临时塔架在体育馆钢结构吊装技术研究

林怀志

一、工程概况

1.工程总体概况

三明市体育馆为6000座的综合馆，设有篮球、羽毛球等多功能比赛场，乒乓球训练厅、举重训练厅、体育器材室、赛场工作室、运动员休息室等，体育建筑等级乙级，可举办全国性和单项国际比赛，项目钢结构重约为2300t。

体育馆屋盖采用空间管桁架结构。整体结构不规则、不对称，造型呈“蜗牛”型，最高标高为28.405m。根据结构特点可分为弧形钢柱及钢梁、外部环向桁架、中间环向桁架、内部环向桁架、径向桁架。内部环向桁架与中间环向桁架是通过径向桁架连接，中间环向桁架间用钢管梁连接，中间环向桁架及外部环向桁架用弧形钢梁连接而成。结构外侧围绕一圈飘带钢结构平台。

2.项目特点及难点

（1）工程量大，工期紧

屋盖系统工程量约2300t，施工工期仅3个月。通过材料采购、加工工期控制来尽一切可能确保钢结构按期吊装。开工后利用白班、夜班两班多区域地面组装，白班吊装、高空补档及夜班焊接来加快现场施工进度。

（2）施工难度大，精度要求高

本工程为空间管桁架结构体系。如何在施工过程中控制并实现空间结构坐标体系，最终实现设计师的设计理念，是关键所在。特别是施工过程中的坐标体系、胎架设置变形、沉降控制、焊接变形、组装、吊装过程的结构变形等方面的控制，对本工程施工及质量保证非常重要。

（3）焊接工程量大

空间相贯管桁架、桁架节点均为相贯焊接节点，现场焊接量大，且对焊工技能要求高，须具备全周焊的技能。

（4）季节性施工要求高

钢结构吊装恰逢雨季施工。主要矛盾为：高空防风、防水措施；要采取有效、可实施、合理的措施，在施工过程中落实执行。

（5）高空作业多

本工程地面组装及高空吊装均属于高处作业。安全管理到位和安全措施的投入是确保工程安全无事故的两大法宝，要将安全管理网络落实到个人及严格执行安全措施方案，同时加大现场安全工作的监督、整改工作。

另外合拢时间、温度控制，是本工程难点所在。要通过计算及经验确定合理的合拢方法。

二、技术方案

针对施工难点进行方案研究，通过对设计图纸的认真分析，召开技术专家研讨会，设备选型、临时支撑塔架计算安装和卸载、核心环和桁架安装等计算，均能满足施工要求。

1.关键设备选择

体育馆内场主要为结构核心内部环桁架与14榀径桁架。在场内配置一台250t履带吊负责结构核心环桁架与1-21轴线至1-4轴线6榀径桁架的吊装工作，在场外配置一台400t履带吊车，负责安装组装1-20轴线至1-5轴线8榀径桁架的吊装工作；场内、场外径桁架相对应同步进行吊装；内场先安装临时支撑塔架和压力环，然后安装拼接结构核心环桁架，最后与外部同步安装径桁架。

工欲善其事必先利其器，不仅从CO2焊机、直流焊机到碳弧气刨、气割设备在施工前准备到位，而且吊装的设备更应充分就位。

考虑工期及成本等因素，根据钢结构的单个构件重量、场地情况、吊装环境等条件，采用场内CC1400型250t履带吊车，使用主臂模式，臂长48m，场外选择CC2400型400t履带吊车，使用SWSL模式，主臂42m，副臂48m。

（1）设备特点

CC1400型250t履带吊吊机性能表

CC2400型400t履带吊吊机性能表

（2）内场吊装构件表

序号 构件类型 构件编号构件重量构件数量 吊装机械1 核心环 150t 1 250t履带吊2 主桁架 HJ1 51t 2 250t履带吊3 主桁架 HJ2 48t 2 250t履带吊4 主桁架 HJ3 40t 2 250t履带吊5 主桁架 HJ4 29t 2 400t履带吊6 主桁架 HJ5 28t 2 400t履带吊7 主桁架 HJ6 28t 2 400t履带吊8 主桁架 HJ7 28t 2 400t履带吊

2.关键吊装技术

（1）临时支撑塔架

体育馆的内部环梁是整个体育馆钢结构的核心，且无支撑，所以需要在其下部设置支撑胎架将其固定，待整个结构施工完毕将其拆除，其第二个作用是为了保证径向桁架安装时对内部环梁荷载作用，确保径向桁架安装过程中的稳定性。

在体育馆结构核心环于桁架下弦相交节点处，设置一圈9座支撑塔架，塔架与塔架间连接成整体，并在核心环中心节点下4点设置支撑塔架，塔架间也连接成整体，塔架高度根据设计结构核心环为20.875～21.667m。

