CN106836498A - 一种超大跨度体育场看台屋盖钢桁架吊装施工工法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种超大跨度体育场看台屋盖钢桁架吊装施工工法，包括如下步骤：A施工准备工作、B临时支撑架安装、C试吊、D自两端向内分段对称吊装桁架、E浇筑主桁架拱脚混凝土、F安装檩条、G初步验收、补刷防腐、防火涂料、H临时支撑架卸荷、J检查验收和M拆除临时支撑架；本发明根据吊装重量及吊装件长度计算先将大跨度钢桁架分段进行地面拼装，再进行空中对接吊装，可有效节约工期及降低安装成本。本发明中分段钢桁架采用临时支撑架进行临时支撑，支撑架顶部的卸荷支座与钢桁架焊接，由临时支撑架承受已安装主桁架的荷载，可确保钢桁架的安装安全，又比搭设满堂安装架大大节约成本。

Description

一种超大跨度体育场看台屋盖钢桁架吊装施工工法

技术领域

本发明涉及一种钢桁架吊装施工工法，具体涉及一种超大跨度体育场看台屋盖钢桁架吊装施工工法。

背景技术

在当前钢材价格不高、结构跨度大、施工工期短、可回收率高、综合成本低的有利条件下，钢结构利用率越来越高。250m以上超大跨度钢桁架均为拱形跨，其安装方法多为高空原位散装法、整体提升法、滑移安装法等，采用散装法需搭设满堂支承，以提供构件高空搁置及工人的操作平台；整体提升法则需多台大型吊车同时起吊，需考虑起吊后钢桁架的整体变形控制，还需考虑拱脚支座的强度；滑移安装法需搭设滑移轨道支撑架，也需考虑钢桁架的整体变形控制。这些吊装方法材料消耗大，人力投资多，施工工序多，质量控制困难，成本较高，安全风险也相对较大且现有技术或没有采用卸荷装置或采用简单的木楔、钢管卸荷装置，现场分次打掉木楔、用气割割掉钢管，难以控制卸荷精度，不利于钢桁架整体荷载缓慢、均衡地传递至拱脚及各个受力支座上。

发明内容

本发明的目的是为解决现有技术中存在的技术问题而提供一种超大跨度看台屋盖钢桁架的吊装施工方法。

本发明所采用的技术方案是：

一种超大跨度体育场看台屋盖钢桁架吊装施工工法，包括如下步骤：

A施工准备工作

确定临时支撑架的位置，将钢桁架分段并在地面进行拼装，确定各段吊装顺序、起吊重量、吊装设备以及行走路线；

B临时支撑架安装

根据每个临时支撑架所承受的主桁架荷载及安装高度进行计算出临时支撑架的截面尺寸及其杆件的截面尺寸并安装，临时支撑架顶端安装卸荷支座；

C试吊

将钢丝绳、卸扣与桁架上吊装耳板进行连接，钢丝绳拉直，调整钢丝绳长度和角度，检查钢丝绳伸直受力情况、最重段抬吊情况；连接无误后将桁架构件吊起，静置后测量桁架下挠及各吊点、端点变形情况，如此试验三次，符合要求即可吊装；

D自两端向内分段对称吊装桁架

单个半球形罩棚施工步骤为：从主桁架两端向中间吊装，同时吊装相连的次桁架，次桁架一端连接在主桁架上，另一端连接在横向的永久支座上；

E浇筑主桁架拱脚混凝土

主桁架两端拱脚吊装完成后根据设计要求调整拱脚角度并浇灌拱脚混凝土，待整个钢桁架安装完成和拱脚混凝土强度须达到设计要求值后，再进行卸荷工作；

F安装檩条

次桁架安装完毕后进行檩条安装，根据设计图相关节点先安装檩托再安装檩条；

G初步验收、补刷防腐、防火涂料

检查、核对各主次桁架拼装正确，安装焊缝无缺陷，檩条安装整体坡度平顺后， 进行补刷防腐、防火涂料；

H临时支撑架卸荷

卸载顺序采用所有支点同时分步卸载法，各支点每次卸荷支座的下落数据不同，拱脚处支点的卸荷支座下落数据最小，拱顶部支点卸荷支座下落数据最大，每次控制在10mm以内，中部支点卸荷支座每次下落距离控制在5mm以内；卸载时先解除卸荷支座的纵向水平限位挡板，变形结束后再进行竖向卸载；

