大跨度钢结构梁分段吊装施工技术探索

大跨度钢结构梁分段吊装施工技术探索

黄平 徐亚鸽

北京建工路桥集团有限公司 100123

摘要：在大跨度钢结构施工中，由于钢构件长、截面大、构件重等特点，使得吊装方式、顺序、位移和应力控制都成为施工控制的核心问题。这对施工技术提出了更高的要求，面对复杂的空间结构项目，需要根据质量、安全、成本、工期等全生命周期角度出发，制定出有针对性的施工方案。文章在探讨大跨度空间施工技术的基础上，结合实际工程深入分析，对施工过程中的关键技术环节提出解决办法。

关键词：大跨度；钢结构；分段吊装

1 工程概况

本工程位于某旅游度假区，项目用地面积为109 840.35 m2,总建筑面积159 996.21 m2,其中地上建筑面积116 994.04 m2;地下建筑面积43 002.17 m2。其中宴会厅位于裙房三层，其顶棚钢梁区域覆盖面积1 634 m2,主梁跨度达30.6 m, 单件重量15.9 t。顶棚净高13.5 m, 钢梁覆盖区域位于宴会厅屋盖结构的中央位置，周围存在裙房。钢结构工程主要包括承受屋面荷载的竖向结构体系及屋面平面框架体系，其中竖向结构体系由15根H型钢劲性混凝土柱组成，主要规格为：BH600×400×25×30,共15根，最大吊重北侧柱为3.5 t, 南侧为3.4 t; 平面体系由纵横向H型钢主次梁组成，主要规格分别为：H1 200×400×22×30,H1 700×400×24×34,H400×200×8×12,纵向梁分为三段，依次为：北侧43根，中部37根，南侧43根，最大吊重均为：5.3 t。

2 钢梁吊装方案

2.1 施工总体思路

本工程钢柱最大重量3.5 t, 主梁跨度30.2 m, 单根重量15.9 t。采用STT553塔吊吊装，塔吊臂长70 m, 回转范围内刚好覆盖钢梁吊运安装区域，且大臂末端起重时起重量5.65 t, 结合STT553塔吊吊装性能将钢梁分三段加工(吊装方案确定好后进行图纸深化),以减小单次起吊重量，使主梁起吊重量15.9 t变为分段单次起重5.3 t, 这样主要矛盾得到解决。此方案优点在于大型塔吊能充分发挥塔吊起重臂的高度优势和对吊装范围的覆盖优势，塔吊司机对吊装过程可视，易于控制；钢构件在地面起吊，避免构件中途驳运过程；塔吊租赁费用约6 000元/d, 机械租赁费较低，吊装视线好，安全可靠，经济便捷。

相较于小吨位汽车吊在裙房顶板进行吊装，机械投入费用少，且不需要大面积预留内模架支撑，减少钢管租赁费。从安全第一，经济与便捷的原则，项目部进行充分的讨论，综合考虑与对比下选择该方案实施。

2.2 施工中存在的问题

在现代钢结构发展中，出现越来越多的复杂钢结构体系，伴随出现了诸多力学、技术等施工问题，随着工程要求的提高，施工难度也在不断增加。其中就包括设置临时支撑柱对结构安全的影响及分析。在大跨度钢梁安装过程中，由于水平构件与水平支撑、竖向构件形成空间结构，其失稳临界荷载较小。因此，在施工荷载和水平荷载的影响下，构件容易产生变形和失稳。在本工程大跨度钢结构梁吊装采用分段吊装工艺，必须设置临时支撑，确保钢结构施工安全。

针对这个问题，本工程拟采用塔吊标准节作竖向支撑体系，采用缆风绳作为水平支撑的保障措施，形成“塔吊标准节支架+槽钢支架+千斤顶(木垫板)+缆风绳”的支撑系统，扩大临时支撑区域，以此降低钢梁架对底板的水平推力和钢梁架的最大竖向挠度，形成空间稳定体系；根据需要在钢架顶部安放千斤顶及木垫板支撑分段吊装的钢梁，调节千斤顶高度完成钢梁的起拱要求，便于顺利分段吊装施工。

