CN107100309A - 一种用于整体吊装大型多棱角悬挑桁架的施工方法 - Google Patents

Abstract

一种用于整体吊装大型多棱角悬挑桁架的施工方法，钢管桁架现场场地整体拼装，拼装完毕进行整体吊装；桁架对接三个焊接位置后，进行焊接牢固；整个桁架采用两台500t全路面起重机和一台350t全路面起重机同时起吊，由南向北进行逐步吊装，桁架共有三个主要受力支座节点，均采用对接焊接固定，第三较准点支座位于桁架的顶部，第三较准点部位的焊接球节点实际为钢雨棚网架的支座点，第一较准点支座和第二较准点支座分别位于桁架底部的左右两侧，第一较准点支座和第二较准点支座是桁架的整体受力支点。本发明具有施工安全性高、工期短、工程质量容易保证、地面整体拼装效率高、大大降低施工费用的特点。

Description

一种用于整体吊装大型多棱角悬挑桁架的施工方法

技术领域

本发明属于建筑施工方法领域，涉及一种用于整体吊装大型多棱角悬挑桁架的施工方法。

背景技术

近年来钢结构桁架凭借其抗震性能好、空间灵活性强、外型美观等优点得以迅速推广，尤其在公共建筑和大型商场等公用设施中得到广泛使用。而造型独特、外型美观的钢结构桁架会大大增加整个建筑视觉美感；但问题在于，大型多棱角悬挑桁架存在外形复杂、施工难度大、吊装安全风险高的特点，这就给施工提出了更高的技术要求。

发明内容

为了弥补上述不足，本发明以石狮国际轻纺城一期第一阶段第一标段主体工程作为具体实施地点，提供一种用于整体吊装大型多棱角悬挑桁架的施工方法，它具有以下优点：

1、本施工方法具有施工简洁、方便、安全、工期短、节能、减排、工程质量容易保证，不需要搭设满堂钢脚手架，地面整体拼装效率高，大大降低施工费用；

2、钢管桁架采取直管、腹杆数控下料以及防腐均在工厂内制作完成，拼装焊接放在现场场地内制作，可保证尺寸精度要求，节省工期和文明施工；

3、本施工方法适用于具有满足整体拼装要求的施工场地并且能满足大型吊车的起吊要求，本施工方法是一种利用多台起重机平衡起吊大型不规则悬挑钢管桁架的施工；

4、本施工方法能有效地控制大型钢结构桁架在制作、运输、安装各个环节的施工质量和安全，降低安装施工成本和能耗，工期大大缩短，起到节能环保的作用，为钢桁架工程美观的视觉效果提供了条件，取得了显著的社会效益，从而能积极促进大型多棱角悬挑桁架整体吊装施工方法的推广和应用。

因此，本发明具有施工安全性高、工期短、工程质量容易保证、地面整体拼装效率高、大大降低施工费用的特点。

为了达到上述目的，本发明采取如下具体技术措施：一种用于整体吊装大型多棱角悬挑桁架的施工方法，其特征在于，

钢管桁架现场场地整体拼装，拼装完毕进行整体吊装；桁架对接三个焊接位置后，进行焊接牢固；整个桁架采用两台500t全路面起重机和一台350t全路面起重机同时起吊，由南向北进行逐步吊装；

该施工方法具体包括以下步骤：

1）管桁架工厂加工制作

①杆件对接

对接前应对钢管在管子车床上进行剖口加工，然后在专用胎架上对杆件进行对接焊接，对接焊接焊缝质量应达到一级要求；接口两端必须需要30º的内倒角；

②杆件下料

钢管的下料切割和相贯线接头的相贯面切割，均采用五维数控等离子火焰相贯面切割机HID-300MTS、HID-6000EH数控切割机加工，本设备下料切割、剖口、精度控制均由计算机控制一次完成，其整个过程通过计算机1:1模拟设计，输出指令，实现无图纸化加工，相贯线及坡口一次成形；

2）管桁架工厂预拼装

①桁架拼装采用无余量拼装，待胎架检查合格并固定后，即把各构件吊至胎架上拼接，采用经纬仪和全站仪控制并检测桁架各控制点坐标；

②整体预拼装合格后，应立即做好标记并记录，主桁架散件按大写字母标记，与主桁架散件连接的腹杆用小写字母标记，以方便工地拼接的质量和进度；

③下料时应考虑构件焊接收缩量和组拼余量；

④组装焊接时严格按照焊接工艺和施焊顺序，用双数焊工对称施焊，减少焊接变形；

⑤预拼装施工时，应检查各相贯节点相贯面的贴合性，节点处各杆件轴线偏移量，焊接操作空间，复核各杆件编号，胎架设置的合理性，重点测量桁架各节点位置尺寸；

3）材料运输

整体预拼装合格后，先运输主桁架散件，按现场场地主桁架拼装的顺序进行运输；主桁架散件运到现场，应按编号顺序分开堆放，并垫上木条，减少变形、磨损，堆放应靠近现场场地拼装位置；待主桁架拼装接近完毕，再按现场场地腹杆拼装的顺序进行运输；腹杆运到现场，应按编号顺序分开堆放，并垫上木条，减少变形、磨损，堆放应靠近现场场地拼装位置；材料装运、卸载过程不得破坏标记，运输时捆扎必须牢靠，防止松动；钢构件在运输车上的支点、两端伸出的长度及绑扎方法均要保证构件不产生变形、不损伤涂层并且保证运输安全；

