CN114439249B - 一种大跨三角桁架空中转体提升施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及钢结构桁架屋面施工领域，公开了一种大跨三角桁架空中转体提升施工方法，具体步骤包括：施工准备；测量放线，标记定位；胎架拼装；提升架拼装；屋盖桁架拼装；屋盖提升（空中转体）；嵌补区安装；提升架卸载。本发明能解决桁架吊装空间及桁架提升空间不够的问题，有利于提升施工效率。

Description

一种大跨三角桁架空中转体提升施工方法

技术领域

本发明涉及钢结构桁架屋面施工领域，尤其涉及一种大跨三角桁架空中转体提升施工方法。

背景技术

近年来，钢结构桁架屋面在大型公共建筑屋面中得到广泛应用。桁架结构造型简洁、美观，主次结构分明，可实现跨度大，其主要构件均通过软件模型在工厂进行下料、切口、预安装，安装精度高，现场焊接量少。又因现代建筑艺术蓬勃发展，各种大型公共建筑，尤其是地标建筑造型优美别致，屋面造型更是匠心别具，大多大型公共建筑屋面因造型原因而呈现各种角度，使得对提升所需空间以及吊装所需空间不够。这种屋面外立面形式优美，但却为施工增加了不少难度。

发明内容

本发明的目的是提供一种大跨三角桁架空中转体提升施工方法，解决上述屋盖桁架施工时，桁架吊装空间及桁架提升空间不够的问题。

为达到上述目的而采用了一种大跨三角桁架空中转体提升施工方法，具体包括如下步骤：

S1：施工准备：根据施工图建模，并在模型中对钢梁、桁架管及相关构件拆分并编号，并根据模型加工出成品构件；

S2：测量放线：建立场地面控制网，控制网中包括作为场地定位依据的起始点和起始边、建筑物主点和主轴线及相关控制线和控制点，以组成四周平行于建筑物的闭合图形；

S3：胎架拼装：建立屋盖桁架拼装胎架，分别设置在高架层楼面混凝土结构的预埋件上以及地面上；

S4：提升架拼装以及屋盖桁架提升：建立提升架，其包括两类，分别为第一类提升架和第二类提升架，在提升架提升屋盖桁架之前，整个屋盖区域被划分为具有高度差的提升区一和提升区二，以及吊装区，还有提升区一与提升区二之间；提升区一或提升区二与吊装区之间的嵌补区；

其中，吊装区屋盖由吊车吊运屋盖桁架形成，具体吊运方式为屋盖桁架由地面的屋盖桁架拼装胎架吊运至钢管混凝土柱上，围绕楼面混凝土结构外围，结合钢管混凝土柱，先行完成外围屋盖部分，形成环绕高架层的外围既有屋盖；

其中，提升区一、提升区二屋盖皆处在吊装区屋盖包围的区域中，提升区一屋盖高度低于提升区二屋盖高度，则先在提升区一上建立第一类提升架，第一类提升架提升在高架层的屋盖桁架拼装胎架上拼装的屋盖桁架，保持水平向上并提升至指定位置；

其中，提升区二位于提升区一与吊装区之间，则同时采用第一类提升架和第二类提升架，第二类提升架架设在吊装区既有屋盖上，与多个第一类提升架并排提升高架层的屋盖桁架拼装胎架上拼装的屋盖桁架，第二类提升架提升屋盖桁架一端，屋盖桁架另一端及身部由第一类提升架提升，提升时，先旋转屋盖桁架，使其与高架层楼面相倾斜，旋转的具体方式为，在一根屋盖桁架上设置不同的初始提升高度，一端的第二类提升架初始提升高度最高，从一端至另一端的各个第一类提升架，初始提升高度逐个降低，使一根屋盖桁架倾斜后，其在高架层的投影长度要小于提升区一与吊装区之间用于容纳提升区二的范围长度；在提升区二提升屋盖桁架时，提升区的屋盖桁架能通过提升区一与吊装区之间，达到提升区一上的指定位置，再由倾斜状态回复水平状态；

S5：使提升区一、提升区二的屋盖桁架由其二者两侧延伸出相向的倾斜桁架先行拼装连接在一起，形成高架层内部屋盖部分，再整体提升高架层内部屋盖部分至吊装区外围屋盖部分合拢位置，进行内部屋盖部分与外围屋盖部分合拢焊接；

S6：在嵌补区补足整体屋盖剩余杆件；

S7：拆卸提升架。

作为本发明大跨三角桁架空中转体提升施工方法进一步的改进，其中控制线的间距控制在30m～50m内，控制网中建立多级控制线，其中一级控制点、控制线的间距较其他级控制点、控制线的距离更大。

作为本发明大跨三角桁架空中转体提升施工方法进一步的改进：

所述屋盖桁架拼装胎架包括：

用于支撑三角桁架下弦杆的竖向延伸的下弦胎架管，其高度最低，并沿三角桁架下弦杆纵向间隔设置多根；

用于支撑三角桁架上弦杆的竖向延伸的上弦胎架管，其间隔设置在下弦胎架管两侧，与下弦胎架管形成高度差，使一根三角桁架下弦杆与两根三角桁架上弦杆形成三角位置；

在下弦胎架管以及上弦胎架管上端分别设置横向的胎架模板以放置所述三角桁架下弦杆以及三角桁架上弦杆，一个胎架模板上设置两个间隔的限位卡码，限位卡码之间为所述三角桁架下弦杆或所述三角桁架上弦杆，所述胎架模板远离所述下弦胎架管或上弦胎架管的一端与所述下弦胎架管或上弦胎架管之间设置斜撑；在上弦胎架管上端设置挂件用于挂设钢跳板。

