨度穹顶建筑当中的应用非常广泛。但同时大跨度钢结构桁架的安装施工需要进行严格的质量控制，以确保桁架吊装的稳定性和安全性，因此本文对大跨度钢结构桁架的施工技术进行研究。

关键词：大跨度钢结构桁架；施工技术

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一、大跨度钢结构桁架的常见问题

桁架是一种由杆件通过焊接、铆接或螺栓连接而成的支撑横梁结构。由于在荷载作用下，桁架杆件主要承受轴向拉力或压力，从而能充分利用材料的强度，在跨度较大时可比实腹梁节省材料，减轻自重和增大刚度，故适用于较大跨度的承重结构和高耸结构，因此大跨度钢结构桁架在桥梁、屋架以及水利工程中的应用非常广泛。大跨度钢结构桁架的施工方法与建筑物的几何尺寸、建筑材料、施工条件以及现场环境等因素有关，需要综合考虑和确定最终的施工方案。以下就对大跨度钢结构桁架的施工中常见的问题进行具体分析：

（一）锚栓问题

在大跨度钢结构桁架施工的过程中，地脚螺栓的错位对于整个钢结构的安装有着非常严重的影响。而造成这一现象的主要原因是在对建筑基础进行混凝土浇筑时，没有检查螺栓的坚固情况，或者是螺栓固定的位置出现偏差。并且在混凝土基础初凝之前，没有进行必要的校正和校验措施，从而导致锚栓移位等现象。

（二）制作问题

大跨度钢结构桁架是通过人工焊接的方式制作的，因此常为不规则的穹顶结构，因此一旦在焊接过程中出现任何质量问题，都很难进行调整。况且桁架杆件之间大多是相贯线焊缝，给焊接施工带来了极大的难度，如果不讲这些问题进行及时、有效地处理，必将会影响到桁架焊接的质量和使用的安全性。

（三）安装问题

大跨度钢结构桁架是采用分段制作、拼接安装的施工方式，因此对焊接质量的要求非常严格。由于焊接施工的速度较慢，精度以及变形难以控制，而且在吊装过程中，由于大型钢结构桁架的尺寸大、柔性大，容易发生形变，破坏整体结构的稳定性。因此为了有效确保吊装施工的可靠性和稳定性，对吊装设备的使用有了更高的要求。

（四）维护结构的安装问题

大跨度钢结构桁架的维护结构采用的是压型钢板的方式，但是由于跨度大，结构形状的不规则，给维护结构的安装造成了极大的困难。并且在遇到大雨时，由于屋面的坡度长、雨水流速猛，使得屋面漏水成为了大跨度钢结构桁架的首要问题，所以需要对维护面板进行必要的涂层保护措施。

二、大跨度钢结构桁架施工的技术要点

为了有效地确保大跨度钢结构桁架的施工质量，本文运用了先进的施工技术，极大地提高了大跨度钢结构桁架施工的精确性、可靠性以及高效性。以下就对大跨度钢结构桁架施工的技术要点进行深入探讨：

（一）钢结构桁架的制作

对于单榀桁架，由于整体性好，上下弦杆焊接的接头少，不易产生焊接形变。而且整榀桁架的几何尺寸偏差较小，制作速度快，能够有效地避免二次倒运，节省大量的制作时间和成本费用。通过批量生产加工的方式制作钢结构桁架，以流水线的生产方式充分提高钢结构桁架的机械化程度以及制作效率。此外，为了最大限度的减少钢结构桁架的工作量，应该尽量减少桁架的分段数量，方便后期运输。一榀桁架可以进行分段焊接，分段时应该尽量避开节点。

各段焊接完后直接运输到施工现场，然后将钢结构拼装成型，并且通过起重机吊装就位。此时需要在空中进行对接施焊，由于钢结构桁架的跨度大、高度高，因此在起吊过程中，容易产生较大的变形应力，从而造成严重的质量事故。所以需要通过对接施焊的方法，减少吊装对钢结构桁架造成的附加变形。

（二）钢结构桁架的吊装

大跨度钢结构桁架的吊装工艺流程分为基础标高控制、轴线复测、桁架就位、校正、杆件以及撑管安装、屋面檩条的安装。在吊装过程中首先使用塔吊掉漆弧顶，然后再分别使用两台吊车吊起桁架两端的直段，确保钢结构桁架被平稳抬起翻身。撤掉两台吊车，再通过塔吊垂直吊装就位，此时用缆风绳将大跨度钢结构桁架固定平稳。撤掉吊车把第二榀桁架按照同样的方法吊装就位，并且使用经纬仪对已经吊装好的钢结构桁架进行校正。使用吊车将垂直支撑和水平支撑等结构件起吊就位，确保两榀桁架整体结构的稳定性，依照此方法安装剩余的桁架。

