61.5m大跨度厂房钢结构屋面施工技术

蒋卫民，焦挺

（浙江省建工集团有限责任公司，浙江 杭州 310012）

1 工程概况

彩虹（合肥)光伏项目一期投资约为19.8亿元，位于合肥市新站综合试验开发区工业园，是合肥引进的光伏产业核心项目，将进一步完善平板显示产业链。彩虹（合肥）光伏玻璃项目1号主厂房2标段，包括1号主厂房4～6区（4-1轴至6-16轴），建筑总长约262.40m，跨度60m，建筑层数为2层（局部有夹层），4～5区屋面标高为21.809m，屋架下弦标高为17.25m；6区屋面标高为25.275m，屋架下弦标高为20.70m。工程结构形为钢筋混凝土框架结构，屋面为梯形屋架轻钢结构，双层压型保温钢板（见表1）。

屋架主要钢构件明细表 表1

2 大跨度钢屋架施工特点

钢屋架的跨度和重量都超过了一般轻型钢结构的特征，又是上下弦组合而成的梯形结构屋架，拼装和吊装的过程中存在一定的困难。

①跨度大。大跨度的钢屋架现场施工过程中的变形量大，变形量不易控制，吊装过程中屋架容易造成平面外的变形。

②重量重。单榀钢屋架重量达到了14.872t，主体结构施工所采用的塔式起重机械无法满足现场屋架吊装要求，需采用大吨位起重机械进行吊装。

③吊装高度高。最高起吊点25.275m，所采用的起重吊装设备技术参数要求较高，设备性能要好。

④场地受到限制，交付安装时间节点明确。靠近现场一侧有10kV的高压线，影响到吊装过程中的行走路线，项目在开工后规定的时间节点内需交付设备安装，满足业主的整体项目进度要求。

3 钢屋架施工方案选择

61.5 m长钢屋架受到运输条件的限制，无法从场外专业的钢结构车间加工制作后运输，因而只能将构件运输到现场进行拼装。大跨度钢屋架一般可采用高空拼装法、分块吊装法、高空滑移组装法、单元或整体提升法等安装方法。高空拼装待主体结构完成脚手架拆除后，搭设高空拼装的支撑脚手架，脚手架需要经过专家方案论证无法满足工期要求；高空滑移组装法适用于空间网架结构，梯形屋架的安装不适合；提升安装在主体结构完成后，在二层楼面上进行构件拼装，分段或整体提升，不能满足交叉作业需求且措施费用较高；分块吊装在现场的加工制作场地拼装，屋架混凝土浇筑达到一定强度后，即可直接进行屋架的吊装就位，交叉作业不受限制，因而采用分块吊装符合本工程的各项要求。

钢屋架的现场加工拼装一般采用卧式拼装、立式拼装或分段拼装等方法。卧式拼装无需搭设施工操作的胎架，直接在加工制作场地依次拼接完成后翻身起吊，需要有足够的加工制作场地，辅以大吨位起重机械翻身起吊；立式拼装需要搭设施工拼装的支撑胎架，在支撑胎架上依次进行构件的拼装，无需大吨位起重机械配合翻身起吊。由于钢屋架跨度大、重量重，单榀钢屋架采用卧式拼装后翻身起吊时的变形较大，因而钢屋架采用立式拼装的方法。为了减少立式拼装的支撑胎架，提高钢屋架拼装精度，根据设计施工图纸将钢屋架分成几个单元段，先卧式拼装钢屋架的单元段，然后立式依次连接钢屋架单元段，拼装成整体的一榀钢屋架。

钢屋架在现场加工制作场地拼装完成，经检查验收合格后，选用合适的起重机械进行吊装。

4 吊装验算及设备配置

4.1 机械设备配置

根据机械性能表,依据起重机的自身尺寸、额定起重量、臂长及构件单体重量、起吊高度、吊装跨度等各类参数分析，选用1台SCC3200塔式履带吊车吊装所有钢屋架。SCC3200塔式履带吊车，主臂长度30.7m,变幅副臂42m，工作半径42m，最小可吊重27.5t，能满足吊装要求。同时配备25t汽车式起重机1辆，电焊机8台，水准仪1台，经纬仪2台，平板拖车1台。

4.2 吊装钢丝绳验算

选取屋架WJ-9单榀重14.872t，按照钢丝绳的允许拉力计算[1]，进行吊装钢丝绳验算，采用四点对称绑扎起吊，吊装角度取45°、68°，使用φ32.5mm公称抗拉强度为1550N/mm2的6×37钢丝绳做捆绑吊索。

