大跨度厂房钢结构桁架安装施工技术

大跨度厂房 钢结构桁架 安装施工技术

张港

天津海盛石化建筑安装工程有限公司 天津 300270

摘要：随着建筑业的不断发展，建筑结构形式不断改进，大跨度钢结构越来越多的运用到工程建设中，基于强度大、性能好、便于拼装和空间利用率高等特点，为我国工程建设提供优越的结构形式。本文阐述了大跨度钢结构桁架安装施工技术。

关键词：大跨度厂房；钢结构；空间钢管桁架；安装；施工技术

1工程概况

某工业区堆场钢结构厂房工程，共建设2座钢结构厂房,建筑总投影面积:26822.25m²，分别为1#和2#厂房。其中1#厂房投影面积:11044.9m², 外形尺寸为166.5m x 63.0m, 建筑最高点为16.4m。2#厂房投影面积:15777.3 m², 外形尺寸为249.25m x 63.0m，建筑最高点为16.4m，单跨度53m，骨架采用空间钢管桁架结构,结构安全等级为二级。

2钢结构的特点

从厂房钢结构使用的情况来看，厂房钢结构应用的特点如下：强度大，性能好，便于拼装，提高空间利用率。(1)强度高，"强度高"主要表现在轻质钢结构中具有较高的强度，可以在跨度工作中使用；(2)性能好，"性能好"主要表现在钢结构的可塑性和韧度，一般与承载大压力相符，钢结构没有断裂的现象，而刚结构具有良好的适应性，可以为钢结构施工提供安全可靠的保证；(3)便于拼装，从钢结构的性质来看，钢结构是由多种施工材料组成的，能够现场拼装施工，而且运输便利性好，施工周期相对较短。（4）提高厂房内空间的利用率。

3大跨度钢结构桁架安装

3.1吊装方案选择

本工程采用整体吊装法，将大跨度空间钢结构在地面进行有效拼装，采用多机抬吊同步控制，以整体的形式进行安全吊装，并在吊装到一定的高度后进行移位转动，选择好固定的安装位置，进行落位安装。

3.2结构安全计算及受力分析

3.2.1主桁架吊点的设置

（1）吊点位置

吊点位置以吊起后屋架不变形、平衡稳定为准，采用吊带避免吊装过程中杆件破坏和油漆脱落。

本工程屋架采用双机抬4点吊点，通过计算机软件模拟分析，采用4根钢丝绳，2条钢丝绳长11.4m，2条钢丝绳长8.8m。吊点位置如下图所示：

3.2.2工况分析

通过综合分析现场施工状况以及桁架安装高度高、跨度大、桁架重量大等特点，对双机抬至3/4轴进行工况分析：

主桁架重约12.3吨，采用两台50吨汽车吊跨外吊装，每台分担6.2吨。查性能表得知，主臂25.4m，吊装半径10m，可吊10.6吨，单机负荷率6.2/10.6=58.5%<75%，满足桁架吊装要求。

3.2.3钢丝绳力分析

（1）钢丝绳力分析

钢桁架采用三维有限元结构分析软件MIDAS进行吊装结构模型的建立，并进行受力分析。钩头受力为6.9吨，钢丝绳最大内力为5.2吨。

（2）钢丝绳选择

桁架自重12.2吨，即122KN，钢丝绳最大内力为52KN。

考虑8倍的安全系数，P容= P破/8=52KN P破=500d*d

d（钢丝绳直径）≥28.8mm，选用6x37+FC直径30mm的钢丝绳。

选用M-DW16的卸扣，配备8倍安全系数承受至少13吨重量的吊带。

（3）吊绳计算书

钢丝绳容许拉力计算:[Fg] = aFg/K=529.00×0.85/8.00=56.21kN＞52KN。满足要求。

钢丝绳的冲击荷载计算: Fs = Q(1+(1+2EAh/QL)1/2)52000.00×(1+(1+2×20000.00×341.57×250.00/52000.00/9700.00)1/2)=196965.41N≈197kN＞122KN。满足要求

