大型预制钢结构吊装工程施工分析

大型预制钢结构吊装工程施工分析

谢文涛

中国能源建设集团安徽电力建设第一工程有限公司淮南至精钢结构分公司 安徽 淮南 232000

摘要：近年来随着国民经济的发展，复杂空间钢结构的应用不断迅猛发展，不仅在结构形式上有了诸多创新，而且也对建造施工手段提出了更高的要求。特别是钢管混凝土结构，在制作和成型的过程中，如何保障结构安全性更是研究热点，吊装和临时支撑对其起到决定性作用，本文尝试将场地局限且结构复杂、荷载较重的钢混结构吊装进行分析，得到了一种适用性强、时效性高的吊装方法，用于指导实际施工。

关键词：钢结构；钢管混凝土；结构安全性；适用性

1工程概况

该工程主要为钢结构，主拱由钢管混凝土构成，重量30T，两端为钢结构山墙和钢管混凝土柱形结构，重量40T、主体为拱形屋面结构，由主拱肋、钢梁、弧形钢板、连接板组成。

1.1场地准备

考虑到吊装构件较重，需用重型吊装，且部分构件需在现场进行预拼装，因为需对场地进行预处理施工作业前，在预留足够的安全距离情况下，将作业区域两端路面封闭，并在封闭外侧最近路口设置“道路临时封闭敬请绕行”的告知牌。

1.2工作面准备

此项目的吊装与一般房屋钢结构吊装作业环境不同。作业面下方有作业要求，且高低差较大，约为25m。为了确保吊装作业安全，在吊装前从底端搭设满堂脚手架至主拱肋下标高，作为吊装作业人员的作业平台。

2构件现场组装

本次吊装前需要完成六榀主拱肋的现场拼装。经优化分析，主拱肋分三段加工制作，利用现场拼装场地进行拼装。

2.1根据现场拼装1：1地样线，安装胎架。胎架采用φ18槽钢加工制作，底脚采用M14膨胀螺栓固定在混凝土地面上。胎架宽度800mm。胎架中线沿主拱肋中心弧线间距1500mm布置。胎架之间采用φ10槽钢连接形成整体。[10槽钢中心线与主拱肋弧形中心线重合。

2.2将主拱肋中间段先行吊放到胎架，并根据1：1地样线在胎架上定位固定。定位固定主要依据1：1地样线两个指标：a.中间段分段角度线，确定中间段的两个端部处于拼装正中位置；b.中间段两端位置确定后，采用吊垂线方式校核内外侧的弧线位置。

2.3中间段定位固定完成后，分别将两侧分段起吊安放到位。三段全部到位定位临时固定完成后，依据1：1地样线再整体的进行一次尺寸复核，确保整个主拱肋的圆弧度、肋脚之间的间距、圆心到肋顶的半径尺寸符合设计要求，主拱肋内外侧弧线校核采用引吊1：1地样线方式。

2.4胎架的临时固定采取临时点焊的方式，最终固定采取焊接的方式。固定焊接部位为主拱肋腹板与φ18槽钢横担平面，固定点沿弧线间距为3m。固定完成后，对主拱肋进行顶撑加固防止合拢过程中的焊接变形和热胀冷缩。顶撑主要有三处，一是主拱肋最顶端部位，二是两个肋脚底部，其它部位根据现场焊接的实际情况酌情考虑确定。在顶撑件立面槽钢抄平，弹出水平线，以控制主拱肋翼板合拢平整度。

2.5合拢口先焊接正面及两侧面，底面未能焊接部位做临时固定。固定完成后，将主拱肋采用吊车起吊翻身，并按上述步骤重新固定，然后焊接。合拢焊接完成后，将固定焊点拆除，并对表面进行打磨处理，表面按设计要求进行涂装。合拢焊缝按照一级全熔透焊接要求执行。主拱肋合拢焊接完成后，起吊至场地平整放置。放置时根据肋脚、翼板的高低采用木方、板材等进行垫衬放平放置变形。（注：主拱肋翻身前，在肋脚之间圆弧直径处采用DN119钢管做顶撑加固，防止起吊过程中肋脚内收变形。该顶撑在主拱肋最终吊装完成后拆除。）

2.6主拱肋拼装结束后，在肋顶翼板中间弹出主拱肋的圆弧中心线，为吊装定位做准备。

3吊装实施

3.1吊装机具

根据当量计算、单个构件最大重量以及现场实际情况吊装高度、幅度等情况，吊装作业选定200T吊车一台用于现场主拱肋的拼装及吊装过程中的短驳倒运；选定500T吊车一台用于钢结构吊装作业。