作为本发明大跨三角桁架空中转体提升施工方法进一步的改进：

S4中：第一类提升架设置在具有初始高度的高架层楼面梁上；楼面梁为混凝土梁，其中设置成三角位置的埋件，埋件上垫钢板，并在钢板上搭设三角形的转换梁，并在转换梁上设置成三角位置的立管；

第一类提升架有竖向延伸的三根间隔的立管，立管上端之间以多根圆管相连，形成一个三角桁架平台，并在三角桁架平台上搭设三角转换梁，三角转换梁中部区域中空，并在三角转换梁上搭设一根提升梁横跨三角转换梁中部区域，并在中空处垂下一根钢绞线，钢绞线上端穿过提升梁设置在油缸中，油缸架设在提升梁上，钢绞线下端固接底锚，在屋盖桁架拼装胎架上拼装好一根屋盖三角桁架拼装单元后，经吊车抬升高度，运送至第一类提升架下方楼面梁的位置，在下弦杆上固定一个吊耳与所述底锚拼接，使屋盖三角桁架拼装单元由吊车吊接变换为第一类提升架吊接，则油缸在提升钢绞线时，也能提升屋盖三角桁架拼装单元；屋盖三角桁架拼装单元提升时，穿设在三根立管之间。

作为本发明大跨三角桁架空中转体提升施工方法进一步的改进：S4中，第二类提升架包括提升梁，其通过多根圆管架设在吊装区中靠近钢管混凝土柱的既有屋盖上，提升梁伸出既有屋盖的一端设置提升油缸，提升油缸下垂一根钢绞线，穿过提升梁并在下端固接一个底锚，底锚再与桁架下弦管上的吊耳相连。

作为本发明大跨三角桁架空中转体提升施工方法进一步的改进：S5中，合拢时，采用提升油缸逐级减荷载的方式进行卸载，按分级方式控制卸载量，分别为10%、30%、50%、70%、90%、100%逐级进行卸载，提升一区和提升二区同时卸载，屋盖桁架上的各提升点同时卸载。

作为本发明大跨三角桁架空中转体提升施工方法进一步的改进：屋盖桁架拼装胎架拼装屋盖桁架的具体步骤如下：

1）胎架上的弦杆定位、拼接：采用汽车吊将三角桁架下弦杆和三角桁架上弦杆分段吊装上胎架并定位，定位时应对好地面样线或高架层楼面样线，杆件分段间的对合线，测定弦杆端口，合格后固定在胎架上；

2）水平腹杆的拼装定位：三角桁架下弦杆和三角桁架上弦杆定位后，进行屋盖桁架腹杆的安装，利用汽车吊将腹杆吊装至三角桁架下弦杆和三角桁架上弦杆上定位，定位时做好地面样线或高架层楼面样线，腹杆与牛腿间的对合线，安装时，考虑到腹杆相贯坡口，应观测隐蔽坡口，按顺序依次安装；

3）杆件定位焊接：焊接采用CO₂气体保护焊，焊接采用双数焊工从中间向两侧对称施焊，焊接顺序从下向上进行，先焊接三角桁架下弦杆，再焊三角桁架上弦杆，焊后冷却进行探伤；

4）整体检测、验收：拼装完成后，采用全站仪对整体拼装精度进行检测，检测合格后方可进行吊装作业。

作为本发明大跨三角桁架空中转体提升施工方法进一步的改进：探伤采用无损检测，需在构件焊接完成后至少24小时，厚板构件需焊接后48小时，并且必须经外观检验合格的情况下进行；

无损检测前构件检验面探头移动区清除焊接飞溅、锈蚀、氧化物及油垢，表面打磨平滑，打磨宽度至少为探头范围最大宽度，探头移动区域应≥1.25P，P=2t·tanα其中，t为构件板厚；α为探头折射角。

大跨三角桁架空中转体提升施工方法具有施工简便、节约空间、节约资源、缩短工期、提升质量、节能环保等优点。

附图说明

图1为实施例工艺流程示意图。

图2为屋盖桁架拼装胎架大样图。

附图标记：1、屋盖桁架拼装胎架；11、下弦胎架管；12、上弦胎架管；13、挂件；14、钢跳板；2、三角桁架下弦杆；3、三角桁架上弦杆；4、胎架模板；5、限位卡码；6、斜撑。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、 “上”、“下”、 “左”、 “右”、 “竖直”、“水平”、 “内”、 “外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制；术语“第一”、 “第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；此外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、 “相连”、 “连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1