4）管桁架现场场地拼装焊接

①采用两台QY50汽车起重机进行整体拼装，拼装施工时，应实时检查，各相贯节点相贯面的贴合性，节点处各杆件轴线偏移量，焊接操作空间，复核各杆件编号，胎架设置的合理性，重点测量桁架上下弦中心轴线位置和桁架各节点位置尺寸；检测桁架节点标高位置及水平投影长度，桁架侧弯值，及时调整超偏尺寸，避免或消除过多的累积误差；自检合格后报验，并在后面安装过程中随时观察桁架上下弦中心轴线位置的标高和尺寸；

②桁架拼装完成后进行焊接，为防止焊接变形和焊接应力出现，桁架焊接应从中间往两边对称焊接；

③焊接完成后形成一个大型多棱角形状的钢桁架整体结构，检查焊接质量合格后进行油漆涂刷并检验合格；

5）楼顶部分脚手架搭设

在楼板的上方搭设脚手架，在脚手架上面采用20a槽钢搭设胎架；用水准仪测定胎架基准高度，用全站仪、经纬仪、水准仪控制测定胎架的各控制点的坐标位置；胎架搭设应满足桁架拼装尺寸、精度和承载重量要求；

6）防碰撞装置安装

防碰撞装置包括桁架底端两焊接部位的防碰撞装置和屋顶防碰撞装置两个部分；

①桁架底端两焊接部位的防碰撞装置

a、起重机配重块埋入土中并用同类土夯实，埋入土中之前基土须夯实，配重块上焊接方型槽，钢丝绳一端与方型槽固定，另一端与桁架底部挂点连接，在钢丝绳离桁架1m处设置一个0.5m长的止动牵引装置，当钢丝绳被拉直时，由止动牵引装置进行调节，防止了桁架底部与幕墙的碰撞；

b、钢轨道平行焊接在钢铺板上，轨道距离1m，钢铺板四边用螺母分别与预埋螺栓锁住，小车上部前后两侧焊接两片钢板，该钢板用来卡桁架的前后滑移，并与桁架底部前后边平行，且多留宽0.06m，小车面板与前后两侧分别固定0.03m厚碰撞橡胶片，小车面板为倾斜状，并与桁架底部平行，小车用钢丝绳与柱方钢预埋件连接，两者中间连接一段止动牵引装置；

②屋顶防碰撞装置

方钢锁住型钢混凝土柱，方钢内侧固粘有2mm厚橡胶片，钢管与方钢用螺栓连接，钢管与止动牵引装置一头对接焊接，方管与止动牵引装置另一头对接焊接，方管固粘0.015m碰撞橡胶片，碰撞橡胶片悬挑0.21m，当桁架紧贴碰撞橡胶片时，碰撞力由方管、止动牵引装置、钢管和方钢传给了混凝土型钢柱和梁，确保了桁架上部不与幕墙碰撞；

7）起重机主臂荷载表范围与钢丝绳选择

①起重机械选择

多棱角高度27m，跨度50m，悬挑长度9.7m，重量约70吨；桁架的吊装选择两台500t全路面起重机和一台350t全路面起重机来进行起吊；

②起重机现场吊装主臂荷载表范围选择

a、型号为QAY500的起重机的主臂回转半径≤24m，起重机臂长选用36.9m，得出起吊高度≥28.03m，起吊重量≥47.6t，起重臂起吊仰角≥50^º，起吊角度满足现场吊装要求；

b、型号为QAY350的起重机的主臂回转半径≤20m，起重机臂长选用36.1m，得出起吊高度≥30.05m，大于桁架高度27m，起吊重量≥52t，起重臂起吊仰角≥56^º，起吊角度满足起重臂不与桁架碰撞；

c、桁架为对称结构，现场QAY350和两台QAY500起重机最低起吊重量为：52+47.6+47.6=147.2t> K₁×k₂×Q=1.2×1.2×71t =102.24t，满足桁架吊装要求，Q为桁架与吊具重量，K₁为荷载系数，k₂为动力系数；

