36m跨度钢屋架高空分段安装技术

赵余江

（北京天润建设工程有限公司，北京100062）

1 工程概况

银帆·西雅图工程商业楼溜冰场屋面系统钢结构部分，位于7、8层屋面，面积为2916㎡，结构跨度为36m，共6榀支承于砼柱上的钢桁架简支梁，钢桁架一端和边柱用预埋锚栓固定，另一端为滑动支座与柱预埋件焊接，桁架两端支承点处标高分别为：▽43.900m、38.670m。每榀钢桁架重量为26.5t。

2 施工难度

需要使用大型吊车，大型吊车进场需要土建地下坡道回填并分层压实，塔吊也在吊车作业半径内工作，吊装作业设置专人监护，并停止T5塔吊作业，吊车不能360°旋转。

采用两点吊装的方法，在桁架上弦设置吊耳，钢丝绳吊装夹角为60°，由于有异型构件，为了避免吊装就位难问题，在吊钩上悬挂10t倒链进行调整，用倒链调节桁架的仰角。

3 安装方法

钢桁架制作分为三段，重量分别为7.55t、10t、8.75t，就位高度46.28m（桁架顶标高），作业半径为65m。接头形式采用栓焊连接，腹板为高强螺栓连接，翼缘板为单面坡口焊，焊缝质量等级为一级；安装方式选用高空分段安装，空中接口。

3.1 吊车的选择

HJ-1A段、HJ-1B段、HJ-1C段，重量分别为7.55t、10t、8.75t，长 度 分 别 为10.047m、11.725m、13.75m，安装高度为46.28m，作业半径最大为65m，为了保证28.7m平台处不卡杆（详见A-A剖面图），选用500t汽车吊安装钢桁架，回转半径应在65m处，距离建筑物小于12m，吊车杆长应在112.8米；经查吊车机械性能表：S2～S7线吊装段选用500吨汽车吊变副臂超起性能（160t配重），吊车49.8m主臂+2.9m+61副臂，主臂仰角为81°，副臂变幅，详见表1。

利用现场T4、T5塔吊（TC6020A,R=60m塔吊）负责屋面其余构件的吊装工作。

3.2 安装准备

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复验安装定位所用的轴线控制点和测量标高使用的水准点。放出标高控制线和屋架轴线的吊装辅助线。

复验屋架支座及支撑系统的预埋件，其轴线、标高、水平度、预埋螺栓位置及露出长度等，允许偏差见表2,超出允许偏差时，应做好技术处理。

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检查吊装机械及吊具，支架就位是否牢固等，焊接及辅助工具是否到位。

测量用钢尺应与钢结构制造用的钢尺校对，并取得计量法定单位检定证明。

3.3 屋架组拼

钢梁及钢桁架分三段运至安装现场，考虑到现场场地条件及吊装机械的限制，只能进行分片组对，组拼工作与安装同时进行，两段连接处下方设置钢支架作为组装平台，支架与桁架接头处留有280mm的间隙，此处用木方垫平，用千斤顶进行上下调节；为了提高接口的精度，需要将上下弦下翼缘板接缝处的垫板加宽至200mm，当第一段就位后，第二段吊装就位至垫板处，然后进行精调，要保证钢桁架的跨中垂直度及接头处的平面位置。

3.4 安装顺序

钢桁架安装按HJ-1(1)到HJ-1（6）顺序安装，每榀桁架分三段安装，安装顺序为：

（一）HJ-1(1)A段→HJ-1(2)A段→杆件安装→HJ-1(1)B段→HJ-1(2)B段→杆件安装→HJ-1(1)C段→HJ-1(2)C段→杆件安装

（二）HJ-1(3)A段→杆件安装→HJ-1(3)B段→杆件安装→HJ-1(3)C段→杆件安装

（三）HJ-1(4)A段→杆件安装→HJ-1(4)B段→杆件安装→HJ-1(4)C段→杆件安装

（四）HJ-1(5)A段→杆件安装→HJ-1(5)B段→杆件安装→HJ-1(5)C段→杆件安装

（五）HJ-1(6)A段→杆件安装→HJ-1(6)B段→杆件安装→HJ-1(6)C段→杆件安装

3.5 钢丝绳选用

钢桁架的最大重量为10吨，吊钩重量+钢丝绳重量约为2.0t，设计其吊装点为2个，钢桁架上设置吊耳。

吊耳采用25mm厚钢板，材质Q345B，采用E5016焊条，双面角焊缝，焊缝高度hf=12mm。

图2

垂直于焊缝长度方向的力Ne=67896N。

角焊缝的有效厚度he=0.7hf；

角焊缝的计算长度lw=160-10=150mm。

焊缝受Ne作用时的强度：

满足要求。

利用取中心线几何法，确定重心（图1）

钢丝绳长度设为10m(两根)，采用双股绳吊装，经计算获得单股钢丝绳受力6.928t。根据下列公式计算钢丝绳破断拉力：

电收尘是铜冶炼工程中的重要设施，主要是对闪速炉烟气中的粉尘进行收集，起到净化作用，其除尘性能直接影响到后续制酸工序。多年来闪炉电收尘出口含尘浓度一直采用重量法进行监测，由于原料、电收尘效率、漏风、三氧化硫等因素，烟气中会含大量硫酸雾，硫酸雾对烟尘监测结果造成影响。要想了解电收尘出口的含尘浓度，需对监测方法进行改进，对烟尘监测结果进行修正。