如图1-图2所示，一种大跨三角桁架空中转体提升施工方法，具体包括如下步骤：

S1：施工准备：根据施工图建模，并在模型中对钢梁、桁架管及相关构件拆分并编号，并根据模型加工出成品构件；

S2：测量放线：建立场地面控制网，控制网中包括作为场地定位依据的起始点和起始边、建筑物主点和主轴线及相关控制线和控制点，以组成四周平行于建筑物的闭合图形；

S3：胎架拼装：建立屋盖桁架拼装胎架1，分别设置在高架层楼面混凝土结构的预埋件上以及地面上；

S4：提升架拼装以及屋盖桁架提升：建立提升架，其包括两类，分别为第一类提升架和第二类提升架，在提升架提升屋盖桁架之前，整个屋盖区域被划分为具有高度差的提升区一和提升区二，以及吊装区，还有提升区一与提升区二之间；提升区一或提升区二与吊装区之间的嵌补区；

其中，吊装区屋盖由吊车吊运屋盖桁架形成，具体吊运方式为屋盖桁架由地面的屋盖桁架拼装胎架1吊运至钢管混凝土柱上，围绕楼面混凝土结构外围，结合钢管混凝土柱，先行完成外围屋盖部分，形成环绕高架层的外围既有屋盖；

其中，提升区一、提升区二屋盖皆处在吊装区屋盖包围的区域中，提升区一屋盖高度低于提升区二屋盖高度，则先在提升区一上建立第一类提升架，第一类提升架提升在高架层的屋盖桁架拼装胎架1上拼装的屋盖桁架，保持水平向上并提升至指定位置；

其中，提升区二位于提升区一与吊装区之间，则同时采用第一类提升架和第二类提升架，第二类提升架架设在吊装区既有屋盖上，与多个第一类提升架并排提升高架层的屋盖桁架拼装胎架1上拼装的屋盖桁架，第二类提升架提升屋盖桁架一端，屋盖桁架另一端及身部由第一类提升架提升，提升时，先旋转屋盖桁架，使其与高架层楼面相倾斜，旋转的具体方式为，在一根屋盖桁架上设置不同的初始提升高度，一端的第二类提升架初始提升高度最高，从一端至另一端的各个第一类提升架，初始提升高度逐个降低，使一根屋盖桁架倾斜后，其在高架层的投影长度要小于提升区一与吊装区之间用于容纳提升区二的范围长度；在提升区二提升屋盖桁架时，提升区的屋盖桁架能通过提升区一与吊装区之间，达到提升区一上方的指定位置，再由倾斜状态回复水平状态；

S5：使提升区一、提升区二的屋盖桁架由其二者两侧延伸出相向的倾斜桁架先行拼装连接在一起，形成高架层内部屋盖部分，再整体提升高架层内部屋盖部分至吊装区外围屋盖部分合拢位置，进行内部屋盖部分与外围屋盖部分合拢焊接；

S6：在嵌补区补足整体屋盖剩余杆件；

S7：拆卸提升架。

在本实施例中，其中控制线的间距控制在30m～50m内，控制网中建立多级控制线，其中一级控制点、控制线的间距较其他级控制点、控制线的距离更大。

作为本发明大跨三角桁架空中转体提升施工方法进一步的改进：

所述屋盖桁架拼装胎架1包括：

用于支撑三角桁架下弦杆2的竖向延伸的下弦胎架管11，其高度最低，并沿三角桁架下弦杆2纵向间隔设置多根；

用于支撑三角桁架上弦杆3的竖向延伸的上弦胎架管12，其间隔设置在下弦胎架管11两侧，与下弦胎架管11形成高度差，使一根三角桁架下弦杆2与两根三角桁架上弦杆3形成三角位置；

在下弦胎架管11以及上弦胎架管12上端分别设置横向的胎架模板4以放置所述三角桁架下弦杆2以及三角桁架上弦杆3，一个胎架模板4上设置两个间隔的限位卡码5，限位卡码5之间为所述三角桁架下弦杆2或所述三角桁架上弦杆3，所述胎架模板4远离所述下弦胎架管11或上弦胎架管12的一端与所述下弦胎架管11或上弦胎架管12之间设置斜撑6；在上弦胎架管12上端设置挂件13用于挂设钢跳板14。

在本实施例中，S4中：第一类提升架设置在具有初始高度的高架层楼面梁上；楼面梁为混凝土梁，其中设置成三角位置的埋件，埋件上垫钢板，并在钢板上搭设三角形的转换梁，并在转换梁上设置成三角位置的立管；

第一类提升架有竖向延伸的三根间隔的立管，立管上端之间以多根圆管相连，形成一个三角桁架平台，并在三角桁架平台上搭设三角转换梁，三角转换梁中部区域中空，并在三角转换梁上搭设一根提升梁横跨三角转换梁中部区域，并在中空处垂下一根钢绞线，钢绞线上端穿过提升梁设置在油缸中，油缸架设在提升梁上，钢绞线下端固接底锚，在屋盖桁架拼装胎架1上拼装好一根屋盖三角桁架拼装单元后，经吊车抬升高度，运送至第一类提升架下方楼面梁的位置，在下弦杆2上固定一个吊耳与所述底锚拼接，使屋盖三角桁架拼装单元由吊车吊接变换为第一类提升架吊接，则油缸在提升钢绞线时，也能提升屋盖三角桁架拼装单元；屋盖三角桁架拼装单元提升时，穿设在三根立管之间。

作为本发明大跨三角桁架空中转体提升施工方法进一步的改进：S4中，第二类提升架包括提升梁，其通过多根圆管架设在吊装区中靠近钢管混凝土柱的既有屋盖上，提升梁伸出既有屋盖的一端设置提升油缸，提升油缸下垂一根钢绞线，穿过提升梁并在下端固接一个底锚，底锚再与桁架下弦管上的吊耳相连。

