悬挑空间曲面桁架的施工技术

文/苏富华、庄惠英　山东莱钢建设有限公司济南分公司　山东济南　250000

悬挑空间曲面桁架的施工技术

文/苏富华、庄惠英山东莱钢建设有限公司济南分公司山东济南250000

北京西红门综合商业区项目钢结构安装工程受现场施工条件的限制，施工内容涉及到悬挑脚手架防护、悬挑操作平台搭设、悬挑空间曲面桁架的安装，本文对施工中的重点及难点进行了阐述，并逐一制定了专项解决方案，保证了施工安全和质量，为同类钢结构的施工技术提供了参考。

悬挑操作平台；悬挑空间曲面桁架；空间测量定位

1、工程概述

北京西红门综合商业区项目屋盖钢结构采用单向片桁架、钢架及折曲箱型钢梁结构体系，其中3H楼钢桁架位于七层楼顶屋面且存在悬挑空间曲面桁架，施工安全防护要求高，操作平台布置难，构件安装定位精度要求高等难点。

2、施工技术路线

本工程3H楼西北侧钢桁架包含三根悬挂式钢柱，无生根位置，为确保构件安装精度符合设计及规范要求，需将悬挂式钢柱及钢梁、支撑组合成悬挑空间曲面桁架，进行整体吊装，同时为保证施工安全，在桁架安装前需搭设悬挑脚手架防护及悬挑操作平台。

3、施工关键技术

3.1悬挑脚手架防护搭设

施工流程：放线定位→钢管井字连墙件安装→悬挑水平钢管安装→斜撑钢管安装→穿钢丝绳→安装水平安全网。

3.1.1所有悬挑脚手架均采用Φ48.3×3.6钢管搭设，在3H楼结构六层的砼框架柱处采用打夹方式搭设井字架连墙件，悬挑式抛架与连墙件连接牢固，且间距不超过15m。

3.1.2沿建筑边缘框架柱搭设水平安全网挑架，挑架高度必须一致，悬挑水平防护的外口高于内口约300mm～500mm。

3.1.3水平钢管安装完成后安装斜撑钢管，设置在斜拉钢丝绳的主杆上，斜撑钢管下端与水平钢管采用扣件连接，连接扣件必须牢固，防止杆件打滑。

3.1.4用10#钢丝绳穿过每个安全网挑架最外侧钢管，将水平安全网与钢丝绳内外侧连接牢固，拉紧钢丝绳并将钢丝绳与砼结构可靠紧固。悬挑脚手架防护如图1所示。

图1　悬挑脚手架防护

3.2悬挑钢结构操作平台制作安装

3.2.1纵向横梁采用HN250*125*6*9的型钢制作，先将悬挑平台的搭设位置抄测定位，再将两根纵向横梁内外错位与形成稳定整体的桁架柱焊接，错位间距为水平横梁型钢高度。

3.2.2水平横梁采用HN175*90*5*8的型钢制作，两根水平横梁间距1.5m，中间设置5 根10号槽钢，通过螺栓进行连接，上铺脚手板，并在水平横梁上安装防护栏杆。斜支撑采用HN150*75*5*7的型钢制作，上部与水平横梁采用螺栓连接。

3.2.3将悬挑平台水平横梁及斜支撑拼装成整体进行吊装，将水平横梁与纵向横梁进行焊接，并在节点处设加劲肋增强节点刚度。调整下部斜支撑角度，与锚固在屋面上钢板焊接牢固，为增加斜撑弱轴稳定性，在斜撑之间增加两根10号槽钢进行加固。通过有限元软件计算，悬挑操作平台各构件均满足强度及稳定性要求，结构安全。安装流程如图2所示。

图2　悬挑操作平台安装流程

4、　构件吊装

4.1吊点的选择

空间曲面桁架通过TEKLA软件查询重心，根据找到的重心坐标合理布置吊点，保证起吊时的倾斜角度接近理论值。吊装采用4点绑扎，上边两个吊点的索具由钢丝绳加5吨倒链组成，承受桁架的主要重量并左右调整方向，下边两个吊点的索具由钢丝绳加3吨倒链组成，主要辅助桁架就位及上下调整方向。

4.2桁架的就位及空间测量

吊装前，在构件上标记控制线，并打样冲眼，在安装完的桁架上焊接定位板，其顶部标高与拟吊装桁架底部标高一致。吊装时，先将悬挑桁架底部靠紧定位板，安装人员牵拉倒链来调整桁架的角度和方向。在悬挑桁架端部的控制点贴反射片，通过全站仪进行测量。根据控制点理论坐标与反射片处实测坐标进行对比，判断校正方向并指挥吊装人员对构件进行相应调整。校正完成后，在悬挑桁架左右两侧焊接定位板，卡紧桁架，并用缆风绳拉紧，防止构件摆动，影响安装精度，然后进行焊接。考虑到钢丝绳、倒链定位的空间曲面桁架后续变形大的特点，在校正时需根据计算的预调值沿后续变形方向的反方向进行预偏，在焊接时随时监测，焊接完毕后，再次测量出构件的偏移方向和偏差值。

4.3焊接质量控制

施焊前，制定严谨、操作性强的焊接工艺流程，根据测量定位的实际偏差结果编制相应的焊接顺序，对一些部位预留焊接收缩量。本工程采取分层、分段、对称施焊的工艺措施以减少和防治焊接变形，释放焊接应力。同时采用药芯二氧化碳气体保护焊丝，减少了焊接飞溅，焊缝成型质量好，保证了焊接质量，焊接完毕24h后对焊缝进行超声波探伤检测。焊接完成后，对桁架的轴线、标高、控制点坐标以及焊缝外观及内在质量等进行复查，其结果均符合规范要求。

结束语：

随着建筑造型的不断创新，钢结构安装也越来越具有挑战性，这就需要开发更多的新工艺、新技术，创造性的开展工作，来提高产品质量，做出精品工程。

［1］陈水祥，洪国松.悬挑曲面交错式桁架施工技术［J］.《建筑施工》，2012，（5）.

［2］王旭.浅谈大跨度双曲面管桁架悬挑雨篷施工技术.《中华民居旬刊》，2014（15）.