单层大跨度门式刚架结构的施工技术

邹绍明

(重庆工程职业技术学院，重庆 400037)

1 工程概况

重庆工程职业技术学院学生活动中心，根据需要设计为单层大跨度门式刚架结构。该房屋是长度为45.2m，跨度为23.6m，高度为7.2m，髿、鬅列柱网间距为6.3m，①、⑧列柱网间距为5.625m，围护结构为240mm的砖砌墙体，使用年限为25年，防水等级为Ⅱ级，抗震烈度为6度，耐火等级为Ⅱ级。其房屋结构如图1所示。

图1 学生活动中心的门式刚架结构图

2 施工难度分析

根据现场勘察，该活动中心在施工时存在以下难点:

（1）周边有行车公路和行人通道，而且是主要通道，虽可作一些临时防护措施，但不能根本杜绝对车辆和行人的安全威胁。为了保证施工期间的安全，在确定施工方案时，将该活动中心放在假期进行施工。这样，既可避免施工时对场地周边道路车辆的影响，保证师生员工的人身安全，同时又能保证开学后该活动中心能投入使用。

（2）房屋采用的是大跨度的门式刚架结构，因安装高度较大，因此结构吊装时，须借助于起重机进行安装。由于周边地形和建筑物的限制，起重机不能采用跨外开行，而只能采用跨内开行。

3 大跨度门式刚架的施工技术

3.1 门式刚架的施工顺序

该活动中心的施工顺序:基础施工→主体刚架施工→彩钢板屋面施工→附属设施施工。

3.2 门式刚架的基础施工

(1)基础的测量与放线

用DJ6经纬仪定出该活动中心的十字中心线，以十字中心点纵向、横向的边线，并分别确定各钢柱的安装中心位置。

钢柱基础采用人工挖孔灌注桩。为使桩孔挖孔时的操作方便，孔径开挖范围不得小于0.8m。其放线方法是:以柱的安装中心为圆心，以0.4m为半径，用熟石灰粉划弧，即得出各柱基础的开挖范围。

(2)基础的开挖

根据设计，柱基的挖孔深度须嵌入持力层0.5m以上，以保证柱基础的稳定性。考虑到钢柱与混凝土基础相连接，在浇筑上部桩基混凝土时须预埋螺栓。

(3)混凝土的运输与浇筑

为保证柱基础的质量，施工时采用C30商品混凝土进行浇筑，平面运输采用方斗车进行运输。柱基础采用一次浇筑法进行施工。

具体做法是:将混凝土接近预埋螺栓底标高处，用插入式振捣器进行振捣，再将混凝土浇筑至预埋螺栓标高底部，待混凝土初凝和养护后，预埋倒T形螺栓。预埋倒T形螺栓时，应反复量测柱距和预埋螺栓间距，其轴线偏差应≤5mm，再用与混凝土配比相同的水泥砂浆埋设倒T形螺栓。待水泥砂浆凝结后，继续浇筑混凝土，当达到地面标高时，混凝土再次校正预埋螺栓的平面位置，经校核无误后，在柱基位置放置┗50×50×4角钢方框(其方框边长为0.4m)，框内用细石混凝土进行浇筑，表面用水泥砂浆抹平(如图2所示)，并进行洒水养护。待其凝结硬化后，即可进行钢柱的吊装。

图2 倒T形螺栓埋置示意图

3.3 门式刚架的吊装

(1)吊装起重机械的选择

该中心构件吊装时重量最大的是人字形刚架，约为3t，起重高度为7.2m。选择Q2-12型的汽车式起重机进行吊装，其基本参数为:起重臂长度13.2m，最小起重半径4.6m，最大起重半径10.5m，最小起重半径时起重量7t，最小起重半径时起重高度10.4m，故所选起重机可满足要求。

(2)起重机开行路线的选择

钢柱吊装时，起重机采用跨内跨边开行，停机点布置在两根钢柱的中间。起重机每开行一次为一个停机点。在每个停机点，起重机可吊装两根柱子。起重机沿该建筑物四周开行一次即可吊装全部柱子。

(3)门式刚架钢柱的吊装

钢柱吊装之前，应根据起重机的开行路线，确定好钢柱的绑扎点，并将钢柱斜向布置。采用旋转法进行吊装。在钢柱位置放置钢垫块，以便于钢柱的调整。吊装钢柱时，当起重机开至停机点，用钢绳将钢柱绑扎好，并将起重机边升臂边旋转至预埋螺栓处，然后将钢柱下放，将钢柱底座的螺栓孔与螺栓连接，用经纬仪校正其垂直度，无误后拧紧螺栓即可。

(4)大跨度人字形刚架的吊装

①人字形刚架的组装

为便于人字形刚架的吊装，在吊装前须用螺栓将两个人字形构件组装好，并斜向平卧在地坪上。为防止人字形刚架在吊装的过程产生过大的变形，应在人字形刚架下面(斜长/3)处，用两端为扁状钢管与人字形刚架螺栓连接。为便于吊装，人字形刚架采用两点绑扎。同时还应在刚架的两端绑扎拉绳，以控制吊装时刚架的摆动和保证刚架的准确就位。

