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屋盖安装施工技术

发表时间：2020/7/3 来源：《基层建设》2020年第6期作者：王杰

[导读] 摘要：大型钢管桁架屋盖，现场安装施工难点，重、大、场地限制、特别是工期紧、交叉作业多；针对该工程的具体情况提出选择分拆式局部“形小体重”的中内环组合体采用液压整体提升和外环桁架吊车分段安装，待中内环和外环安装完成后再采用吊车安装20榀径向桁架与之连接的后装混合安装施工工艺。

        五矿二十三冶建设集团有限公司
        摘要：大型钢管桁架屋盖，现场安装施工难点，重、大、场地限制、特别是工期紧、交叉作业多；针对该工程的具体情况提出选择分拆式局部“形小体重”的中内环组合体采用液压整体提升和外环桁架吊车分段安装，待中内环和外环安装完成后再采用吊车安装20榀径向桁架与之连接的后装混合安装施工工艺。
        关键词：大型管桁架屋盖；混合安装；中内环组合体电脑集群同步控制提升。
        一、工程概况
        某体育馆钢结构屋盖网格结构最大安装标高27.85米，为圆形屋盖结构,结构整体形式为从圆心向外发散出来的20榀径向桁架，径向桁架通过三圈环向桁架连接成整体。内圈环向桁架, 直径为20米，上下弦高5米，中圈环桁架直径30米，上下弦高4米；外圈环桁架直径104米，上下弦高2米；组成一个莲蓬形状的立体结构，钢结构屋盖整体重量约1000t，中内环组合体提升重量约250t。

        屋盖结构平面图
        二、施工难点及方案确定
        钢网格屋盖结构安装高度较高，径向跨度较大。结构杆件众多，自重较大，根据现场安装施工难点，重、大、场地限制、场内整体拼装困难、工期紧、交叉作业多等。如果采用常规的散件高空拼装方案，需要搭设大量的高空脚手架，不但高空组装、焊接工作量巨大，场地要求大，下部混凝土框架部分无法组织施工，而且存在很大的质量、安全风险，施工的难度较大，并且对整个项目的施工进度会有很大的影响，常规的散件高空拼装方案的技术经济性指标较差；采用外中内环屋盖整体提升,现场条件无法满足，工期无法保障、并且措施费大，也难实施。根据现场条件和设计、业主、监理等单位沟通，设想将钢屋盖结构“形小体重”部分（直径30米重250吨）内环和中环组合体在馆内地面拼装成整体后，利用“大型电脑集群液压同步提升施工技术”将中内环组合体一次提升到位；外环（馆外地面分段拼装）采用坦克吊馆外吊装分段安装在树杈钢管柱支承系统上；20榀径向桁架（馆外地面拼装）待内中外环安装就位并临时固定好后，采用坦克吊馆外吊装等混合吊装施工技术。这样将大大降低屋盖安装施工难度，对安全、质量和工期等均有保障。

        中内环组合体提升区域示意图
        三、施工程序、关键工序及提升方法
        (一)、施工程序：
        1.外环馆外分段（分20段）地面拼装—¬馆外吊装¬¬；
        2.中内环组合体馆内拼装¬、提升门式架设计制安—整体提升；
        3.20榀径向桁架（中环-外环段）馆外地面制作—¬待上述1.2完成后馆外吊装；
        4. 卸载,屋盖结构系统检测后，进行卸载工作。

        (二)、关键工序
        1.门式架基础施工、门式钢架设计和制作安装固定等，四个门式提升架顶部连成桁架，形成整体结构。
        2.中内环组合体整体提升施工；
        中内环馆内拼装，利用门式架做提升支承架和中内环组合体临时支撑用；主要设备采用上海同力建设机器人有限公司专有产品，提升智能同步控制，电脑全程操作。

        （三）、中内环组合体整体提升施工提升方法
        1、提升施工步骤
        1.1 提升吊点布置
        提升吊点数量为4个，提升吊点采取沿屋盖中环桁架外边缘布置，提升架形式均采用门式塔架，塔顶设置提升横梁，提升器置于塔顶横梁上。下吊点采用三根临时杆件焊接于另外一根独立钢管上，钢绞线穿过此钢管，并与钢管底部的地锚连接，从而上下吊点一体，整体提升。门式塔架待提升到位后作为中内环临时固定支架。
        提升时中内环组合体部分在地面拼装胎架上进行拼装，还有小部分在看台层拼装，具体如下图。

拼装区域分界

        提升立面图
        1.2 提升工艺流程
        中内环组合体提升时首先提升地面拼装部分，待提升至看台层（5.78米）时与看台层位置拼装的局部段连成整体，继续提升。

STEP1: 中内环组合体在地面拼装，安装门式塔架，塔架顶部提升大梁上放置提升器。提升器钢绞线与下吊点临时焊接板连接。

STEP2：提升器分级加载，将中内环组合体整体提升离地约100mm，空中静止至少12小时，检查提升平台、下吊点、中内环组合体及焊缝等结构的变形和受力情况。

STEP3：检查确认无异常情况后，整体同步提升中内环组合体，提升至看台层（5.78米）停止提升，将看台层拼装部分。

STEP4：重新打开设备，重复步骤1、2。

STEP5：提升器同步提升中内环组合体至安装标高位置后，调整各吊点标高至安装标高，锁紧静止，然后开始安装后装部分。

        STEP6：将中内环组合体卸载至支座上，拆除提升设备和临时措施，提升施工结束。
        2、提升注意事项
        （1）结构离地检查
        中内环组合体离开拼装地面约100mm后，利用液压提升系统设备锁定，结构在空中停留12小时以上作全面检查（包括吊点结构，承重支架体系和提升设备等），确保各项检查正常无误后，开始进行正式提升。
        （2）姿态检测调整
        通过使用测量仪器测量中内环组合体各吊点的离地高度，计算出各吊点相对高差。通过控制液压提升系统设备调整各吊点高度，使中内环组合体姿态保持水平。
        （3）控制提升速度
        整体提升施工过程中，按照本方法的设备配置，整体提升约度约10米/小时。
        （4）提升过程的微调
        中内环组合体结构在提升过程中，由于空中姿态调整和确保后装杆件精准对接等需要进行高度微调，微调的调整精度可以精确到毫米，完全可以满足屋盖钢管桁架结构安装的精度要求。
        （5）后装杆件全部安装完成后，经质量检测和检查符合设计和质量标准后进行卸载工作。
        （6）必须坚决落实“安全第一，预防为主，综合治理”的方针，全面实行“预控管理”，从思想上重视，行动上支持，控制和减少事故发生,做好应急预案。
        四、结语
        本工程钢网格桁架屋盖安装成功的实践证明，对大型及异形结构、跨度大、荷载重、施工场地限制的钢结构选择分拆式局部“形小体重”部分采用液压整体提升，结合吊车以及其他吊装设备进行构件后装混合安装施工工艺，科学合理，有利于保证工程质量、安全、工期、成本等控制，具有良好的推广应用前景。
        参考文献
        【1】赵园涛.CCTV新址B标段钢结构连廊整体提升（J）.施工技术，2009,38（3）：58-60.
        【2】吴探，彭斌，等.整体提升施工控制技术在绍兴世贸中心的应用（J）.施工技术，2008,37（2）：57-59.
        【3】中国钢结构协会.建筑钢结构施工手册(M).北京：中国计划出版社，2002
        【4】建筑施工手册编写组.建筑施工手册（M）.北京：中国建筑工业出版社，2003.