作为本发明大跨三角桁架空中转体提升施工方法进一步的改进：S5中，合拢时，采用提升油缸逐级减荷载的方式进行卸载，按分级方式控制卸载量，分别为10%、30%、50%、70%、90%、100%逐级进行卸载，提升一区和提升二区同时卸载，屋盖桁架上的各提升点同时卸载。

作为本发明大跨三角桁架空中转体提升施工方法进一步的改进：屋盖桁架拼装胎架1拼装屋盖桁架的具体步骤如下：

1）胎架上的弦杆定位、拼接：采用汽车吊将三角桁架下弦杆2和三角桁架上弦杆3分段吊装上胎架并定位，定位时应对好地面样线或高架层楼面样线，杆件分段间的对合线，测定弦杆端口，合格后固定在胎架上；

2）水平腹杆的拼装定位：三角桁架下弦杆2和三角桁架上弦杆3定位后，进行屋盖桁架腹杆的安装，利用汽车吊将腹杆吊装至三角桁架下弦杆2和三角桁架上弦杆3上定位，定位时做好地面样线或高架层楼面样线，腹杆与牛腿间的对合线，安装时，考虑到腹杆相贯坡口，应观测隐蔽坡口，按顺序依次安装；

3）杆件定位焊接：焊接采用CO₂气体保护焊，焊接采用双数焊工从中间向两侧对称施焊，焊接顺序从下向上进行，先焊接三角桁架下弦杆2，再焊三角桁架上弦杆3，焊后冷却进行探伤；

4）整体检测、验收：拼装完成后，采用全站仪对整体拼装精度进行检测，检测合格后方可进行吊装作业。

在本实施例中：探伤采用无损检测，需在构件焊接完成后至少24小时，厚板构件需焊接后48小时，并且必须经外观检验合格的情况下进行；

无损检测前构件检验面探头移动区清除焊接飞溅、锈蚀、氧化物及油垢，表面打磨平滑，打磨宽度至少为探头范围最大宽度，探头移动区域应≥1.25P，P=2t·tanα其中，t为构件板厚；α为探头折射角。

实施例2

本实施例中工艺流程如下：

施工准备→测量放线，标记定位→胎架拼装→提升架拼装→屋盖桁架拼装→

屋盖预提升→屋盖正式提升（空中转体）→提升架卸载；

具体步骤如下：

1.施工准备

根据设计图纸，利用BIM软件进行站房钢结构工程建模。依据模型对钢梁、桁架管等构件进行精准拆分并编号。按工程施工进度计划下料，工厂按照指定规格型号定制后进场准备检验、安装。构件进场后按照规范要求对构件外形尺寸、焊接质量、涂装质量进行检查，核验并收集构件原材质量证明文件、加工质保等资料文件。严格校核进场构件的规格型号，确保构件型号、数量等参数无误。

2.测量放线

场地平面控制网根据设计定位原则、建筑物形状和轴线尺寸、以及施工方案、现场情况等进行全面考虑后确定，控制网中应包括作为场地定位依据的起始点和起始边、建筑物主点和主轴线，在便于施测、使用（平面定位及竖直控制）和长期保留的原则下，组成四周平行于建筑物的闭合图形，以便闭合校核，控制线的间距控制在30m～50m内，一级测控点控制线间距可以适当放大，控制点之间应通视、易量，并根据现场的基准点和测量的坐标，以及施工现场平面图和一级控制点的标高和坐标，对现存的基准点进行复测，验证基准点数据资料的准确性。其次布设平面控制网，施工时需将设计图纸的建筑坐标转换成城市大地坐标，桁架安装定位所用坐标需转换成城市大地坐标，拼装过程中坐标可使用建筑坐标。最后，根据结构特点及施工方案，站房钢结构安装时，通过平面测量控制网，将全站仪架设于混凝土结构楼面上相对固定、不影响施工及安全的相应区域。

3.胎架拼装

桁架吊装单元拼装胎架设置时应先根据桁架模型坐标转化后的X、Y投影点铺设工字钢，并相互连接形成一刚性平台（地面必须先压平、压实，必要时地面硬化处理，平台铺设后，进行放X、Y的投影线、放标高线、检验线及支点位置，形成杆件轴线控制网，并提交验收，然后竖胎架直杆，根据支点处的标高设置胎架模板及斜撑。胎架设置应与相应的屋盖设计、分段重量及高度进行全方位优化选择，另外胎架高度最低处应能满足全位置焊接所需的高度，胎架搭设后不得有明显的晃动状，并经验收合格后方可使用。

桁架拼装胎架主要由底座、立管、定位模板及斜撑等组成。吊装区胎架以HW300*300*10*15型钢为底座，提升区胎架在楼面混凝土结构施工时就预埋埋件，作为拼装胎架底座。胎架立管高度5米以内的用φ180*8，高度5~8米的用245*10，超过8米的用φ299*10。胎架模板规格模板采用PL16*200*N（N为模板长度）钢板。如胎架立管高度达到3米以上，则设一道斜撑，斜撑规格φ102*6。