P=P破φ修/K

式中P-容许拉力，为6.928t*9.8=67.89kN

因此计算P破=662.34kN

根据现场钢丝绳破断拉力估算公式计算钢丝绳直径：

P破=500d2

式中 P破-破断拉力，N；

则：d=√662340/500=36.4mm

选用d=36.5mm，6*37+FC钢丝绳。根据钢丝绳所受力情况，卡环选用2个7.5吨。

3.6 钢支架设立

钢桁架分段安装，安装时需要在两段桁架对接口处设置钢支架，为了更快速的配合500吨吊车的吊装作业，现在需要制作6个钢支架，此钢支架高度为8m。揽风绳选用6×19，Ф17.7mm钢丝绳四根，上端与钢支架的对扣槽钢绑牢，钢丝绳与地面角度呈66°，与花篮螺栓相连，钢支架布置图如图2示：

钢支架受轴向力作用，支架强度及稳定性验算如下：支架所受钢桁架重量作用，取桁架最重段作验算

满足要求。▽34.7（F6层）、▽28.7（F5层）混凝土梁板底部模板及支撑不拆除。

3.7 安装校正

屋架起吊时离地50cm时暂停，检查重心位置、钢丝绳、吊钩等是否安全牢固，无误后再继续起吊。首先吊装HJ-1A段就位，此段一端座在TE轴混凝土柱子牛腿的预埋件上，桁架另一端搁置在钢支架上，对准屋架支座中心线或定位轴线就位，调整屋架垂直度，并检查屋架侧向弯曲，调整完毕后，TE轴与锚栓相连，拧紧；接着安装钢梁GL4与钢桁架之间的系杆及支撑部分，作为桁架的临时固定，此部分用塔吊完成，HJ-1A段与钢梁形成一个具有空间刚度和稳定的整体。每一段就位后用缆风绳临时拉接在结构上，防止失稳倾斜。接着进行HJ-1B段吊装，吊装就位两端均搁置在预先做好的支架上，一端用上下弦腹板螺栓与HJ-1A段一端相连，同样的方法安装此段桁架与钢梁之间的系杆及支撑作为临时固定，腹杆处接口需要焊接完毕后方可摘钩。最后吊装HJ-1C段，此段一端与TJ柱顶埋件相连，另一端搁置在桁架底设置的支架上，用螺栓与HJ-1B段一端腹板相连接，桁架标高及跨中垂直度调整好之后，连接系杆及支撑，完成腹杆处焊接工作后方可摘钩。桁架起拱度须在吊装组对时完成，主要用千斤顶进行调节，调节完毕后方可进行施焊。钢桁架上下弦翼缘板在焊接工作完成，焊缝质量达到一级标准时，腹板处高强螺栓终拧后，此部分钢檩条等全部安装完毕后，方可将钢支架撤离。其它各榀钢桁架各段均采用形同的方法进行安装。平面位置校正：在起重机不脱钩的情况下将柱底定位线与基础定位轴线对准缓慢落至标高位置。支座标高调整：桁架支座标高调整时，先水准仪测定预埋件标高，用直角尺测定其差值，调整螺母，当支座底板与预埋件有高差时，需要增设垫板，用千斤顶进行调节。钢屋架的垂直度的校正方法如下：在屋架下弦一侧拉一根通长钢丝（与屋架下弦轴线平行），同时在屋架上弦中心线反出一个同等距离的标尺，用线坠校正。也可用一台经纬仪，放在柱顶一侧，与轴线平移500mm距离，在对面柱子上同样有一距离为500mm的点，从屋架中线处挑出500mm距离，三点在一个垂面上即可使屋架垂直。

3.8 构件连接与固定

构件安装采用焊接或螺栓连接的节点，需检查连接节点，合格后方能进行焊接或紧固。安装螺栓孔不允许用气割扩孔，永久性螺栓不得垫两个以上垫圈，螺栓外露丝扣长度不少于2～3扣。安装定位焊缝不需承受荷载时，焊缝厚度不少于设计焊缝厚度的2/3，且不大于8mm，焊缝长度不宜小于25mm，位置应在焊道内。安装焊缝全数外观检查，主要的焊缝应按设计要求用超声波探伤检查内在质量。检查均需做出记录。

4 检查验收

屋架安装后首先检查现场连接部位的质量。屋架安装质量主要检查屋架跨中对两支座中心竖向面的不垂直度；屋架受压弦杆对屋架竖向面的侧面弯曲，必须保证上述偏差不超过允许偏差，以保证屋架符合设计受力状态及整体稳定要求。屋架支座的标高、轴线位移、跨中挠度，经测量做出记录。连接处焊缝无焊渣、油污，除锈合格后方可涂刷涂料。涂层干漆膜厚度应符合设计要求或施工规范的规定。钢结构安装工程的质量检验评定，应在该工程焊接或螺栓连接经质量检验评定符合标准后进行。构件必须符合设计要求和施工规范的规定，检查构件出厂合格证及附件。由于运输、堆放和吊装造成的构件变形必须矫正。

5 结语

本文通过介绍银帆·西雅图工程商业楼钢屋架的安装全过程，对大型钢构件的高空分段安装程提供了有用的施工经验。

[1]《建筑施工手册》（第四版）缩印本.北京：中国建筑工业出版社，2003.