曹文斌 卜科彪 陈文永

摘 要 针对大跨度钢结构桁架施工难点，通过研究提出钢构件的制作、弯曲、坡口的加工全部在工厂进行，既保证构件加工精度又解决了构件运输难题;现场设临时组合支撑胎架拼装平台，构件在拼装平台上拼装成整体结构，减少高空作业，降低事故风险;最后利用双机抬吊技术成功将桁架整体吊装到指定位置，取得了社会效益与经济效益的双赢。

关键词 大跨度钢结构桁架;构件制作;胎架;桁架拼装;双机抬吊

前言

北京环球主题公园位于北京市东南，通州新城南部，文化旅游区范围之内，其中114剧院工程中，采用大跨度钢结构桁架，最大跨度43.34m，单片桁架最重74.41吨，通过运用本技术在施工中节省了工期，保证了质量，创造了良好的社会和经济效益。

1施工工艺流程

加工厂预拼装→构件进场→构件精度复测→地面放线→胎架定位拼装→桁架拼装焊接→检测及补漆作业→双机抬吊桁架吊装→桁架测量校正→桁架焊接固定→卸载前检查及检测→整体多级卸载→拆除临时组合支撑胎架。

2施工要点

2.1 构件进场与复测

钢构件的制作、弯曲、坡口的加工全部在工厂进行[1]，既保证构件加工精度又解决了构件运输的难题，节约成本。成品构件要有质量合格证，并按规定进行规格、尺寸以及外观等项目检查验收。对于超差或变形的构件应进行修理和矫正。构件的矫正可采用火焰矫正的方法进行，火焰矫正的加热温度应根据钢材性能选定，但不得超过900℃，在加热矫正后应缓慢冷却。

2.2 拼装胎架的制作与测量

拼装胎架的制作应根据设计施工图纸进行，本项目中胎架支设在114场内桁架下方，标高为-2.500的静压箱底板上。胎架高度为1m，胎架柱采用工字钢I18，纵向梁为连续梁，尺寸为I25a，横向梁均为接梁，尺寸为I18.材质均为Q235B。通过和周围结构柱相连，满足胎架的整体稳定性。

2.3 桁架的拼装作业要点

（1）在拼装前，拼装人员必须熟悉施工图、制作拼装工艺及有关技术文件的要求，并检查零部件的外观、材质、规格、数量及胎架模板的位置、角度等情况，复测无误后方可施工。

（2）拼装焊缝的连接接触面及沿边缘30～50mm范围内的铁锈、毛刺、污垢等必须在拼装前清除干净。

（3）拼装时，因桁架整体跨度大，整体结构较柔，拼装时在桁架上下弦杆设置监测测量点，利用全站仪全程监控，保证整体桁架的连接节点的空间定位准确。

（4）胎架在使用前要有专检人员进行复核，发现变形或偏差应及时进行纠正。

2.4 桁架双机抬吊

（1）“双機抬吊技术”要根据现场实际情况，经过严格缜密的计算，选择经济合理并满足吊装需求的吊装设备，在吊装前应对机械设备进行保养及检查，不可让机械设备带病作业或超期作业。

（2）大跨度桁架因其跨度大，所以往往整榀桁架的柔性较高，吊装时必须事前计划好吊车的站位及行走路线，不可盲目起吊，避免2次吊装对桁架整体的精度造成变形或偏位。

本项目中屋面桁架T1重74.4t，采用双机起吊的方式，按照吊装规程每台吊车载荷不能超过额定载荷的75%，得到需要的额定起重载荷为74.4/0.75/2×1.3=64.5t。选用500吨汽车吊，幅度为22米，臂长为42.1米，起重量为67吨，满足吊装的要求。

（3）吊索选择。用6×37+1钢丝绳制作成8股头吊索，在吊索与桁架杆件接触部位加设圆弧形护角，屋面桁架采用2台起重机起吊，桁架最重74.4t，单车负载37.2t，选用4根吊索吊装，吊索与铅垂线夹角为30°，对应的吊索拉力为0.58×37.2/2=10.8t

按照公式：[P]=P破×φ修∕K计算钢丝绳的容许拉力，根据规范要求作捆绑用时，安全系数取6，选用6×37+1钢丝绳时，φ修取0.82，经计算选用抗拉强度为1570MPa、直径40mm钢芯钢丝绳时，钢丝绳的容许拉力[P]为122.2KN（=894×0.82∕6）=12.22t大于吊索的拉力10.8t，能够满足吊要求。

（4）吊耳的设置及计算。吊耳厚度为25mm，长度为200mm，高度为200mm，孔洞大小D50。顶部净间距65mm，Fy=74.4×1.3/4=24.18t，Fx=Fy×tan30°=14t，吊耳自身强度满足吊装荷载下的应力要求。

（5）桁架落位时，要待桁架稳定后再缓慢落钩，桁架停稳后不可以完全松钩，应及时进行全程监控测量校正。待位置校正正确后，将桁架结构连接端进行焊接固定牢固，吊车松钩，再进行附属连杆安装。

2.5 桁架的卸载和监测

（1）钢桁架监测。钢桁架整体吊装前后的起拱和同步性监测;整体桁架设计起拱值为L（两端刚接时，L=Lo/900;两端铰接时，L=Lo/600;Lo为梁轴线跨度），吊装前测量桁架体拼装值;桁架体离地后测量其离地值;桁架体吊装到位后，测量其对位置;焊接完成后，再测量其焊接完成后的挠度值;并做好记录。

（2）吊索监测。吊索的垂直受力监测：钢桁架离开支撑点后单吊点受力标准值为监测基准值，提升过程中单吊点受力值允许偏差为±20%，吊车实时反馈受力数据，每隔1h监测一次，并做好记录。

（3）钢桁架整体解钩卸载前的监测。待钢桁架的上下弦杆安装就位后，上弦杆临时连接措施就位后，对钢桁架的起拱值、轴线定位、标高、垂直度进行监测，符合设计及规范要求后再进行钢桁架的整体解钩卸载。

3结束语

北京环球影城主题公园项目采用多项新技术、新工艺，解决了多项施工技术难题。采用的大跨度钢结构桁架制作和安装施工关键技术，解决了大型构件运输、拼装和安装等施工难题，避免了采用搭设满堂脚手架的传统施工工艺，节省工期，减少高空作业的资源投入，为今后类似工程施工积累了宝贵的成功经验，取得了社会效益与经济效益的双赢。

参考文献

[1] 沈祖炎，黄文忠，沈德洪.钢结构制作安装手册[M].北京：中国建筑工业出版社，2011.

作者简介

曹文斌（1986-），男，河北张家口人;毕业院校：河南理工大学，专业：结构工程，学历：硕士研究生，职称：工程师;现就职单位：中国京冶工程技术有限公司，研究方向：结构工程。