4.提升架拼装

根据现场实际情况，方案设计二类提升点：

（1） 提升点类型一：运用于提升二区跨中。提升架立管规格为φ609*10，提升架之间以φ159*8圆管相连增加整体稳定性。提升架顶部为转换梁，转换梁规格HM488*300*11*18。转换梁上设提升梁，提升梁规格为双拼N500*200*10*16。提升梁以上固定提升油缸，油缸穿钢绞线连接提升底锚。底锚与吊耳销轴连接。因提升二区提升时涉及转体，因此吊耳与主弦杆方向垂直，弦杆内设置2块25mm厚的加劲板与吊耳对应。

（2）提升架底部设置转换梁，转换梁规格为双拼HM588*300*12*20。为增加提升架整体稳定性，在混凝土梁内设置埋件，埋件上垫30mm钢板，确保转换梁不与楼板直接接触，而是把荷载传递给混凝土梁，然后传递给混凝土柱及基础。埋件、点半、转换梁、提升架之间角焊缝连接，焊脚尺寸不低于0.7倍的板厚。

（3）提升点类型二：在吊装区柱顶设置提升架。提升梁规格为双拼HM588*300*12*20，提升梁与既有屋盖通过6根圆管相连。圆管规格φ180*10。提升梁以上固定提升油缸，油缸穿钢绞线连接提升底锚。底锚与吊耳销轴连接。因提升二区提升时涉及转体，因此吊耳与主弦杆方向垂直，弦杆内设置2块25mm厚的加劲板与吊耳对应。

5.屋盖桁架拼装

（1）三角桁架拼装：

1）弦杆上胎架定位、拼接：采用25吨汽车吊将弦杆分段吊装上胎架定位，定位时应对好地样线，杆件分段间的对合线。测定弦杆端口，合格后固定在拼装胎架上。

2）水平腹杆的拼装定位：上下弦杆定位后，进行桁架腹杆的安装，利用25吨汽车吊将腹杆吊装至弦杆上定位，定位时应做好地样线，杆件与牛腿间的对合线。安装时，考虑到腹杆相贯坡口，应观测隐蔽坡口，按顺序依次安装。

3）杆件定位焊接：所有杆件安装定位并经过检查验收合格后进行杆件的焊接，焊接采用CO₂气体保护焊，焊接采用双数焊工从中间向两侧对称施焊，焊接顺序从下向上进行。先焊接下弦杆，再焊上弦杆，焊后冷却进行探伤。

4）整体检测、验收：拼装完成后，采用全站仪对整体拼装精度进行检测，检测合格后方可进行吊装作业。

（2）焊缝检测

无损检测需在构件焊接完成后至少24小时，厚板构件需焊接后48小时，并且必须经外观检合格的情况下进行；

无损检测前构件检验面探头移动区清除焊接飞溅、锈蚀、氧化物及油垢，必要时表面打磨平滑，打磨宽度至少为探头范围，探头移动区域一般应≥1.25P（P=2t·tanα：t为构件板厚；α为探头折射角）。

6.屋盖预提升：

为了观察和考核整个提升施工系统的工作状态，在正式提升之前，按对提升区屋盖进行试提升和试下放。确定试提升时间后，在试提升前对提升设备、提升结构和各种应急措施等进行检查确认。

（1）试提升加载

1）解除主体结构与支架等结构之间的连接；

2）按比例进行20%、40%、60%、70%、80%、90%、95%、100%分级加载直至结构全部离地，每次加载后各观察点及时反映观察情况，记录相关数据并汇交现场施工设计组，并及时对数据进行分析，确保后续工作稳定开展。

（2）试提升

1）试提升前的调整

在全部结构离地后，做好各点的位置与负载记录，比较各点的实际载荷和理论计算载荷，并根据实际载荷对各点载荷参数进行调整；此外，实时关注长行程传感器的读数与设置，以及计算机控制程序中的参数设定。

2）试提升开始

计算机进入自动操作程序，进行钢结构的整体提升；

在试提升过程中，对各点的位置与负载等参数进行监控，观察系统的同步控制状况，根据同步情况，对控制参数进行必要的修改与调整。试提升高度约30cm，在试提升过程中，分别试验两种控制策略。

3）空中停滞

提升离地后，空中停滞一定时间（至少半天时间），悬停期间，要定时组织人员对结构进行观察，有关各方也密切合作，为下一步作出科学的决策提供依据。

7.屋盖正式提升（空中转体）

（1） 提升前的准备

正式提升前对各项相关设备及系统进行检查，按设计与规范要求设置各项参数，确保各种备件、通讯工具完备，传感器信号到位，控制信号到位，提升油缸、液压泵站和控制系统正常，确认锚具压力和主泵溢流阀压力设定符合设计与规范要求。

（2） 正式提升

正式提升时Q轴提升点先保持不动，N轴和L轴提升点分级提升，提升二区屋盖桁架绕Q轴顺时针旋转5°至屋盖原设计角度，然后所有提升点同步提升。正式提升过程中记录各项数据，及时反馈、分析。记录各点压力和高度、负载、结构的空中位置姿态以及提升通道的检测，确保各项数据精准性与实效性，及时向指挥台反馈各项数据值，指挥台针对各项数据进行分析，及时处理隐患数据，确保后续工作正常开展。