钢结构桁架祈祷时，必须要确保两台吊车同步进行，起吊节奏尽可能缓慢进行，当桁架上升到一定高度是，进行翻身。当钢结构桁架完全处于垂直状态时，将两个柱端放入基座位置并进行固定，首先爱你固定一个支座，由于钢结构桁架在起吊过程中会产生形变，因此需要采用倒链强行将另一个支座固定就位。在吊装施工的过程中所有施工操作均按照现行的验收规范进行施工验收，大跨度钢结构桁架吊装如下图1所示：

图1大跨度钢结构桁架吊装示意图

（三）施工过程中的质量控制

大跨度钢结构桁架在施工过程中，需要进行严格的质量控制。焊接所试用的焊条以及焊剂的品种、规格、型号以及材质，应该符合《建筑钢结构焊接规程》JGJ81-91中的有关规定。焊接时选择屈服轻度较低、冲击韧性较好的低氢焊条，并且在焊接前进行预热处理。在进行手工焊接时，对于Q235型钢需要使用E4301以及E4303型焊条，进行埋弧焊接时，则需要使用H08A型焊丝；对于Q345-B型钢需要使用使用E5016以及E5017型焊条，进行埋弧焊接时，则需要使用H08MnA型焊丝以及HJ431型焊剂。

在地脚锚栓的紧固过程中，上端螺栓使用工具式钢板进行定位，下端则通过定位支托进行定位，然后再将其焊接牢固。预埋钢板在打砼垫层之前就需要进行初步定位，作为垫层的标高控制带你，在垫层施工结束后，需要通过检测仪器符合预埋钢板的标高和水平位置。在预埋钢板上做出十字线，并以此作为支托定位的控制线，确保地脚螺栓位置的准确性，同时以支托作为螺栓标高的控制支架。当混凝土浇筑完成后，需要在混凝土初凝结束后拆除工具式钢板，避免过早拆除造成地脚螺栓的位移。钢结构桁架安装允许出现的偏差如下表1所示：

项目类别项目内容偏差范围测量方法

地脚螺栓钢结构的定位轴线L/2000钢尺、经纬仪

钢柱的定位轴线±1㎜钢尺、经纬仪

地脚螺栓的位移±2㎜钢尺、经纬仪

柱底座的位移±3㎜钢尺、经纬仪

柱底标高±2㎜水准仪

钢柱底层柱基准点标高±2.0㎜水准仪

同一层各节柱顶高差±㎜5.0水准仪

底层柱底轴线对定位轴线的偏移±㎜3.0钢尺、经纬仪

上下连接处的错位±㎜3.0钢尺、直尺

单节柱的垂直度±H1/1000㎜经纬仪

主体结构整体偏差垂直度±H/2500＋10㎜按各节柱的偏差累计

平面弯曲±L/1500㎜按每层偏差累计

表1大跨度钢结构桁架安装允许出现的偏差项目类别

项目内容

偏差范围

测量方法

地脚螺栓

钢结构的定位轴线

L/2000

钢尺、经纬仪

钢柱的定位轴线

±1㎜

钢尺、经纬仪

地脚螺栓的位移

±2㎜

钢尺、经纬仪

柱底座的位移

±3㎜

钢尺、经纬仪

柱底标高

±2㎜

水准仪

钢柱

底层柱基准点标高

±2.0㎜

水准仪

同一层各节柱顶高差

±㎜5.0

水准仪

底层柱底轴线对定位轴线的偏移

±㎜3.0

钢尺、经纬仪

上下连接处的错位

±㎜3.0

钢尺、直尺

单节柱的垂直度

±H1/1000㎜

经纬仪

主体结构整体偏差

垂直度

±H/2500＋10㎜

按各节柱的偏差累计

平面弯曲

±L/1500㎜

按每层偏差累计

三、结束语

综上所述，钢结构桁架的最大特点就是承载能力相对较大，制造成本相对较低，通常都是适用在各种大跨度的建筑当中，而且能够制作成直径较大的类型以及各种类别的长度。但是由于大跨度钢结构桁架的焊接施工环节比较多，技术工艺有相对复杂，整体的工艺流程在相互之间的衔接又十分的紧密，尤其是桥梁以及大跨度穹顶等建筑当中，需要进行严格的质量控制。因此本文重点分析了大跨度钢结构桁架施工技术要点，对影响施工的钢架吊装以及地脚锚栓移位等问题，进行详细分析，并通过采取相应的解决措施，保证钢结构桁架施工的稳定性和安全性。