③钢丝绳允许拉力计算

a、三台起重机钢丝绳结构都为6×37+IWS，换算系数0.82，安全系数5；作捆绑吊索的钢丝绳结构都为6×37+IWS，换算系数0.82，安全系数8；

b、QAY500起重机取[F_g]=47.6t，得到F_g =2844.39KN，起重机钢丝绳公称直径选用72mm，公称抗拉强度1870N/mm²，得到钢丝绳最小破断拉力总和3010KN>2844.39KN，满足要求；作捆绑吊索的钢丝绳，取[F_g]=47.6t，得到F_g=4551.02KN，钢丝绳公称直径选用90mm，公称抗拉强度1870 N/mm²，得到钢丝绳最小破断拉力总和4700KN>4551.02KN，满足要求；

c、QAY350起重机取[F_g]=52t=0.82×F_g /5，得到F_g =317.07t×9.8N/kg=3107.32KN，起重机钢丝绳公称直径选用76mm，公称抗拉强度1770 N/mm²，得到钢丝绳最小破断拉力总和3170KN>3107.32KN，满足要求；作捆绑吊索的钢丝绳，取[F_g]=52t=0.82×F_g /8，得到F_g =507.32t×9.8N/kg =4971.71KN，钢丝绳公称直径选用94mm，公称抗拉强度1870 N/mm²，得到钢丝绳最小破断拉力总和5120KN>4971.7KN，满足要求；

④吊车通道的要求

起重机支承场地承载力应满足支承起重机吊装全过程荷载的要求，场地回填土采用大吨位压路机碾压数遍，场地道路采用钢筋混凝土硬化路面；

8）桁架整体吊装与对接焊接

桁架整体吊装与对接焊接的具体步骤如下：

①、QAY350起重机的起重臂伸长36.1m，起重臂起吊仰角≥56^º；

②、两台QAY500起重机的起重臂伸长36.9m，起重臂起吊仰角≥50^º；

③、QAY350起重机吊钩用钢丝绳勾住钢桁架第一起吊点位置，两台QAY500起重机吊钩分别用钢丝绳勾住钢桁架第二起吊点、第三起吊点位置；

④、两台QAY500起重机同时缓慢分段起吊第二起吊点和第三起吊点，第一较准点S1、第二较准点S2两端着地，第二起吊点和第三起吊点每段上升高度须相同，上升高度0.8～1m为一段，由全站仪进行定位调整操作，须调整完毕，使两吊点起吊高度一致后，才能进行下一段起吊，此过程中第一起吊点始终保持无吊力状态；继续执行上步步骤，当桁架重心线与水平面接近垂直时，第二起吊点和第三起吊点的每段上升高度为0.1～0.2m，QAY350起重机开始起吊第一起吊点，使其钢丝绳受力拉直；当桁架重心线与水平面垂直时，两台QAY500起重机停止起吊，QAY350起重机起吊，当QAY350起重机钢丝绳受力拉直且垂直于水平面时，保持拉直状态；

⑤、三台起重机同时缓慢分段向上起吊桁架，每段高度为0.3～0.5m，第一较准点、第二较准点、第三较准点、第四较准点组合形成较准面，当桁架离地高度0.5～0.8m时，三台起重机协调起吊，使桁架较准面与水平面夹角成90^º时，停止起吊；

⑥、两台QAY500起重机和一台QAY350起重机分别缓慢起吊第二起吊点和第三起吊点和第一起吊点，使桁架两焊接部位中心点与两头预埋件焊接部位中心点的H轴和Y轴标高分别一致，并且桁架较准面与石材幕墙平行时，三台起重机保持静止受力状态；

⑦、三台起重机同时缓慢分段向前吊装，三个吊点每段向前移动的距离须相等，向前移动距离0.3～0.5m为一段，每段吊装完毕，确保三个吊点的Y轴和H轴坐标不变，才能进行下一段吊装；继续执行上步步骤，当桁架较准面与石材幕墙之间的距离为1.2～1.5m时，三台起重机保持静止受力状态；

⑧、三台起重机应始终保持原有的吊装状态，在测量复核无误后，进行桁架支座焊接；

⑨、桁架共有三个主要受力支座节点，均采用对接焊接固定，，最终形成悬挑大型多棱角钢桁架的吊装目的；第三较准点支座位于桁架的顶部，第三较准点部位的焊接球节点实际为钢雨棚网架的支座点，第一较准点支座和第二较准点支座分别位于桁架底部的左右两侧，第一较准点支座和第二较准点支座是整个桁架的整体受力支点；

⑩、在焊接完成24小时后，对焊缝进行超声波探伤或X射线探伤；在焊缝探伤检测合格，标志着整个桁架吊装完成，方可进行吊机松钩，吊机松钩分两步由小到大进行：先对QAY350起重机进行松钩；最后，对两台QAY500起重机同时进行松钩，在松钩过程中，每一步松钩后，都要对桁架的整体沉降偏位进行跟踪监测。

本发明中的钢管杆件选用型号为GB3092的高频焊管或型号为GB3087的无缝钢管，钢材选用钢号为Q235B，钢材材质性能分别符合《普通碳素结构钢技术条（GB/T700-2006）或《优质碳素结构钢钢号及一般技术条件》（GB/T699-1999）的规定。 锥头和封板选用Q235B钢。锥头采用锻件，零部件采用网架生产厂家的定型产品。并符合《碳素结构钢》（GB/T700-2006）的规定。焊接Q235钢时选用《碳钢焊条》（GB/T5117-1995）规定的E43型焊条，焊接45号钢时选用《碳钢焊条》（GB/T5118-1995）规定的E50型焊条。采用二氧化碳气体保护焊时，选用《气体保护焊用焊丝》（GB/T14958-1994）规定的H08Mn2SiA焊丝。