J检查验收

根据设计要求以及焊接质量验收的相应规范对各杆件和焊缝进行检查验收；

M、拆除临时支撑架

拆除临时支撑架时，先拆除卸荷设备，然后自上而下分段拆除临时支撑架的架体。

进一步的，所述临时支撑架的横向宽度应与其所支撑的主桁架下弦宽度相等，每个临时支撑架顶部沿主桁架横向设两个所述卸荷支座并分别设在主桁架下弦钢管的支撑点处。

进一步的，所述卸荷支座包括千斤顶或砂筒、刚性平台、调平连接钢板、纵向水平限位挡板、聚四氟乙烯板和上托板，千斤顶或砂筒的上、下端分别设置有上托板和聚四氟乙烯板，聚四氟乙烯板铺放在刚性平台上，上托板的上端与调平连接钢板连接；纵向水平限位挡板设置在上托板的两侧且一端与刚性平台连接。

进一步的，所述卸荷支座的刚性平台固定在支撑架顶端，调平连接钢板上部与主桁架下弦连接。

进一步的，在步骤H中进行变形监测和应力监测；

变形监测：为确保卸载过程的安全及实际卸载变形量与理论值的差别，在卸载时安排测量工作人员对结构的卸载点进行全过程测量、记录，及时根据实际变形量对卸载步骤和单元卸载量进行修正；

应力监测：对主桁架的应力值进行监测，应变计分别布置于拱脚部位、跨中部位及各卸载点部位，拱脚处应变计布置原则：为避免混凝土包裹对应变计的影响，应变计应布置在距离混凝土基础边界线300mm处，拱脚部位分别设置3个监测点；跨中处应变计布置原则：为避免焊缝处应力集中对应变计的影响，应变计应布置在距离焊缝边线500mm处；各监测点实测与理论值相比，偏差不大于20%时进行卸载。

工艺原理：

根据吊装重量及吊装件长度先将大跨度钢桁架分段并进行地面拼装，再进行空中对接吊装，可有效节约工期及降低安装成本。

分段钢桁架采用临时支撑架进行临时支撑，支撑架顶部的卸荷支座与钢桁架焊接，由临时支撑架承受已安装主桁架的荷载，可确保钢桁架的安装安全，又比搭设满堂安装架大大节约成本。

所有钢桁架及檩条安装完毕后，进行临时支撑架卸荷、拆除工作，卸荷时所有卸荷支座分步同时进行，缓慢下落，逐步卸掉桁架荷载，让桁架拱脚及其他所有永久支座承重受力。

有益效果：

现有技术多为就地搭设满堂支撑架进行空中拼装或是在地面一次性拼装完毕，整体采用多台大型起重设备一次吊装到位，不仅技术成本较高，且安全风险大，尤其是多台大型起重设备吊装要对桁架进行复杂、详细地吊点受力分析及整体吊装稳定性分析，施工难度极易受现场条件限制而增大。本发明施工工法采用增设中间临时支撑架方法，将拱形主桁架分解成为多段简支梁受力形式，分段安装，施工综合风险小。

现有技术或没有采用卸荷装置或采用简单的木楔、钢管卸荷装置，现场分次打掉木楔、用气割割掉钢管，难以控制卸荷精度，不利于钢桁架整体荷载缓慢、均衡地传递至拱脚及各个受力支座上；本发明施工工法采用了临时支撑架卸荷支座，可以对桁架的下落数据实现精准控制，分阶段、有次序地均衡卸荷，使永久支座缓慢、均衡受荷，有利于钢桁架保持整体结构的稳定性及安全性。