②开行路线的选择

由于连接后的人字形刚架跨度大，为便于吊装，起重机选择跨中开行，停机点选择在该榀人字形刚架的后方3m处，每个停机点吊装一榀人字形刚架。

③安装可移式门型脚手架

为便于人字形刚架与钢柱的连接及屋构件的安装，在人字形刚架吊装前，须在门式刚架轴线的一侧安装可移式门式脚手架，并在其操作层上铺设脚手板，以利于工人施工操作。

为防止可移式脚手架在施工过程中发生倾覆，须在门型脚手架的两侧用细钢丝绳锚固在地锚上。

④人字形刚架的吊装

吊装人字形钢架前，先将起重机开行至停机点，再将起重机升臂并升钩，把人字形刚架起吊至超过钢柱顶0.3m处，拉动溜绳使其刚架旋转至安装位置，并缓慢降钩。只要人字形刚架对准柱顶的螺栓孔时，迅速穿入高强螺栓，将刚架与钢柱连接起来，从而形成门式刚架。

⑤人字形刚架的纠偏与校正

大跨度人字形刚架吊装后，会产生较大的扭曲变形。如不及时纠正，不仅影响屋面结构的受力，而且直接影响屋面结构的吊装。

在大跨度人字形刚架安装过程中，可采用简便易行的钢丝绳花蓝螺栓校正器进行纠偏。钢丝绳花蓝螺栓校正器由花蓝螺帽(其长度为23cm，两端螺帽相隔19cm，为正反向内螺纹，螺距为2mm)和两根花蓝螺栓(均为钩头螺栓，为正反向的外螺纹，螺距为2mm)及两根套耳的钢丝绳 (一根2m，一根16m)组成。具体纠偏方法是:将2m钢丝绳固定在地锚(或钢柱下端)上，用花蓝螺栓钩头螺栓钩住套耳。将16m钢丝绳一端绑扎在刚架最大的扭曲点处，在其最大的扭曲点的反方向，用花蓝螺栓钩住套耳。然后多次旋转花蓝螺帽，逐渐收紧螺栓并带动刚架产生位移，使刚架得以校正。刚架校正后，迅速拧紧高强螺栓。

⑥刚架与刚架间的固定

为保证人字刚架的准确就位，在刚架的端部架设DJ6经纬仪进行准确定位。校正刚架后，随即焊接连系杆进行固定。

3.4 门式刚架结构屋面的施工

（1）檩条的吊装

门式刚架屋面的檩条采用C200×70×20×2.0型槽钢。因檩条较轻，可采用人力提升，即在檩条的两端系好绳，将其提升至人字形刚架0.5m处，将檩条旋转一定距离，使其能避开人字形刚架，并提升至刚架的顶面，按设计要求的间距，用螺栓将檩条与人字形刚架连接。

（2）屋面彩钢板的安装

屋面采用YX28-200-740彩钢板，其技术参数为:波峰高度28mm，波峰间距205mm，幅面宽度820mm，厚度为0.476mm。

彩钢板铺钉应按屋面的坡度从屋檐至屋脊方向逐块铺钉，并在屋脊上铺钉彩钢板作屋脊，以利屋面排水。彩钢板铺钉时，先将彩钢板逐块就位，在彩钢板波峰处对准C形钢檩条再用自攻螺钉固定。铺钉时上块彩钢板应压在下块彩钢板上，其搭接的宽度不得小于100mm。为防止大雨时产生雨水倒灌，须在彩钢板搭接处用丁基胶密封，以防止因倒灌雨水对隔热保温层的影响。

（3）隔热保温层的铺设

根据设计，在屋盖下面设置矿棉纤维作隔热保温层。施工矿棉纤维层时，先垂直于屋脊铺设PUP布，其搭接宽度不得小于100mm，端头用扁钢条固定牢固或用万能胶粘牢，然后在彩钢板与PUP布的空间内铺设30mm的矿棉纤维层。铺设矿棉纤维层应做到均匀适度，不得漏雨铺，否则将影响隔热保温效果。

（4）排水沟的安装

排水沟用2.5mm厚的镀锌钢板制作。排水沟安装前，应先在围护墙体上(泛水沟标高处)开凿出50×50mm的凹槽，然后将水沟的一翼嵌入墙体的凹槽内，随即用水泥砂浆填塞固定，另一翼用螺栓固定在檐口处的金属檩条上。

4 结语

综上所述，施工体会如下:

（1）重庆工程职业技术学院的学生活动中心，采用单层大跨度门式刚架结构，一改过去钢筋混凝土结构密柱的做法，不仅通透性强，视觉效果好，而且更能体现出自重轻、安装简便、成本低和施工速度快等优点。

（2）学校人多且具有流动性，无论是单层大跨度门式刚架结构，还是其他结构的施工，必须充分考虑施工对路人的威胁，人多对施工的安全产生制约。在编写施工方案时，其施工时间宜选择在假期，把它作为开学钥匙工程来做，更能做到快速、安全和低耗的施工要求。

（3）屋面采用了新型隔热保温材料，与其他屋面相比，不仅屋面结构质量轻，施工速度快，成本低，达到冬暖夏凉效果，而且可节约大量能源，符合建筑节能的要求。