所述的500t全路面起重机即型号为QAY500的起重机。

所述的350t全路面起重机即型号为QAY350起重机。

本发明的有益效果在于，它具有施工安全性高、工期短、工程质量容易保证、地面整体拼装效率高、大大降低施工费用的特点。

下面结合附图和实施例对本发明作更进一步说明。

附图说明

图1为本发明施工流程方框示意图;

图2为本发明处于吊装状态时的结构示意图；

图3为本发明处于楼顶部分脚手架搭设工序时的结构示意图。

图中：S1-第一较准点、S2-第二较准点、S3-第三较准点、S4-第四较准点、A-第一起吊点、B-第二起吊点、C-第三起吊点、Ⅱ1-焊接球节点、Ⅱ2-脚手架、Ⅱ3-楼板。

具体实施方式

本发明以石狮国际轻纺城一期第一阶段第一标段主体工程作为具体实施地点，提供如下具体实施例。

如图1所示，一种用于整体吊装大型多棱角悬挑桁架的施工方法，其特征在于，

钢管桁架现场场地整体拼装，拼装完毕进行整体吊装；桁架对接三个焊接位置后，进行焊接牢固；整个桁架采用两台500t全路面起重机和一台350t全路面起重机同时起吊，由南向北进行逐步吊装；

该施工方法具体包括以下步骤：

1）管桁架工厂加工制作

①杆件对接

对接前应对钢管在管子车床上进行剖口加工，然后在专用胎架上对杆件进行对接焊接，对接焊接焊缝质量应达到一级要求；接口两端必须需要30º的内倒角；

②杆件下料

钢管的下料切割和相贯线接头的相贯面切割，均采用五维数控等离子火焰相贯面切割机HID-300MTS、HID-6000EH数控切割机加工，本设备下料切割、剖口、精度控制均由计算机控制一次完成，其整个过程通过计算机1:1模拟设计，输出指令，实现无图纸化加工，相贯线及坡口一次成形；

2）管桁架工厂预拼装

①桁架拼装采用无余量拼装，待胎架检查合格并固定后，即把各构件吊至胎架上拼接，采用经纬仪和全站仪控制并检测桁架各控制点坐标；

②整体预拼装合格后，应立即做好标记并记录，主桁架散件按大写字母标记，与主桁架散件连接的腹杆用小写字母标记，以方便工地拼接的质量和进度；

③下料时应考虑构件焊接收缩量和组拼余量；

④组装焊接时严格按照焊接工艺和施焊顺序，用双数焊工对称施焊，减少焊接变形；

⑤预拼装施工时，应检查各相贯节点相贯面的贴合性，节点处各杆件轴线偏移量，焊接操作空间，复核各杆件编号，胎架设置的合理性，重点测量桁架各节点位置尺寸；

3）材料运输

整体预拼装合格后，先运输主桁架散件，按现场场地主桁架拼装的顺序进行运输；主桁架散件运到现场，应按编号顺序分开堆放，并垫上木条，减少变形、磨损，堆放应靠近现场场地拼装位置；待主桁架拼装接近完毕，再按现场场地腹杆拼装的顺序进行运输；腹杆运到现场，应按编号顺序分开堆放，并垫上木条，减少变形、磨损，堆放应靠近现场场地拼装位置；材料装运、卸载过程不得破坏标记，运输时捆扎必须牢靠，防止松动；钢构件在运输车上的支点、两端伸出的长度及绑扎方法均要保证构件不产生变形、不损伤涂层并且保证运输安全；

4）管桁架现场场地拼装焊接

①采用两台QY50汽车起重机进行整体拼装，拼装施工时，应实时检查，各相贯节点相贯面的贴合性，节点处各杆件轴线偏移量，焊接操作空间，复核各杆件编号，胎架设置的合理性，重点测量桁架上下弦中心轴线位置和桁架各节点位置尺寸；检测桁架节点标高位置及水平投影长度，桁架侧弯值，及时调整超偏尺寸，避免或消除过多的累积误差；自检合格后报验，并在后面安装过程中随时观察桁架上下弦中心轴线位置的标高和尺寸；

②桁架拼装完成后进行焊接，为防止焊接变形和焊接应力出现，桁架焊接应从中间往两边对称焊接；

③焊接完成后形成一个大型多棱角形状的钢桁架整体结构，检查焊接质量合格后进行油漆涂刷并检验合格；

5）楼顶部分脚手架搭设

如图3所示，在楼板Ⅱ3的上方搭设脚手架Ⅱ2，在脚手架Ⅱ2上面采用20a槽钢搭设胎架；用水准仪测定胎架基准高度，用全站仪、经纬仪、水准仪控制测定胎架的各控制点的坐标位置；胎架搭设应满足桁架拼装尺寸、精度和承载重量要求；