附图说明

图1为本发明超大跨度主钢桁架安装临时支撑架布置图；

图2为本发明临时支撑架装置图；

图3为本发明中卸荷支座工作状态示意图；

图4为本发明中卸荷支座横向分布示意图；

图中，1-主桁架，2-卸荷支座，3-临时支撑架，4-调平连接钢板，5-上托板，6-纵向水平限位挡板，7-千斤顶或砂筒，8-聚四氟乙烯板，9-刚性平台。

具体实施方式

下面结合具体实施例进一步阐述本发明：

实施例

一种超大跨度体育场看台屋盖钢桁架吊装施工工法，包括如下步骤：

A、施工准备工作

吊装方案的编制、审批并对参数人员进行交底；确定临时支撑架的位置，将钢桁架分段并在地面进行组对拼装，以便进行高空分段整体安装；确定各段吊装顺序、起吊重量、吊装设备的选择及行走路线、安全保障措施；场地的平整、压实处理，满足大型吊车行走、吊装要求；

B、临时支撑架制作、安装

(1)临时支架采用圆管4管或大型角钢格构式支撑制作，标准节段长度为6m，支撑架的拼接安装使用2台100T汽车吊，每个标准段4管格构式支撑在地面拼接成整体后进行安装，之后拼接安装下一段4管格构式支撑。

（2）临时支撑架基础采用500mm厚三七灰土夯实，压实系数不小于0.96，每边宽出架体不少于2.5m；上做300mm厚不低于C25强度的钢筋混凝土垫层，每边宽出架体不少于2m；底座为50mm厚Q235B钢板，每边宽出架体不少于1m；基础周边做好排水措施。

（3）设置缆风绳，缆风绳采用多股钢丝绳，支撑架四个角均设，与地面呈60°拉紧，根据高度及荷载、当地风力情况计算竖向设置道数。

（4）临时支撑架3顶部设置卸荷支座2，临时支撑架3的横向宽度应与其所支撑的主桁架1下弦宽度相等，每个临时支撑架3顶部沿主桁架1横向设两个卸荷支座2并分别设在主桁架1下弦钢管的支撑点处。

卸荷支座2包括千斤顶或砂筒7、刚性平台9、调平连接钢板4、纵向水平限位挡板6、聚四氟乙烯板8和上托板5，千斤顶或砂筒7的上、下端分别设置有上托板5和聚四氟乙烯板8，聚四氟乙烯板8铺放在刚性平台9上，上托板5的上端与调平连接钢板4焊接；纵向水平限位挡板6设置在上托板5的两侧且一端与刚性平台9焊接；卸荷支座2的刚性平台9固定在临时支撑架3顶端，调平连接钢板4上部与主桁架1下弦焊接。

C、试吊

将钢丝绳、卸扣与桁架上吊装耳板进行连接，钢丝绳拉直，调整钢丝绳长度和角度，检查钢丝绳伸直受力情况、最重段抬吊情况；连接无误后将桁架构件吊起，静置10min后测量桁架下挠及各吊点、端点变形情况，如此试验三次，符合要求即可吊装。

D、自两端分段对称吊装主桁架

大型体育场看台屋盖一般分为两个独立的半球形罩棚，施工顺序先施工两个半球形罩棚中的其中一个，之后再施工另外一个。单个半球形罩棚施工步骤为：先从主桁架两端向中间吊装，同时吊装相连的次桁架，将其从两端向中部划分为A1、A2、B1、B2、C1、C2、D1、D2……N若干区域，1区与2区对称，N为最中部的单跨。结构安装组织流水施工，避免大型机械同时使用数量过多，劳动力过于集中，造成吊装场地受限影响机械及人工效率，加大成本。

