大跨度钢桁架整体吊装施工技术应用

李宁

摘要：在钢结构工程施工案例中，大跨度桁架吊装技术一直是重点难点，需要严格做好安装质量精度的控制和作业过程中的安全保证。本文将就大跨度钢管桁架结构吊装施工技术进行研究，通过“地面拼装、整体吊装”的施工方式，可以最大限度减少高空作业工作量、加快施工进度、提高安装精度、保证施工安全。

关键词：钢结构;大跨度桁架;起重吊装

1.前言

钢桁架结构由于其构造简单、受力明确，被广泛应用于各类工业与民用建筑中，尤其是在大型公共建筑如体育场馆、车站、图书馆等建筑结构的屋面系统，普遍选用大跨度钢桁架。由于大跨度钢桁架一般用于结构跨度和建筑高度较大的建筑物上，同时，对桁架结构的安装精度要求较高，因此，钢桁架施工过程中，重点难点就在于吊装方式的选择，本文通过某篮球馆屋面大跨度桁架吊装工程实例，来简要介绍大跨度钢桁架在吊装方式选择、吊装机械选型、吊装质量控制以及吊装过程中的安全保证措施等方面的技术要点。

2.吊装方式的选择

本工程钢桁架最大跨度60m，单榀桁架最大重量为29.8吨，根据住房与城乡建设部相关规定，施工前需编制安全专项方案并经专家论证通过后方可实施[1]。根据工程结构特点及施工场地状况，吊装方式选择“主桁架整体地面拼装、单榀桁架整体吊装”的方法。主桁架整体吊装完成后，在进行主桁架支架次桁架的嵌补工作。如下图所示：

钢结构主桁架采用单机吊装，共进行4次吊车站位完成本工程全部主桁架的吊装工作。桁架吊装前，需根据桁架提升高度、桁架结构长度及重量，通过计算选取合适的吊点。本工程桁架结构为倒三角型钢管桁架，总长度60m，安装高度为9.8m，吊装计算时，荷载取值为桁架杆件自重，并考虑节点、马道栏杆、花纹钢板等重量后，取安全系数为1.3，同时考虑吊装动力系数1.2，吊装钢丝绳直径为38mm，单机抬吊，八点起吊，通过捆绑的方式将钢丝绳吊点均匀分布在桁架上弦杆。通过计算机模拟分析吊装过程中桁架受力情况，计算结果满足吊装的安全性。吊点位置示意如下图所示：

吊装前在桁架两端设置溜绳，以控制桁架在吊装过程中的摆动幅度，同时在钢桁架上弦杆通长设置生命线绳，作为高空作业人员的安全保证措施。每一榀桁架吊装就位后，需进行进行桁架间系杆的连接，保证主桁架间形成稳定的结构单元，防止桁架发生侧移、倾倒等安全质量事故。

3.吊装机械的选型

根据施工现场平面布置特点，由于场地空间有限，需合理分配桁架地面拼装及吊装时吊车站位的空间，重点保证桁架的拼装位置及吊车站位满足吊装工况要求。本工程单榀钢桁架最大重量为29.8吨，根据吊车吊装高度与回转半径关系以及吊装重量综合考虑，选用中联350吨汽车吊，吊装重量与吊装工况关系表所示：

4.质量控制措施

4.1钢桁架起吊前的构件质量验收

由于钢桁架整体采用零散杆件焊接组装形成，起吊前要对钢桁架整体进行验收，重点要保证杆件拼装尺寸精度和钢结构焊缝质量。根据工程设计要求，钢桁架上下弦杆对接焊缝为全熔透等强焊接，焊缝质量等级一级，支座处钢管与钢管及支座锚板之间焊缝均采用坡口全熔透对接焊缝连接，焊缝等级为一级，需对一级焊缝进行100%超声波探伤，确认合格后方可进行防锈涂装[2]。每一榀钢桁架均要完成尺寸精度检查、焊缝探伤检验合格后方可进入吊装工序。

4.2拼装及吊装过程中中测量监控

为了确保桁架的拼装及吊装过程安全顺利进行，需监控拼装过程中支撑胎具的变形数据，吊装过程中起重机的吊况及构件的稳定性。吊装过程中应对桁架的稳定性以及吊车工况进行实时监测，监测频率为钢桁架提升至离地200-300mm时，应稳定停止10分钟，观察构件的稳定性及吊车的工作情况。吊装过程中应对吊车的起升高度，速度进行实时监测。钢桁架就位落钩后应观察桁架的稳定性。

为控制大跨度钢桁架下挠变形，在拼装前应按照设计要求对钢桁架整体进行预起拱，以抵消由于钢桁架自重及屋面施加荷载后引起的下挠变形，本工程设计起拱要求为120mm，若设计无要求则需要通过计算得出预起拱高度，根据同类工程施工经验，一般情况下预起拱高度为跨度的1/1000--2/1000[3]。同时在钢桁架下弦杆便于观测的位置设置标高控制点，通过对钢桁架脱离胎架前后以及吊装就位后控制点标高的变化进行观测，实时监控钢桁架下挠变形情况。

5.安全保证措施

本工程钢桁架吊装属于超过一定规模的危险性较大的分部分项工程，施工前需编制安全专项方案并经专家论证通过后方可组织施工。在吊装前要制定详细的安全保证措施以消除事故隐患，确保安全施工。主要的安全防护措施有以下几点：

（1）吊装前对应现场作业人员、指挥人员、信号工、吊车司机进行详细交底，并进行同步性培训。现场指挥人员与吊车司机的联系要及时可靠，指挥信号、旗语、手势要清楚，明了，发现异常情况要及时汇报吊装现场总指挥，以便采取行之有效的措施。

（2）钢桁架地面拼装完成后，在需嵌补次桁架的位置处上下弦各预留一道安全通道。并在上弦杆以上1200mm位置满拉设一道安全绳，用于安装嵌补件时工人操作安全防护。

（3）吊车应严格按照吊装施工平面布置图的要求进行站位。吊车每调整一次，都要在起吊前进行试吊，试吊时必须缓慢进行，待设备即将离地时，有关人员要全面查看吊车状况，确认无异常情况后，方可继续起升，试吊的起升高度不得超过300mm，进入正式吊装程序，在起升到预定的高度后，应停机观察，经检查情况后，即可结束吊装作业。

（4）吊装作业现场应设警戒区，非作业人员不得入内;吊装作业时，施工人员不得在吊车起重臂或钢桁架的下面、受力索具附近及其它有潜在危险的地方停留。

（5）风力在五级及以上时，雨天、雾天等天气条件下严禁进行吊装作业，在雨天后进行吊装作业之前和之中，要特别注意检查吊装区域地基耐力的变化，如有异常，应立即停止吊装作业[4]。

【结束语】

大跨度钢桁架的施工一直以来都是鋼结构工程施工中的重点难点，钢桁架整体吊装技术的关键点在于选取正确的吊装方式和起重机械，同时要做好充分的施工前准备工作和施工过程中的管控。本文结合工程实例，简单介绍了“地面拼装、整体吊装”的钢桁架施工工艺，通过这种施工方法，大大提高了工程施工速度、保证了施工质量，降低施工安全风险，取得了良好的经济效益。

参考文献：

[1]《危险性较大的分部分项工程安全管理规定》住建部（2018）37号

[2]《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205-2020

[3]宋国福， 王海涛， 张三虎. 神华技术创新基地大跨度钢桁架施工技术[J]. 施工技术：下半月， 2011（9）：4.

[4]李晓斌. 浅谈建筑施工起重吊装安全技术[J]. 建材与装饰：上旬， 2013（7）：2.