钢丝绳允许拉力[Fg]=a Fg/K=0.82×607.5/10=49.81kN

单根钢丝绳受力Fcos45°+Fcos22°=G/2

F=G/2（cos45°+cos22°）=148.72/2（0.707+0.927）=45.508 kN

[Fg]＞F，所以选用的吊装钢丝绳满足使用要求。

4.3 吊点安全性验算

屋架吊装过程中产生变形，钢屋架的应力变换，选用MADIS计算软件，验算吊装过程中的屋架变形及受力情况（见图1、图2）。

图1 屋架吊装变形图

图2 屋架吊装应力图

经计算吊装过程中，最大变形+18mm，最小变形-26mm，最大拉应力90N/mm2，最小压应力98N/mm2，满足现场施工要求。

5 吊装施工技术措施

5.1 梯形屋架吊装

①梯形钢屋架、天窗架、钢支撑、屋面钢梁均采用跨外吊装，在吊装前进行牛腿面的标高找平，钢屋架拼装好编号堆放。屋架吊装顺序：场地内拼装→检查验收→吊装钢屋架→吊装支撑→屋面板安装。6～15轴屋架为第一榀安装屋架，然后从东到西顺序安装屋架，直到安装完4-1轴钢屋架。6～16轴屋架为H型钢屋架，采用25t汽车吊在建筑物东侧吊装。

②屋架在吊装前，牛腿及柱顶弹出屋架安装标高和控制中心线。

③采用四点绑扎起吊，吊索与水平线的夹角在60°左右（见图3），绑扎点用橡胶材料包裹，防止屋架构件及钢丝绳受损。起吊用直径32.5mm、长43m、52m钢丝绳各一副。

④起吊时先将钢屋架吊离地面50cm左右，使用手拉葫芦倒链调整屋架的垂直度，保证屋架垂直，并屋架两端设置就位旋转拉绳，然后缓慢起吊升钩。

⑤起吊至接近柱顶位置时，利用屋架两端的旋转拉绳轻拉钢屋架，使其对准柱顶或牛腿处，缓慢下落屋架就位，并在钢屋架接触柱顶时停止起吊下落，对准预留螺栓孔，并将螺栓穿入孔内，初拧作临时固定。

⑥进行屋架垂直度校正和最后固定，用挂线锤检查屋架垂直度，测绳检验弦杆的垂直度，校验正确后施焊固定。第一榀屋架就位固定后，在其两侧各拉设6道缆风绳临时固定，缆风绳另一端固定在二层现浇楼面上。第二榀屋架吊装与第一榀相同，在两榀屋架之间用校正器做临时固定校正，上弦用校正器的卡子将两榀屋架卡住，经校正后用螺栓紧固和电焊最后固定装支撑，将屋架联成一个整体。

5.2 钢屋架支撑檩条安装

钢屋架支撑檩条利用主体结构施工的QTZ63型塔吊安装，宜先从靠近山墙的有支撑的两榀钢屋架开始，钢梁安装完毕后进行校正，检查验收后开始将其间的檩条、支撑等依次安装，然后以这两榀钢屋架为起点，同钢屋架吊装顺序，从东往西顺序安装。

钢屋架支撑檩条应选择好吊点，掌握各种支撑的拧紧程度，不得利用已安装就位的构件起吊其它重物，并且不得在主要受力部位焊其它物件。

5.3 屋面安装

屋面安装前必须编制施工排放图，根据设计及施工排版图核对各类材料的规格、数量，检查零配件的质量，安装屋面板时檩条保持平直。屋面板的接缝方向应避开主要视角，当主风向明显时应将面板搭接边朝向下风方向。屋面板搭接处均应设置胶条，纵横方向搭接边设置的胶条应连续，檐口的搭接边设置与压型钢板剖面相应的堵头。

屋面板利用主体结构施工的QTZ63型塔吊自一端开始依序铺设，应边铺设、边调整位置、边固定，山墙檐口包角板与屋脊板的搭接处，应先安装包角板，后安装屋脊板，屋面天沟应保证排水坡度。安装后屋面平整，檐口成一直线，屋面板长向搭接缝成一直线，泛水板、包角板分别成一直线，连接件在纵、横两个方向分别成一直线。

6 结 语

61.5 m大跨度梯形钢屋架顺利完成了吊装，吊装设备和吊点的选择是大跨度钢屋架施工的关键，利用主体结构施工的塔吊配合屋面的安装，为整个屋面的安装节省了一定的措施费用，综合考虑屋面的施工技术措施来选择合适的机械设备。整个。彩虹（合肥）光伏玻璃项目1号主厂房项目划分了几个标段，我司的2号标段先于其它单位的标段进行施工吊装，为其它单位的施工提供了借鉴参考，施工方案也得了一致认同。

建筑施工手册编写组.建筑施工手册（第四版）[M].北京：中国建筑工业出版社，2003.