3 屋面型钢分段吊装

3.1 支撑架体系

宴会厅钢梁顶棚驾越于三层楼板(楼板标高±0.000 m),由南、北15根劲性柱作为支撑，顶棚临空高度11.68 m, 为完成钢梁的高空拼接工作，项目部采用QTZ80塔吊标准节组装形成钢梁的安装支架，单个标准节尺寸1 645 mm×1 645 mm×2 800 mm, 单个支架由四个标准节组装而成，坐落于3层楼板，为了保护和加固三层楼板，保留楼板下层延伸至基础顶1 200×900的模板排架。设置支架顶部标高11.20 m, 距离钢梁下弦为0.48 m, 在此空隙，根据标准节构造用20号槽钢静焊而成的钢架坐于标准节支架顶部，钢架6个支撑脚设置成“凹”型企口卡于标准节的横梁和斜梁上，在水平方向上形成固定体系避免横向滑移。以此形成“塔吊标准节支架+槽钢支架+千斤顶(木垫板)”的支撑体系，用钢丝绳将标准节与四周混凝土柱进行拉结，以确保支撑架体的稳定。

3.2 型钢梁分段锚固

根据设计要求和规范规定，采用高强螺栓方式连接的构件，在构件出场前进行预拼装。构件连接处油污及浮锈清除干净，接触面采用喷砂处理。

在施工过程中还要注意：

1)腹板处高强螺栓安装顺序以轴线编号小为起始，穿入方向根据施工情况，便捷为主。

2)高强螺栓的安装应在结构件位置调整准确后，根据规定，设置穿入不少于30%节点孔数，严禁强行穿入和扩孔后穿入。

3)高强螺栓与结构件组装时，螺母的圆台一侧应与垫圈有倒角一侧相接。

4)修孔时，该孔应使用铰刀进行修整，修整后孔的最大直径满足设计和施工规范要求，做好相关预防措施，防止铁屑落入板迭缝中。

5)根据规范规定，安装高强螺栓确保摩擦面的摩擦系数达到设计要求。

6)螺栓采用两次紧固。第一次初拧采用定矩扳手，紧固到螺栓设计预拉力的70%,第二次终拧达到设计值，定矩扳手需要检定合格方可使用。

7)高强螺栓在紧固时，连接处的螺栓从中间向外对称，依次拧紧。

3.3 型钢梁分段吊装和焊接

1)吊装施工。

所有钢梁吊装前应核查编号和设计吊点，使钢梁平衡起吊，吊索角度控制在60°为宜，构件吊点处采用麻布或橡胶皮进行保护。钢梁水平吊至安装部位，使主梁一端与劲性柱拼接处吻合，用塔吊标准节支架体系作为支撑，用支撑架上千斤顶托起钢梁另一端使钢梁受力而保持静止，由技术工人完成主梁与劲性柱的临时锚固工作。在完成横向跨度内两侧劲性柱与单段主梁的焊接工作后，吊运中间段主梁，用两个标准节支架体系托起主梁梁端，完成中间段主梁与两侧同跨度内主梁的临时拼接工作。

钢梁吊运到安装位置时，用两端溜绳旋转对准安装轴线，随之缓慢落钩。梁的方向和连接板同向，钢梁找正就位后用安装螺栓临时固定，固定稳妥后方可脱钩。按照主、次梁吊装顺序分别吊装。梁头挂吊栏用于工人拼装和焊接的操作平台。钢梁吊装到位后进行校正、检查、初拧，待该层钢梁全部安装到位和校正后换高强螺栓完成初拧、终拧和焊接施工。

2)焊接施工。

本工程存在焊缝间隙过大的情况，应采用堆焊工艺，在坡口的单侧或两侧堆焊，以增加构件长度和减小组装的间隙。单板厚大于一定的厚度时，在焊接之前应考虑进行焊前的预热，使母材预热到一定的温度后，再进行焊接。焊接结束后，为避免热量散发过快，进行焊缝焊后的保温。

参考文献

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