8.结构悬停

结构空中悬停期间，用手动葫芦拉住钢结构，固定在支撑立柱上，确保悬停期间结构稳定；做好安全区域警戒，避免异物撞击；考虑缆风布置，做好防风措施。

悬停期间做好钢绞线、提升设备的保护，防止钢绞线过电损伤。在钢绞线附近焊接时，需要就近布置焊接地线，防止钢绞线过电损伤以及焊接地线漏电对钢绞线的损伤；防止电焊对钢绞线的损伤；防止气割对钢绞线的损伤。

结构就位调整：在结构整体提升到合拢口上准备就位时，需要配合施工单位，对各点进行调整，直至结构提升到设计位置，根据合拢焊接情况初步卸载各点提升力。在结构就位调整时，注意各点的负载控制，确保提升平台和结构的安全。

9.嵌补区安装

屋盖提升后，屋盖提升区与吊装区之间，以及提升区与提升区之间的嵌补采用25吨汽车吊安装，为便于施工人员高空作业，配2台登高车作为嵌补安装的高空作业平台。

10.提升架卸载

卸载过程是主体结构和支架相互作用的一个复杂过程，是结构受力逐渐转移和内力重新分布的过程。支架由承载状态变为无荷状态，而主体结构则是由安装状态过渡到设计受力状态。该过程中影响结构安全的因素很多：支架的设计、卸载方案的选择、卸载过程的有效控制等均会对结构本身产生很大影响。因此卸载是本钢屋盖施工过程中的一个关键重要环节。

计算机控制整体下降技术进行本工程屋盖桁架的卸载，利用提升支撑架顶部的提升油缸系统逐级减荷载的方式进行卸载，卸载时通过统一指挥进行同步操作，按分级控制卸载量，卸载控制量应根据计算结果得出相应的卸载控制量，卸载控制应按10%、30%、50%、70%、90%、100%逐级进行卸载。提升一区和提升二区同时卸载，各提升点同时卸载。

11.材料与设备

见下表：

材料选用表

序号	名称	规格	数量	备注
					1	埋件	350*350	600个	拼装胎架埋件
2	埋件	500*500	32个	支撑埋件
					3	埋件	600*800	24个	提升架埋件
4	埋件	900*900	18个	提升架埋件
					5	工字钢	HM488*300*11*18	760米	转换梁
6	工字钢	HM588*300*12*20	500米	提升梁
					7	工字钢	HM300*300*10*15	1000米	转换梁
8	圆管	Φ609*10	1100米	提升架
					9	角钢	L75*5	600米	钢柱操作平台、安全维护
10	模板	PL16*200	1000米	胎架模板
					11	钢管	φ102*6	800米	胎架斜撑
12	钢管	φ180*8	1000米	胎架立管
					13	钢管	Φ245*10	1500米	胎架立管、临时支撑
14	钢管	Φ299*10	500米	胎架立管
					15	格构支撑	1500*1500	250米	临时支撑
16	路基箱	0.3*1.8*8	10块	拼装

机具设备表

序号	设备名称	型号规格	数量	用途
					1	履带吊	300t	1	吊装
2	履带吊	350t	1	吊装
					3	汽车吊	80t	2	无柱雨棚吊装、楼梯吊装
4	汽车吊	25t	12	拼装、小件吊装、倒料
					5	汽车吊	50t	1	卸车、倒料
6	平板车	12.6m	1	倒料
					7	平板车	9.6m	1	倒料
8	叉车	3t	2	倒料
					9	CO2气保焊机	CP*C—500	40	焊接
10	硅整流焊机	Z*E1—3*500	4	焊接
					11	电焊条烘箱	HY704—3	1	焊条加热
12	碳弧气刨	Z*5—630	2	焊缝处理
					13	空压机	0.6m3	2	空气压缩
14	门式架	6m	10	拼装操作平台
					15	登高车	36m	2	高空作业平台
16	全站仪	Leica720	2	测量
					17	电子水准仪	Trimble φiNi12	4	测量

大跨三角桁架空中转体提升施工方法不同于传统钢桁架屋面整体提升方法，其拼装胎架高度底，桁架吊装、拼装、焊接及探伤较便捷，施工难度大大降低，能综合节约工期。因拼装桁架胎架高度降低，节约材料费（可二次使用胎模）、运输费、吊装、拼装费。节约工期13天，提升二区所用机械为8辆25T汽车吊，节约机械费用为：1600*13*8=16.64w，主要工种电焊工费用为16*13*350=7.28w。因旋转提升所增加的钢结构旋转底锚、吊耳12对，增加费用为材料费、加工费、拼装费用0.046*2*12*9896=1.09w。节约13日的项目管理费用为

以上综合可节约成本：12.00+16.64+7.28-1.09=34.83万元。

不同于三角桁架整体提升施工方法，本方法具有施工简便、节约资源、缩短工期、质量可靠等优点。采用大跨三角桁架空中转体提升施工方法，桁架在吊装拼装、现场焊接、探伤及返修过程均在距离地面较近位置施工，保证施工安装精度的同时，提高了焊缝的施工质量，较低的施工高度也为在大风天气时搭设防风棚提供了较好的条件，从而进一步保证施工质量。此施工方法精简施工工序，降低了作业胎模的使用高度，相比原始三角桁架整体提升大大减少工程量，节约了钢结构材料，符合绿色建筑的要求。

