大跨度悬挑钢结构制作与吊装施工

　　摘要:本文通过工程实例，浅谈跨度悬挑钢结构制作与吊装施工。
　　
　　关键词:大跨度；悬挑；钢结构；桁架
　　一、工程概况及特地
　　某工程为钢筋混凝土框架结构，该工程的特点主要表现在以下几个方面：
　　1.地上结构布局多样，包括钢筋混凝土结构、钢结构、玻璃幕墙、钢板幕墙等。
　　2.本工程是群体工程，层数少，单层建筑面积大，需合理协调处理质量、安全、进度和成本之间的关系。
　　3.管理协调任务重。对于分包单位的协调难度大。
　　4.专业系统齐全、智能化、信息化程度高。
　　
　　二、工程施工难点
　　钢结构首层层高为5.3m，二层层高为4.8m，沿三层四周外挑，最高处悬挑桁架距室外地坪10.08m，钢结构总高14.85m。北侧及西侧悬挑长度为10.5m，东侧及南侧悬挑长度为7m。
　　该工程垂直受力构件为四根钢板箱形柱，采用工厂分段加工，现场连接。每根柱子均存在四个主桁架同时与柱子相贯的情况，相贯端口异常复杂，受力构造复杂，加工、组拼及焊接难度较大，精度要求非常高。
　　吊装、拼接及焊接难度大。该工程共由24榀桁架组成，每榀桁架由若干H型钢组成，主梁和腹杆通过连接板焊接。将主桁架作为悬挑梁，各个悬挑梁通过与钢结构柱上的牛腿预接件，在主桁架悬挑端的次桁架依次连接，形成整体骨架，各个连接点先通过高墙螺栓连接，调整就位后，统一焊接。楼层用H型钢梁与主梁连接，然后支模浇筑钢筋混凝土楼板。
　　东侧、南侧及三层内廊局部楼板悬挑处下侧为首层楼板，首层楼板标高为一0．5m，悬挑处距楼板净距为9．95m。施工场地狭小，吊装、拼接难度大，施工工艺复杂。
　　
　　三、解决思路
　　通过三维立体建模进行深化设计，所有桁架及箱型柱(含牛腿预接件)，均采用计算机1：1实体放样，放样后的图形文件传输至数控六维相贯线切割机，进行精确加工，确保构件相贯及长度的精确。
　　由于各桁架尺寸大、重量大，整拼对接精度及焊接质量难以控制。因此，所有桁架均在加工厂内按建筑造型进行放样，整拼焊接成片，并在工厂进行预拼装，最大限度地保证安装精确度和施工准度。
　　由于跨度大，高度高，下方结构复杂，确定采用高空分榀拼装法施工。使用大型吊装设备(1OOt汽车吊)进行吊装，搭设必要的高空脚手架承重及操作平台，可以顺利解决钢桁架拼装完成后的整体卸载问题，且操作简便，进度快，成本低。
　　四、施工方法
　　1.现场拼装
　　本工程钢结构采用高空分榀拼装法施工。按照预定的吊装顺序，进行首次拼装，然后按既定顺序依次进行各个桁架的吊装，将所有构件拼装成为一个整体。
　　1）试吊：在吊装设备、设施和施工人员全部检查到位、安全有保障、气候条件允许的情况下进行试吊。将主桁架调离平台500mm，观察被吊桁架有无异常，确认安全无误、无摆动后开始吊升。
　　2）移位与就位：吊升应缓慢匀速，平稳吊升并确保吊索垂直，尽量避免产生外拉力。
　　3）固定：吊装就位后，用经纬仪等核实轴线及垂直度后，用高强螺栓拧紧固定。
　　4）次桁架安装：利用塔式起重机将次桁架吊装就位，并与主桁架焊接，确认检查整体稳定安全后，依次进行下榀桁架吊装，形成空间桁架体系。在桁架两端拉线检查并调整起拱高度，然后进行找正等细部调整并临时固定，用经纬仪等核实轴线及垂直度符合要求后，通过高强螺栓进行定位连接。
　　所有焊缝经过验收合格后浇筑楼板混凝土，达拆模条件后，整体卸载落位。
　　2.焊接
　　1)焊接工艺评定
　　按照事先预定工艺评定参数试焊试件，经过外观检查、超声波无损探伤、机械性能及工艺性能检测全部符合规定要求后，确定了本工程的焊接工艺参数和焊接方法。
　　2)焊接质量控制
　　被焊接部位表面应干燥、清洁、无锈蚀、无油污等，坡口角度、钝边、间隙及错口量应事先检查并符合设计及施工验收规范的要求。