（1）为保证已安装主桁架的稳定性，须及时安装与其相连的次桁架，次桁架一端连接在主桁架上，另一端连接在横向的永久支座上。

（2）钢桁架焊接接头坡口处理

在吊装之前对坡口角度和平直度进行检查，接头部位的坡口和附近内外侧表面20mm范围内进行打磨清理，直至露出金属光泽；选用Q345qc钢专用低氢型焊条，现场主要使用CO₂气体保护焊为主。

（3）局部焊接顺序

总的焊接顺序由平面中心向四周扩展，采用结构对称、节点对称、全方位对称焊接；在同一节点处采用双人对称的焊接方法。

（4）弦杆的焊接

两名焊工在相对位置、等速施焊，二遍离第一遍起弧50~100mm。

E、浇筑主桁架拱脚混凝土

主桁架两端拱脚吊装完成后根据设计要求调整拱脚角度并浇灌拱脚混凝土，待整个钢桁架安装完成且拱脚混凝土强度达到设计要求值后，再进行卸荷工作。

F、安装檩条

次桁架安装完毕后进行檩条安装，根据设计图相关节点先安装檩托再安装檩条。

G、初步验收、补刷防腐（防火）涂料

检查、核对各主次桁架拼装正确，安装焊缝无缺陷，檩条安装整体坡度平顺， 进行补刷防腐、防火涂料。

H、临时支撑架卸荷

卸荷前先解除卸荷支座的纵向水平限位挡板，变形结束后再进行竖向卸载；卸载顺序采用所有支点同时分步卸载法，共分5步，保证主体结构和临时支撑结构的内力和位移的变化是缓慢的，不会引起动力因素或产生冲击荷载，造成结构的局部破坏；根据卸载分析计算，每步卸荷虽同时进行，但各支点千斤顶下落数据不同，近拱脚处的支点千斤顶下落数据最小，前4步（次）基本为零，拱顶部支点千斤顶下落数据最大，每步（次）控制在5～10mm，中部支点千斤顶每步（次）下落距离控制在5mm以内；卸载时先解除纵向水平限位挡板，变形结束后再进行竖向卸载。

变形监测：为确保卸载过程的安全及实际卸载变形量与理论值的差别，在卸载时安排测量工作人员对结构的卸载点进行全过程测量、记录，及时根据实际变形量对卸载步骤和单元卸载量进行修正。

应力监测：由于本工程跨度较大，为更真实的了解结构在卸载过程中的内力重分布状态及该状态是否符合设计意图，在卸载过程中对主桁架的应力值进行监测，应变计分别布置与拱脚部位、跨中部位及各卸载点部位，拱脚处应变计布置原则：为避免混凝土包裹对应变计的影响，应变计应布置在距离混凝土基础边界线300mm处。拱脚部位分别设置3个监测点；跨中处应变计布置原则：为避免焊缝处应力集中对应变计的影响，应变计应布置在距离焊缝边线500mm处。各监测点实测与理论值相比，当偏差大于20%时应立即停止卸载，会同监理、设计人员分析原因，待问题解决后方可继续卸载。

I、检查验收

根据设计要求以及焊接质量验收的相应规范对各杆件和焊缝进行检查验收。

G、拆除临时支撑架

拆除临时支撑架时，由吊车配合先拆除卸荷设备，然后自上而下分段拆除架体。

应用实例：

某大型体育场建筑面积13650㎡，两侧看台屋盖为钢桁架结构，主桁架跨度258m，钢材用量1200t，2016年2月开始吊装，2016年4月所有桁架及檩条安装完毕，采用本工法施工，工期短，成本低，安全高效，安装质量好。

Claims (5)

1.一种超大跨度体育场看台屋盖钢桁架吊装施工工法，其特征在于：包括如下步骤：

A施工准备工作

确定临时支撑架的位置，将钢桁架分段并在地面进行拼装，确定各段吊装顺序、起吊重量、吊装设备以及行走路线；

B临时支撑架安装

根据每个临时支撑架所承受的主桁架荷载及安装高度进行计算出临时支撑架的截面尺寸及其杆件的截面尺寸并安装，临时支撑架顶端安装卸荷支座；

C试吊

将钢丝绳、卸扣与桁架上吊装耳板进行连接，钢丝绳拉直并调整钢丝绳长度和角度，检查钢丝绳伸直受力情况、最重段抬吊情况；连接无误后将桁架构件吊起，静置后测量桁架下挠及各吊点、端点变形情况，如此试验三次，符合要求即可吊装；