6）防碰撞装置安装

防碰撞装置包括桁架底端两焊接部位的防碰撞装置和屋顶防碰撞装置两个部分；

①桁架底端两焊接部位的防碰撞装置

a、起重机配重块埋入土中并用同类土夯实，埋入土中之前基土须夯实，配重块上焊接方型槽，钢丝绳一端与方型槽固定，另一端与桁架底部挂点连接，在钢丝绳离桁架1m处设置一个0.5m长的止动牵引装置，当钢丝绳被拉直时，由止动牵引装置进行调节，防止了桁架底部与幕墙的碰撞；

b、钢轨道平行焊接在钢铺板上，轨道距离1m，钢铺板四边用螺母分别与预埋螺栓锁住，小车上部前后两侧焊接两片钢板，该钢板用来卡桁架的前后滑移，并与桁架底部前后边平行，且多留宽0.06m，小车面板与前后两侧分别固定0.03m厚碰撞橡胶片，小车面板为倾斜状，并与桁架底部平行，小车用钢丝绳与柱方钢预埋件连接，两者中间连接一段止动牵引装置；

②屋顶防碰撞装置

方钢锁住型钢混凝土柱，方钢内侧固粘有2mm厚橡胶片，钢管与方钢用螺栓连接，钢管与止动牵引装置一头对接焊接，方管与止动牵引装置另一头对接焊接，方管固粘0.015m碰撞橡胶片，碰撞橡胶片悬挑0.21m，当桁架紧贴碰撞橡胶片时，碰撞力由方管、止动牵引装置、钢管和方钢传给了混凝土型钢柱和梁，确保了桁架上部不与幕墙碰撞；

7）起重机主臂荷载表范围与钢丝绳选择

①起重机械选择

多棱角高度27m，跨度50m，悬挑长度9.7m，重量约70吨；桁架的吊装选择两台500t全路面起重机和一台350t全路面起重机来进行起吊；

②起重机现场吊装主臂荷载表范围选择

a、型号为QAY500的起重机的主臂回转半径≤24m，起重机臂长选用36.9m，得出起吊高度≥28.03m，起吊重量≥47.6t，起重臂起吊仰角≥50^º，起吊角度满足现场吊装要求；

b、型号为QAY350的起重机的主臂回转半径≤20m，起重机臂长选用36.1m，得出起吊高度≥30.05m，大于桁架高度27m，起吊重量≥52t，起重臂起吊仰角≥56^º，起吊角度满足起重臂不与桁架碰撞；

c、桁架为对称结构，现场QAY350和两台QAY500起重机最低起吊重量为：52+47.6+47.6=147.2t> K₁×k₂×Q=1.2×1.2×71t =102.24t，满足桁架吊装要求，Q为桁架与吊具重量，K₁为荷载系数，k₂为动力系数；

③钢丝绳允许拉力计算

a、三台起重机钢丝绳结构都为6×37+IWS，换算系数0.82，安全系数5；作捆绑吊索的钢丝绳结构都为6×37+IWS，换算系数0.82，安全系数8；

b、QAY500起重机取[F_g]=47.6t，得到F_g =2844.39KN，起重机钢丝绳公称直径选用72mm，公称抗拉强度1870N/mm²，得到钢丝绳最小破断拉力总和3010KN>2844.39KN，满足要求；作捆绑吊索的钢丝绳，取[F_g]=47.6t，得到F_g=4551.02KN，钢丝绳公称直径选用90mm，公称抗拉强度1870 N/mm²，得到钢丝绳最小破断拉力总和4700KN>4551.02KN，满足要求；

c、QAY350起重机取[F_g]=52t=0.82×F_g /5，得到F_g =317.07t×9.8N/kg=3107.32KN，起重机钢丝绳公称直径选用76mm，公称抗拉强度1770 N/mm²，得到钢丝绳最小破断拉力总和3170KN>3107.32KN，满足要求；作捆绑吊索的钢丝绳，取[F_g]=52t=0.82×F_g /8，得到F_g =507.32t×9.8N/kg =4971.71KN，钢丝绳公称直径选用94mm，公称抗拉强度1870 N/mm²，得到钢丝绳最小破断拉力总和5120KN>4971.7KN，满足要求；