本实施例中86m大跨三角桁架空中转体提升施工技术是指根据屋面桁架设计角度，降低拼装高度，整体拼装完成后提升屋面桁架，并在空中调整至设计角度。本方法将提升二区绕旋转轴提升吊点中心顺时针旋转5°后在高架层楼板上进行拼装作业，以此将最大作业高度从11.194m降低到7.464m，极大地降低了三角桁架吊装、桁架拼接焊接作业、焊缝检测等多项工序施工难度。在屋盖桁架拼接完成后将屋盖整体绕旋转轴提升点逆时针旋转5度后，再进行整体提升，提高了作业人员及机械工作效率，整体提高了施工质量、缩短施工周期。

本发明中屋盖结构采钢管混凝土柱+正交空间管桁架结构体系。顺轨方向典型柱距为20m及66m，垂轨方向的典型柱距为12m~21.5m，钢管柱最大截面尺寸达φ1300x45。钢屋盖主桁架为钢管三角桁架，跨度最大达86m。根据本发明屋面结构形式，结合现场的工期要求，屋面钢桁架根据其施工方式分别吊装区和提升区。提升一区钢结构桁架屋面较为平整，可直接提升到位；提升二区钢桁架屋面呈一定角度，屋面跨度达86m。若按原设计角度进行提升二区屋盖桁架拼装，则桁架最大离地高度将达到11.194m，极大限制吊装作业、焊接作业，以及后期焊缝质量检测及返修工作。为了解决此项难题，本发明中QC小组，经过反复研究、实践，提出了大跨三角桁架空中转体提升施工技术。成功解决了高差较大屋面钢桁架施工不便的难题。在保证施工进度的同时，提高了施工的效率，确保了焊接质量以及施工精度。

大跨三角桁架空中转体提升施工方法属于效果显著、经济适用、符合节能环保要求的施工方法，具有施工简便、节约资源、缩短工期、提升质量、节能环保等优点。

本发明具有以下有益效果：

1.降低施工高度，提高工作效率：

本方法将屋盖桁架最大离地高度由11.2m降低至7.4m，提高焊接作业人员工作效率；25t吊车代替原方案大型吊车，提高吊运机械灵活度，多台设备同时吊装，极大提高吊运机械工作效率，从而缩短了工期。

2.增强焊缝检测便捷性，提高焊缝完成质量。

桁架高度的降低有利于焊缝检测人员进行焊缝探伤作业，并且降低返修施工难度，从而提高焊缝质量。

3.降低了桁架胎模的施工高度和复杂性，节约材料，同时也一定程度上缩短了工期。

4.本方法适用于大型公共建筑钢桁架屋面施工工程。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干等同替代或明显变型，而且性能或用途相同，都应当视为属于本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种大跨三角桁架空中转体提升施工方法，其特征在于，具体包括如下步骤：

S1：施工准备：根据施工图建模，并在模型中对钢梁、桁架管及相关构件拆分并编号，并根据模型加工出成品构件；

S2：测量放线：建立场地面控制网，控制网中包括作为场地定位依据的起始点和起始边、建筑物主点和主轴线及相关控制线和控制点，以组成四周平行于建筑物的闭合图形；

S3：胎架拼装：建立屋盖桁架拼装胎架（1），分别设置在高架层楼面混凝土结构的预埋件上以及地面上；

S4：提升架拼装以及屋盖桁架提升：建立提升架，其包括两类，分别为第一类提升架和第二类提升架，在提升架提升屋盖桁架之前，整个屋盖区域被划分为具有高度差的提升区一和提升区二，以及吊装区，还有提升区一与提升区二之间，提升区一或提升区二与吊装区之间的嵌补区；

其中，吊装区屋盖由吊车吊运屋盖桁架形成，具体吊运方式为屋盖桁架由地面的屋盖桁架拼装胎架（1）吊运至钢管混凝土柱上，围绕楼面混凝土结构外围，结合钢管混凝土柱，先行完成外围屋盖部分，形成环绕高架层的外围既有屋盖；

其中，提升区一、提升区二屋盖皆处在吊装区屋盖包围的区域中，提升区一屋盖高度低于提升区二屋盖高度，则先在提升区一上建立第一类提升架，第一类提升架提升在高架层的屋盖桁架拼装胎架（1）上拼装的屋盖桁架，保持水平向上并提升至指定位置；

其中，提升区二位于提升区一与吊装区之间，则同时采用第一类提升架和第二类提升架，第二类提升架架设在吊装区既有屋盖上，与多个第一类提升架并排提升高架层的屋盖桁架拼装胎架（1）上拼装的屋盖桁架，第二类提升架提升屋盖桁架一端，屋盖桁架另一端及身部由第一类提升架提升，提升时，先旋转屋盖桁架，使其与高架层楼面相倾斜，旋转的具体方式为，在一根屋盖桁架上设置不同的初始提升高度，一端的第二类提升架初始提升高度最高，从一端至另一端的各个第一类提升架，初始提升高度逐个降低，使一根屋盖桁架倾斜后，其在高架层的投影长度要小于提升区一与吊装区之间用于容纳提升区二的范围长度；在提升区二提升屋盖桁架时，提升区的屋盖桁架能通过提升区一与吊装区之间，达到提升区一上方的指定位置，再由倾斜状态回复水平状态；