　　焊接必须按照先焊接中间节点，再向两端节点扩展的施工顺序，使得桁架始终处于自由伸张的状态，避免由于焊缝收缩向一端累积而引起的尺寸误差；同时做好偏差预留值，有效地控制焊接收缩时产生的内应力。
　　同一构件的两端不得同时施焊，焊完一端冷却后再焊另一端。
　　通过确定合理的焊接顺序，杜绝或减少了焊接变形及焊缝裂纹，有效地提高了焊接质量。
　　3)焊接质量检验
　　焊接完成后，按《钢结构工程施工质量验收规范》(GB50205-2001)规定对焊缝的施工质量进行检查验收。
　　①无损检测
　　对工厂的构件做100％的目视检查，并按规范要求进行超声波测试。通过测试来发现焊接区域的分层、夹杂物或其它不连续的地方。
　　②焊接缺陷的修复
　　裂缝：采用MT或PT方法，确定裂纹的长度和走向，报监理备案后，采用碳刨刨除裂纹及裂纹两端各50mm长度，然后补焊。焊缝尺寸不足、凹陷、咬边超标，应补焊。焊缝过溢或焊瘤，用砂轮打磨或碳刨刨除。
　　因焊接而产生变形的构件，采用火焰加热法进行校正，低合金钢加热区的温度不应大于850℃，严禁用水进行急冷。
　　3.施工关键要素分析
　　各专业间必须严密配合，按照经过专家论证通过后的施工方案进行施工。
　　工程施工难点在于拼装平台超高、大跨度、大荷载承重支撑架的搭设，大型构件吊装和拼接过程的控制。
　　做好过程控制，充分利用计算机系统、电子设备，对吊装及拼接过程中承重架的变形情况及柱四侧桁架同步情况等进行严密监测和控制，发现异常情况及时进行调整。
　　承重支撑架搭设高度高，承受荷载大，应做好各个细部节点的处理。
　　大型起重设备的使用，应按照进度计划做好统筹安排，最大限度保证连续作业，减少进出场次数，尽量节约租赁费用。
　　4.质量要求
　　1)所有原材料必须有出厂合格证和检验报告。
　　2)全熔透对接焊缝必须开坡口，不合格的部位必须剔除重焊。
　　3)安装摩擦型高强螺栓时，穿孔不得强行敲打、气割扩孔、破坏喷砂摩擦面。
　　4)柱安装完毕后，顶部必须加盖板，以防止雨水和杂物掉入柱内。
　　5.安全措施
　　1)桁架吊装就位后，卸钩时作业人员应注意安全。吊装前，在承重脚手架最上层铺设安全网，并与架体牢固连接。
　　2)高处作业人员必须系双保险安全带，穿防滑鞋，正确佩戴安全帽。
　　3)每榀桁架吊装就位后应立即临时和托座底板焊接，防止遇风产生倾覆，待所有桁架连接成整体后再解除临时固定约束。
　　4)凡是吊装中使用的设备、构架、螺栓、绳索、预埋件及滑轮组等均应事先进行设计计算；制作过程中应逐件检查验收，尤其是焊缝，要逐一检查长度、高度及焊缝质量。
　　5)正式吊装前，应进行试吊，检查各受力部位及吊车的刹车是否可靠、灵敏，在万无一失的情况下，经过批准后方可正式起吊。
　　6)在起吊过程中，必须统一指挥，统一行动。试吊前要开会明确分工、各司其职、各负其责，通过试吊总结经验并进一步分工明确责任，在检查各岗位确认没有问题的情况下，方可正式开始起吊。
　　7)在每个焊工身边要设安全绳，用于吊送备用物品。同时配备全新、加强双扣型安全带，凡是高处焊接人员均不允许随便卸开安全带扣。
　　8)高空焊接时，应配备防火花的罩子，以防火花掉落，烧坏安全网。
　　
　　参考文献
　　[1]GB50205-2001．钢结构工程施工质量验收规范[s]．
　　[2]JGJ81-2002．建筑钢结构焊接技术规程[s]．
　　[3]JGJI30-2001．建筑扣件式钢管脚手架安全技术规范[s]
　　[4]DB11／T583-2008．钢管脚手架、模板支架安全选用技术规程[s]．

《大跨度悬挑钢结构制作与吊装施工》

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