④吊车通道的要求

起重机支承场地承载力应满足支承起重机吊装全过程荷载的要求，场地回填土采用大吨位压路机碾压数遍，场地道路采用钢筋混凝土硬化路面；

8）桁架整体吊装与对接焊接

桁架整体吊装与对接焊接的具体步骤如下：

①、QAY350起重机的起重臂伸长36.1m，起重臂起吊仰角≥56^º；

②、两台QAY500起重机的起重臂伸长36.9m，起重臂起吊仰角≥50^º；

③、如图2所示，QAY350起重机吊钩用钢丝绳勾住钢桁架第一起吊点A位置，两台QAY500起重机吊钩分别用钢丝绳勾住钢桁架第二起吊点B、第三起吊点C位置；

④、如图2所示，两台QAY500起重机同时缓慢分段起吊第二起吊点B和第三起吊点C，第一较准点S1、第二较准点S2两端着地，第二起吊点B和第三起吊点C每段上升高度须相同，上升高度0.8～1m为一段，由全站仪进行定位调整操作，须调整完毕，使两吊点起吊高度一致后，才能进行下一段起吊，此过程中第一起吊点A始终保持无吊力状态；继续执行上步步骤，当桁架重心线与水平面接近垂直时，第二起吊点B和第三起吊点C的每段上升高度为0.1～0.2m，QAY350起重机开始起吊第一起吊点A，使其钢丝绳受力拉直；当桁架重心线与水平面垂直时，两台QAY500起重机停止起吊，QAY350起重机起吊，当QAY350起重机钢丝绳受力拉直且垂直于水平面时，保持拉直状态；

⑤、三台起重机同时缓慢分段向上起吊桁架，每段高度为0.3～0.5m，如图2所示，第一较准点S1、第二较准点S2、第三较准点S3、第四较准点S4组合形成较准面，当桁架离地高度0.5～0.8m时，三台起重机协调起吊，使桁架较准面与水平面夹角成90^º时，停止起吊；

⑥、两台QAY500起重机和一台QAY350起重机分别缓慢起吊第二起吊点B和第三起吊点C和第一起吊点A，使桁架两焊接部位中心点与两头预埋件焊接部位中心点的H轴和Y轴标高分别一致，并且桁架较准面与石材幕墙平行时，三台起重机保持静止受力状态；

⑦、三台起重机同时缓慢分段向前吊装，三个吊点每段向前移动的距离须相等，向前移动距离0.3～0.5m为一段，每段吊装完毕，确保三个吊点的Y轴和H轴坐标不变，才能进行下一段吊装；继续执行上步步骤，当桁架较准面与石材幕墙之间的距离为1.2～1.5m时，三台起重机保持静止受力状态；

⑧、三台起重机应始终保持原有的吊装状态，在测量复核无误后，进行桁架支座焊接；

⑨、桁架共有三个主要受力支座节点，均采用对接焊接固定，，最终形成悬挑大型多棱角钢桁架的吊装目的；第三较准点S3支座位于桁架的顶部，第三较准点S3部位的焊接球节点Ⅱ1实际为钢雨棚网架的支座点，第一较准点S1支座和第二较准点S2支座分别位于桁架底部的左右两侧，第一较准点S1支座和第二较准点S2支座是整个桁架的整体受力支点；

⑩、在焊接完成24小时后，对焊缝进行超声波探伤或X射线探伤；在焊缝探伤检测合格，标志着整个桁架吊装完成，方可进行吊机松钩，吊机松钩分两步由小到大进行：先对QAY350起重机进行松钩；最后，对两台QAY500起重机同时进行松钩，在松钩过程中，每一步松钩后，都要对桁架的整体沉降偏位进行跟踪监测。

Claims (1)

1.一种用于整体吊装大型多棱角悬挑桁架的施工方法，其特征在于，

钢管桁架现场场地整体拼装，拼装完毕进行整体吊装；桁架对接三个焊接位置后，进行焊接牢固；整个桁架采用两台500t全路面起重机和一台350t全路面起重机同时起吊，由南向北进行逐步吊装；

该施工方法具体包括以下步骤：

1）管桁架工厂加工制作

①杆件对接

对接前应对钢管在管子车床上进行剖口加工，然后在专用胎架上对杆件进行对接焊接，对接焊接焊缝质量应达到一级要求；接口两端必须需要30º的内倒角；

②杆件下料

钢管的下料切割和相贯线接头的相贯面切割，均采用五维数控等离子火焰相贯面切割机HID-300MTS、HID-6000EH数控切割机加工，本设备下料切割、剖口、精度控制均由计算机控制一次完成，其整个过程通过计算机1:1模拟设计，输出指令，实现无图纸化加工，相贯线及坡口一次成形；

2）管桁架工厂预拼装

①桁架拼装采用无余量拼装，待胎架检查合格并固定后，即把各构件吊至胎架上拼接，采用经纬仪和全站仪控制并检测桁架各控制点坐标；

②整体预拼装合格后，应立即做好标记并记录，主桁架散件按大写字母标记，与主桁架散件连接的腹杆用小写字母标记，以方便工地拼接的质量和进度；

③下料时应考虑构件焊接收缩量和组拼余量；

④组装焊接时严格按照焊接工艺和施焊顺序，用双数焊工对称施焊，减少焊接变形；

⑤预拼装施工时，应检查各相贯节点相贯面的贴合性，节点处各杆件轴线偏移量，焊接操作空间，复核各杆件编号，胎架设置的合理性，重点测量桁架各节点位置尺寸；

3）材料运输

整体预拼装合格后，先运输主桁架散件，按现场场地主桁架拼装的顺序进行运输；主桁架散件运到现场，应按编号顺序分开堆放，并垫上木条，减少变形、磨损，堆放应靠近现场场地拼装位置；待主桁架拼装接近完毕，再按现场场地腹杆拼装的顺序进行运输；腹杆运到现场，应按编号顺序分开堆放，并垫上木条，减少变形、磨损，堆放应靠近现场场地拼装位置；材料装运、卸载过程不得破坏标记，运输时捆扎必须牢靠，防止松动；钢构件在运输车上的支点、两端伸出的长度及绑扎方法均要保证构件不产生变形、不损伤涂层并且保证运输安全；