S5：使提升区一、提升区二的屋盖桁架由其二者两侧延伸出相向的倾斜桁架先行拼装连接在一起，形成高架层内部屋盖部分，再整体提升高架层内部屋盖部分至吊装区外围屋盖部分合拢位置，进行内部屋盖部分与外围屋盖部分合拢焊接；

S6：在嵌补区补足整体屋盖剩余杆件；

S7：拆卸提升架；

其中控制线的间距控制在30m～50m内，控制网中建立多级控制线，其中一级控制点、控制线的间距较其他级控制点、控制线的距离更大；

所述屋盖桁架拼装胎架（1）包括：

用于支撑三角桁架下弦杆（2）的竖向延伸的下弦胎架管（11），其高度最低，并沿三角桁架下弦杆（2）纵向间隔设置多根；

用于支撑三角桁架上弦杆（3）的竖向延伸的上弦胎架管（12），其间隔设置在下弦胎架管（11）两侧，与下弦胎架管（11）形成高度差，使一根三角桁架下弦杆（2）与两根三角桁架上弦杆（3）形成三角位置；

在下弦胎架管（11）以及上弦胎架管（12）上端分别设置横向的胎架模板（4）以放置所述三角桁架下弦杆（2）以及三角桁架上弦杆（3），一个胎架模板（4）上设置两个间隔的限位卡码（5），限位卡码（5）之间为所述三角桁架下弦杆（2）或所述三角桁架上弦杆（3），所述胎架模板（4）远离所述下弦胎架管（11）或

上弦胎架管（12）的一端与所述下弦胎架管（11）或上弦胎架管（12）之间设置斜撑（6）；在上弦胎架管（12）上端设置挂件（13）用于挂设钢跳板（14）；

S4中：第一类提升架设置在具有初始高度的高架层楼面梁上；楼面梁为混凝土梁，其中设置成三角位置的埋件，埋件上垫钢板，并在钢板上搭设三角形的转换梁，并在转换梁上设置成三角位置的立管；

第一类提升架有竖向延伸的三根间隔的立管，立管上端之间以多根圆管相连，形成一个三角桁架平台，并在三角桁架平台上搭设三角转换梁，三角转换梁中部区域中空，并在三角转换梁上搭设一根提升梁横跨三角转换梁中部区域，并在中空处垂下一根钢绞线，钢绞线上端穿过提升梁设置在油缸中，油缸架设在提升梁上，钢绞线下端固接底锚，在屋盖桁架拼装胎架（1）上拼装好一根屋盖三角桁架拼装单元后，经吊车抬升高度，运送至第一类提升架下方楼面梁的位置，在下弦杆（2）上固定一个吊耳与所述底锚拼接，使屋盖三角桁架拼装单元由吊车吊接变换为第一类提升架吊接，则油缸在提升钢绞线时，也能提升屋盖三角桁架拼装单元；屋盖三角桁架拼装单元提升时，穿设在三根立管之间；

S4中，第二类提升架包括提升梁，其通过多根圆管架设在吊装区中靠近钢管混凝土柱的既有屋盖上，提升梁伸出既有屋盖的一端设置提升油缸，提升油缸下垂一根钢绞线，穿过提升梁并在下端固接一个底锚，底锚再与桁架下弦管上的吊耳相连；

S5中，合拢时，采用提升油缸逐级减荷载的方式进行卸载，按分级方式控制卸载量，分别为10%、30%、50%、70%、90%、100%逐级进行卸载，提升一区和提升二区同时卸载，屋盖桁架上的各提升点同时卸载；

屋盖桁架拼装胎架（1）拼装屋盖桁架的具体步骤如下：

1）胎架上的弦杆定位、拼接：采用汽车吊将三角桁架下弦杆（2）和三角桁架上弦杆（3）分段吊装上胎架并定位，定位时应对好地面样线或高架层楼面样线，杆件分段间的对合线，测定弦杆端口，合格后固定在胎架上；

2）水平腹杆的拼装定位：三角桁架下弦杆（2）和三角桁架上弦杆（3）定位后，进行屋盖桁架腹杆的安装，利用汽车吊将腹杆吊装至三角桁架下弦杆（2）和三角桁架上弦杆（3）上定位，定位时做好地面样线或高架层楼面样线，腹杆与牛腿间的对合线，安装时，考虑到腹杆相贯坡口，应观测隐蔽坡口，按顺序依次安装；

3）杆件定位焊接：焊接采用CO₂气体保护焊，焊接采用双数焊工从中间向两侧对称施焊，焊接顺序从下向上进行，先焊接三角桁架下弦杆（2），再焊三角桁架上弦杆（3），焊后冷却进行探伤；

4）整体检测、验收：拼装完成后，采用全站仪对整体拼装精度进行检测，检测合格后方可进行吊装作业；

探伤采用无损检测，需在构件焊接完成后至少24小时，厚板构件需焊接后48小时，并且必须经外观检验合格的情况下进行；

无损检测前构件检验面探头移动区清除焊接飞溅、锈蚀、氧化物及油垢，表面打磨平滑，打磨宽度至少为探头范围最大宽度，探头移动区域应≥1.25P，P=2t·tanα其中，t为构件板厚；α为探头折射角。

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