（2）临时支撑塔架校核

根据施工要求在压力环中心位置设置四肢格构柱，平面尺寸3m×1.5m；在压力环外圈桁架下位置设置一圈单肢柱，并利用三圈柱间梁及支撑将柱连接成整体。

首先，当地政府部门应该积极完善现阶段的法律法规，确保每一家进入到餐饮市场的企业都处于同一市场竞争机制下，保证公平性。

压力环中心位置的四肢格构柱承担的主结构重量取40t（标准值），该柱主肢采用H414×405×18×28的工字钢；斜缀条为Φ140×7的钢管，水平缀条为[16B双肢槽钢；顶部分配梁为H414×405×18×28的工字钢。除H414×405×18×28的材质为Q345B外，其余杆件材质均为Q235B。

由上述的计算结果可知：该支撑结构构件的最大应力比为0.685＜1，且塔顶位移较小，可以满足施工要求。

压力环外圈桁架位置的一圈支撑结构的单肢柱承担的重量取35t（标准值，由卸载时的千斤顶顶起工况得到），该柱肢采用H414×405×18×28的工字钢；上部两层连系梁及柱间支撑截面为H200×200×8×12，最底层连系梁截面H300×300×10×16 。H414×405×18×28的材质为Q345B外，其余杆件材质均为Q235B。

由上述的计算结果可知：该支撑结构构件的最大应力比为0.759＜1，且塔顶位移较小，可以满足施工要求。

（3）结构核心环安装

内场进行结构核心环的组装，因核心环重量达150t，组装成为核心环中心节点。250t吊车先吊装核心环中心节点，然后吊装两片核心环外圈桁架。另与25吨汽车吊配合安装外圈桁架与中心节点之间的联系杆件，。

（4）径桁架安装

体育馆内场主要为结构核心内部环桁架与14榀径桁架。在场内配置一台250t履带吊负责结构核心环桁架与1-21轴线至1-4轴线6榀径桁架的吊装工作，在场外配置一台400t履带吊车，负责安装组装1-20轴线至1-5轴线8榀径桁架的吊装工作；场内、场外径桁架相对应同步进行吊装。

（5）临时塔架卸载

①卸载条件

a.气候条件及构件表面温度监测准备

做好卸载前一周内的气候变化预测工作，并及时向指挥中心汇报，以便领导小组及时选择最佳卸载时机。

卸载前一周，进行测温系统的检查与调试工作；卸载前一天开始进行构件温度监测工作，并及时向信息处理中心汇报工作。

五级风以上、中雨以上或雷雨天气禁止进行卸载工作；夜间暂时停止卸载作业。

b.关键技术准备

1）进行卸载时的工况分析和对比分析，确定合理的卸载顺序，确定卸载流程。

2）进行卸载时塔架上端的节点构造设计，确定千斤顶的架设方案。

3）确定卸载方案、测量控制方案，制订详细的施工作业设计，并做好技术交底、安全交底等各项工作。

4）制作工序卡，明确每个塔架的作业人员。

5）机械设备安装、调试。卸载前进行支撑塔架上端的构造处理，将千斤顶安装到位，并通过验收。

6）塔架标识。进行支撑塔架的分批及编号工作，明确每个塔架的作业队伍和卸载过程，在每个支撑塔架上悬挂标示牌。

7）检查、验收。进行细致的安装、焊接检查工作，避免漏装、漏焊和焊缝质量问题。

②卸载关键点

体育馆支撑塔架拆除结构卸载采用千斤顶实施，在每个支撑塔架顶部安装一台50t千斤顶进行卸载。塔架支撑点最大位移约为70mm，拟分成七步同步卸载，每步的卸载量为10mm。卸载时，以位移控制进行卸载过程，由一台电脑控制9座千斤顶液压油泵，实现同步卸载，每卸载10 mm即进行桁架和塔架完整性的检查，直至结构核心环与塔架脱离，完成卸载。

③卸载安全关键控制

a.卸载前对作业人员进行卸载期间的安全教育。

b.卸载时要服从统一指挥，保证同步，且严格按分级大小进行。

c.卸载前要仔细检查各支撑塔架上端的构造处理情况，保证符合技术要求。

d.卸载前要清理屋面上的杂物及卸载作业区域内的杂物，卸载过程中，屋面上下不得进行其它作业。

e.卸载前要检查好千斤顶，卸载时预防受力太大。

f.卸载过程中，协调与监视人员要时刻观察，保证作业人员的步调一致，如其中一个点出现问题，其它点的作业人员应停止卸载。

g.作好安全通道，如遇意外，要立即组织人员撤离卸载区域。

h.现场建立安全管理小组，由生产副经理主管安全活动，配备专职安全员，严格安全值班制度。卸载时安排4位安全员，分别负责屋面和支撑塔架及卸载作业点的安全巡视工作，发现安全隐患及时汇报，并停止卸载，立即采取相应措施。

i.严格遵守和执行国家及市有关施工现场安全、消防保卫规定，加强施工现场消防保卫工作。

j.加强领导，建立组织，明确责任，把消防保卫工作列入工作日程。经常进行教育，每日检查一次，做到时间、人员落实。

四、结语

通过上述工程实例得出体育馆管桁架吊装和卸载施工技术主要体现在：（1）做好施工前的策划准备工作；（2）选好起重吊装设备和吊装顺序；（3）做好塔架计算及布置；（4）安装和卸载过程中的精度控制。