4）管桁架现场场地拼装焊接

①采用两台QY50汽车起重机进行整体拼装，拼装施工时，应实时检查，各相贯节点相贯面的贴合性，节点处各杆件轴线偏移量，焊接操作空间，复核各杆件编号，胎架设置的合理性，重点测量桁架上下弦中心轴线位置和桁架各节点位置尺寸；检测桁架节点标高位置及水平投影长度，桁架侧弯值，及时调整超偏尺寸，避免或消除过多的累积误差；自检合格后报验，并在后面安装过程中随时观察桁架上下弦中心轴线位置的标高和尺寸；

②桁架拼装完成后进行焊接，为防止焊接变形和焊接应力出现，桁架焊接应从中间往两边对称焊接；

③焊接完成后形成一个大型多棱角形状的钢桁架整体结构，检查焊接质量合格后进行油漆涂刷并检验合格；

5）楼顶部分脚手架搭设

在楼板（Ⅱ3）的上方搭设脚手架（Ⅱ2），在脚手架（Ⅱ2）上面采用20a槽钢搭设胎架；用水准仪测定胎架基准高度，用全站仪、经纬仪、水准仪控制测定胎架的各控制点的坐标位置；胎架搭设应满足桁架拼装尺寸、精度和承载重量要求；

6）防碰撞装置安装

防碰撞装置包括桁架底端两焊接部位的防碰撞装置和屋顶防碰撞装置两个部分；

①桁架底端两焊接部位的防碰撞装置

a、起重机配重块埋入土中并用同类土夯实，埋入土中之前基土须夯实，配重块上焊接方型槽，钢丝绳一端与方型槽固定，另一端与桁架底部挂点连接，在钢丝绳离桁架1m处设置一个0.5m长的止动牵引装置，当钢丝绳被拉直时，由止动牵引装置进行调节，防止了桁架底部与幕墙的碰撞；

b、钢轨道平行焊接在钢铺板上，轨道距离1m，钢铺板四边用螺母分别与预埋螺栓锁住，小车上部前后两侧焊接两片钢板，该钢板用来卡桁架的前后滑移，并与桁架底部前后边平行，且多留宽0.06m，小车面板与前后两侧分别固定0.03m厚碰撞橡胶片，小车面板为倾斜状，并与桁架底部平行，小车用钢丝绳与柱方钢预埋件连接，两者中间连接一段止动牵引装置；

②屋顶防碰撞装置

方钢锁住型钢混凝土柱，方钢内侧固粘有2mm厚橡胶片，钢管与方钢用螺栓连接，钢管与止动牵引装置一头对接焊接，方管与止动牵引装置另一头对接焊接，方管固粘0.015m碰撞橡胶片，碰撞橡胶片悬挑0.21m，当桁架紧贴碰撞橡胶片时，碰撞力由方管、止动牵引装置、钢管和方钢传给了混凝土型钢柱和梁，确保了桁架上部不与幕墙碰撞；

7）起重机主臂荷载表范围与钢丝绳选择

①起重机械选择

多棱角高度27m，跨度50m，悬挑长度9.7m，重量约70吨；桁架的吊装选择两台500t全路面起重机和一台350t全路面起重机来进行起吊；

②起重机现场吊装主臂荷载表范围选择

a、型号为QAY500的起重机的主臂回转半径≤24m，起重机臂长选用36.9m，得出起吊高度≥28.03m，起吊重量≥47.6t，起重臂起吊仰角≥50^º，起吊角度满足现场吊装要求；

b、型号为QAY350的起重机的主臂回转半径≤20m，起重机臂长选用36.1m，得出起吊高度≥30.05m，大于桁架高度27m，起吊重量≥52t，起重臂起吊仰角≥56^º，起吊角度满足起重臂不与桁架碰撞；

c、桁架为对称结构，现场QAY350和两台QAY500起重机最低起吊重量为：52+47.6+47.6=147.2t>K₁×k₂×Q=1.2×1.2×71t=102.24t，满足桁架吊装要求，Q为桁架与吊具重量，K₁为荷载系数，k₂为动力系数；