3.2.4桁架吊装受力分析

采用计算机软件计算分析：最大下挠为4.5mm；结构最大应力比为0.04<1，满足要求！

3.3施工技术要点

3.3.1桁架现场整体拼装及焊接变形控制

（1）整体拼装

1）夯实拼装场地地面，平整无沉降。按组合桁架的实际尺寸1：1进行地样线的画制，放样时，应按照设计及工艺要求起拱。拼装场地设监测点，以控制桁架的高差和尺寸。2）拼装桁架前，采用型钢及钢管搭设组装平台，并且调平水平高度，保证桁架的组装精度。3）拼装构件进行组对，对临时点焊固定的桁架进行尺寸复核，当尺寸无误时，在对连接处进行定位焊接。4）桁架拼装焊接前后，均需对整体尺寸进行复核，发现偏差及时调整。桁架拼装完成后必须进行严格检查验收和抽样复检，对桁架的对接焊缝应进行探伤检测，合格后方可进行下一道工序。5）构件在工厂内完成底中面漆的涂装，桁架拼装完后，对安装节点、对接节点以及运输和吊装的损伤处进行除锈、补漆，要保证构件清洁、干燥、底漆未经损坏。

（2）桁架焊接变形控制

1）拼装场地地面要求平整，无沉降。2）严格控制桁架钢材质量，必须按规范要求。3）拼接平台用水准仪抄平保证平整度，并且垫高5-10cm，防止天气突变，引起构件腐蚀。用角钢等型材搭设保证刚度。4）先焊节点中焊接收缩量大的焊缝，总体顺序为由桁架中间节点向两边焊，为避免焊接产生变形应力不均匀，在桁架的两个上下弦杆相对节点同时施焊。

3.3.2桁架的安装

桁架定位放线，进场前需复核基准线和标高线。吊装前对桁架的整体尺寸进行复核，达到设计要求后方可吊装。本工程桁架跨度大、较重，高空安装作业难度大。安装的关键在于较大钢构件的高空起降、旋转、就位。

（1）绑扎点用软材料垫至其中以防钢构件受损，绑扎时调整好构件左右的高低差，使在起吊过程中能够平稳就位。起吊过程中在构件两头分别绑扎稳定缆绳，以保证桁架在起吊过程中的侧向稳定。（2）吊装前准备工作就绪后，首先进行试吊，吊起高度为100—200mm时停吊，检查索具牢固性和吊车稳定性。经确认无误后方可指挥吊车缓慢上升，起吊过程中用人工拉紧四个方向的稳定缆绳，防止桁架侧向晃动。（3）就位：桁架吊至柱顶面以上，用稳定缆绳旋转使其对准底座处，以使准确就位，落位时应缓缓进行。（4）安装固定：钢桁架安装完成时要对桁架的垂直度、弯度进行测量、校正，待校正合格后，即可与钢柱焊接作最后固定。（5）其他块状桁架就位后，及时安装与前一块状桁架间的次结构，整个系统稳定后，汽车吊才可摘钩。（6）屋面整体安装后，检查安装节点的标高、跨距的详细尺寸及偏差，并应达到设计及验收规范要求。

结论

综上所述,钢结构在现代工程建设中取得广泛的应用,大跨度空间钢结构的荷载值需要进行严密计算，确保吊装方案满足安全要求,同时施工过程中加强质量控制,及时调整桁架弯曲度、垂直度、标高等,减小偏差,在安全的环境下完成钢结构的安装工作。

参考文献：

[1]王崇革,王鹏,孙哲.大跨度空间钢结构的发展与现代施工技术[J].城市住宅,2015(06):97-99.

[2]汪大洋.大跨度空间钢结构的发展与现代施工技术应用分析[J].中国住宅设施,2019(02):19-22.