D自两端向内分段对称吊装桁架

单个半球形罩棚施工步骤为：从主桁架两端向中间吊装，同时吊装相连的次桁架，次桁架一端连接在主桁架上，另一端连接在横向的永久支座上；

E浇筑主桁架拱脚混凝土

主桁架两端拱脚吊装完成后根据设计要求调整拱脚角度并浇灌拱脚混凝土，待整个钢桁架安装完成且拱脚混凝土强度达到设计要求值后，再进行卸荷工作；

F安装檩条

次桁架安装完毕后进行檩条安装，根据设计图相关节点先安装檩托再安装檩条；

G初步验收、补刷防腐、防火涂料

检查、核对各主次桁架拼装正确，安装焊缝无缺陷，檩条安装整体坡度平顺后， 进行补刷防腐、防火涂料；

H临时支撑架卸荷

卸载顺序采用所有支点同时分步卸载法，各支点每次卸荷支座的下落数据不同，拱脚处支点的卸荷支座下落数据最小，拱顶部支点卸荷支座下落数据最大，每次控制在10mm以内，中部支点卸荷支座每次下落距离控制在5mm以内；卸载时先解除卸荷支座的纵向水平限位挡板，变形结束后再进行竖向卸载；

J检查验收

根据设计要求以及焊接质量验收的相应规范对各杆件和焊缝进行检查验收；

M、拆除临时支撑架

拆除临时支撑架时，先拆除卸荷设备，然后自上而下分段拆除临时支撑架的架体。

2.如权利要求1所述的一种超大跨度体育场看台屋盖钢桁架吊装施工工法，其特征在于：所述临时支撑架的横向宽度应与其所支撑的主桁架下弦宽度相等，每个临时支撑架顶部沿主桁架横向设两个所述卸荷支座并分别设在主桁架下弦钢管的支撑点处。

3.如权利要求1或2所述的一种超大跨度体育场看台屋盖钢桁架吊装施工工法，其特征在于：所述卸荷支座包括千斤顶或砂筒、刚性平台、调平连接钢板、纵向水平限位挡板、聚四氟乙烯板和上托板，千斤顶或砂筒的上、下端分别设置有上托板和聚四氟乙烯板，聚四氟乙烯板铺放在刚性平台上，上托板的上端与调平连接钢板连接；纵向水平限位挡板设置在上托板的两侧且一端与刚性平台连接。

4.如权利要求3所述的一种超大跨度体育场看台屋盖钢桁架吊装施工工法，其特征在于：所述卸荷支座的刚性平台固定在支撑架顶端，调平连接钢板上部与主桁架下弦连接。

5.如权利要求1所述的一种超大跨度体育场看台屋盖钢桁架吊装施工工法，其特征在于：在步骤H中进行变形监测和应力监测；

变形监测：为确保卸载过程的安全及实际卸载变形量与理论值的差别，在卸载时安排测量工作人员对结构的卸载点进行全过程测量、记录，及时根据实际变形量对卸载步骤和单元卸载量进行修正；

应力监测：对主桁架的应力值进行监测，应变计分别布置于拱脚部位、跨中部位及各卸载点部位，拱脚处应变计布置原则：为避免混凝土包裹对应变计的影响，应变计应布置在距离混凝土基础边界线300mm处，拱脚部位分别设置3个监测点；跨中处应变计布置原则：为避免焊缝处应力集中对应变计的影响，应变计应布置在距离焊缝边线500mm处；各监测点实测与理论值相比，偏差不大于20%时进行卸载。