3.2吊装方案

本次吊装作业整体施工流程：现场准备→胎架、构件运至现场→主拱肋现场拼装→主拱肋吊装→钢梁、钢柱吊装→吊车梁吊装→弧形吊装→东西山墙板吊装→微调就位。

3.2.1根据上述计算，主拱肋吊装采用300T吊车，考虑到吊车站位与吊装部位对吊车吊重的影响，吊车站位布置在拼装场地和吊装建筑物中间位置，一端三榀顺时针吊转、另一端三榀逆时针吊转。

3.2.2主拱肋吊装结束后，300T吊车退场。钢梁、钢柱等其它小型构件的吊装按照吊装高度、工作幅度等因素综合考虑采用50T吊车。

3.3吊装施工

3.3.1主拱肋吊装

主拱肋吊装采用两台吊车接力方式进行。一台200吨吊车在拼装场地选取站位，将拼装场地上堆放的主拱肋从拼装场地吊运到建筑物吊装场地。另一台300吨吊车在吊装场地选取站位，将主拱肋从吊装场地直接吊至位置上方安装。主拱肋吊装采用钢丝绳挂钩主拱肋上方两只D50T吊耳方式直接起吊。D50T吊耳设置在主拱肋顶端两侧18°位置。主拱肋吊装从一端开始（吊装编号01）向另一端逐榀吊装，中间四榀吊装完成后吊装两端主拱肋。每榀主拱肋吊装到指定部位后，肋脚利用预埋地脚螺栓临时固定，肋顶利用D50T吊耳分别在东西两侧采用缆风绳做临时固定。六榀主拱肋必须在一天内全部吊装完成。主拱肋吊装完成后，现场对主拱肋之间的间距尺寸逐一复核，确保后续钢梁、弧形板的吊装。吊装主拱肋的时候，吊点位于肋顶两侧，利用两侧肋脚D10T吊耳拴麻绳控制主拱肋的方向。主拱肋就位缆风绳地锚固定，在主拱肋南北两侧采用经纬仪校核主拱肋圆弧中心线与定位轴线之间的关系。主拱肋中心位置，采取在肋顶位置悬挂铅垂线加经纬仪校核的方式与水池上口控制轴线校核。尺寸符合完成后，紧固地脚螺栓螺母，开始吊装主拱肋之间的钢梁。两榀主拱肋吊装、定位完成后，中间在肋顶、肋顶两侧18°位置采用钢梁做连接固定。

3.3.2水平钢梁、吊车轨道吊装

六榀主拱肋吊装临时固定完成后，即开始水平钢梁的吊装，使主拱肋与水平钢梁形成整体，保证空间稳定性，便于后续工序、构件的安装。主拱肋吊装固定完成后，将拱脚标高脚手板拆除，把满堂脚手架继续向上搭设至主拱肋下口，各操作面满铺脚手板作为钢梁、弧形钢板吊装、焊接操作平台。水平钢梁与主拱肋之间的连接，进行螺栓夹板连接，然后焊接封闭。水平钢梁吊装，先吊装主拱肋顶部钢梁，将主拱肋连成整体。然后从顶部钢梁两侧由上向下、对称安装其它钢梁。所有钢梁吊装完成后，吊装两侧吊车轨道梁。吊装前先将吊车轨道梁标高引测到预定标高钢结构构件表面，吊车轨道梁安装完成后按照引测标高进行初步找平固定。

4结束语

随着大跨度复杂空间结构工程项目的层出不穷，各类场馆、实验室等结构对空间布局和防腐提出了较高的要求，而钢管混凝土由于防腐性强和结构可靠性高的特点，自然应运而生，吊装手段和支撑方案及现场制作预拼装，则是此类结构不可避免的难题和需要解决的重点，为了做好实际作业，文中对方案进行了详细分析，给出了一种时效性高、结构性强的实施方案，对于不同体系的应用也有一定的参考价值。

参考文献

[1]曾新明,梅昊,刘晨辉.平面大跨度钢结构吊装中吊索受力计算及注意事项[J].机械研究与应用,2020,33(06):192-193.

[2]陈伟.复杂高层建筑钢结构施工综合技术研究[J].中国建筑金属结构,2020(12):126-127.

[3]何晓宁.复杂环境下人行天桥钢结构安装施工技术研究[J].中国勘察设计,2020(12):100-102.

[4]段丽君,高松.试论大跨度钢结构的模块化施工[J].中国建筑装饰装修,2020(12):108.

[5]黄伟,白海,王虎.某大跨钢结构管桁架工程施工技术研究[J].山西建筑,2020,46(24):80-82.