③钢丝绳允许拉力计算

a、三台起重机钢丝绳结构都为6×37+IWS，换算系数0.82，安全系数5；作捆绑吊索的钢丝绳结构都为6×37+IWS，换算系数0.82，安全系数8；

b、QAY500起重机取[F_g]=47.6t，得到F_g =2844.39KN，起重机钢丝绳公称直径选用72mm，公称抗拉强度1870N/mm²，得到钢丝绳最小破断拉力总和3010KN>2844.39KN，满足要求；作捆绑吊索的钢丝绳，取[F_g]=47.6t，得到F_g=4551.02KN，钢丝绳公称直径选用90mm，公称抗拉强度1870 N/mm²，得到钢丝绳最小破断拉力总和4700KN>4551.02KN，满足要求；

c、QAY350起重机取[F_g]=52t=0.82×F_g /5，得到F_g =317.07t×9.8N/kg=3107.32KN，起重机钢丝绳公称直径选用76mm，公称抗拉强度1770 N/mm²，得到钢丝绳最小破断拉力总和3170KN>3107.32KN，满足要求；作捆绑吊索的钢丝绳，取[F_g]=52t=0.82×F_g /8，得到F_g =507.32t×9.8N/kg =4971.71KN，钢丝绳公称直径选用94mm，公称抗拉强度1870 N/mm²，得到钢丝绳最小破断拉力总和5120KN>4971.7KN，满足要求；

④吊车通道的要求

起重机支承场地承载力应满足支承起重机吊装全过程荷载的要求，场地回填土采用大吨位压路机碾压数遍，场地道路采用钢筋混凝土硬化路面；

8）桁架整体吊装与对接焊接

桁架整体吊装与对接焊接的具体步骤如下：

①、QAY350起重机的起重臂伸长36.1m，起重臂起吊仰角≥56^º；

②、两台QAY500起重机的起重臂伸长36.9m，起重臂起吊仰角≥50^º；

③、QAY350起重机吊钩用钢丝绳勾住钢桁架第一起吊点（A）位置，两台QAY500起重机吊钩分别用钢丝绳勾住钢桁架第二起吊点（B）、第三起吊点（C）位置；

④、两台QAY500起重机同时缓慢分段起吊第二起吊点（B）和第三起吊点（C），第一较准点（S1）、第二较准点（S2）两端着地，第二起吊点（B）和第三起吊点（C）每段上升高度须相同，上升高度0.8～1m为一段，由全站仪进行定位调整操作，须调整完毕，使两吊点起吊高度一致后，才能进行下一段起吊，此过程中第一起吊点（A）始终保持无吊力状态；继续执行上步步骤，当桁架重心线与水平面接近垂直时，第二起吊点（B）和第三起吊点（C）的每段上升高度为0.1～0.2m，QAY350起重机开始起吊第一起吊点（A），使其钢丝绳受力拉直；当桁架重心线与水平面垂直时，两台QAY500起重机停止起吊，QAY350起重机起吊，当QAY350起重机钢丝绳受力拉直且垂直于水平面时，保持拉直状态；

⑤、三台起重机同时缓慢分段向上起吊桁架，每段高度为0.3～0.5m，第一较准点（S1）、第二较准点（S2）、第三较准点（S3）、第四较准点（S4）组合形成较准面，当桁架离地高度0.5～0.8m时，三台起重机协调起吊，使桁架较准面与水平面夹角成90^º时，停止起吊；

⑥、两台QAY500起重机和一台QAY350起重机分别缓慢起吊第二起吊点（B）和第三起吊点（C）和第一起吊点（A），使桁架两焊接部位中心点与两头预埋件焊接部位中心点的H轴和Y轴标高分别一致，并且桁架较准面与石材幕墙平行时，三台起重机保持静止受力状态；

⑦、三台起重机同时缓慢分段向前吊装，三个吊点每段向前移动的距离须相等，向前移动距离0.3～0.5m为一段，每段吊装完毕，确保三个吊点的Y轴和H轴坐标不变，才能进行下一段吊装；继续执行上步步骤，当桁架较准面与石材幕墙之间的距离为1.2～1.5m时，三台起重机保持静止受力状态；

⑧、三台起重机应始终保持原有的吊装状态，在测量复核无误后，进行桁架支座焊接；

⑨、桁架共有三个主要受力支座节点，均采用对接焊接固定，，最终形成悬挑大型多棱角钢桁架的吊装目的；第三较准点（S3）支座位于桁架的顶部，第三较准点（S3）部位的焊接球节点（Ⅱ1）实际为钢雨棚网架的支座点，第一较准点（S1）支座和第二较准点（S2）支座分别位于桁架底部的左右两侧，第一较准点（S1）支座和第二较准点（S2）支座是整个桁架的整体受力支点；

⑩、在焊接完成24小时后，对焊缝进行超声波探伤或X射线探伤；在焊缝探伤检测合格，标志着整个桁架吊装完成，方可进行吊机松钩，吊机松钩分两步由小到大进行：先对QAY350起重机进行松钩；最后，对两台QAY500起重机同时进行松钩，在松钩过程中，每一步松钩后，都要对桁架的整体沉降偏位进行跟踪监测。