浅析大跨度钢桁架结构吊装技术
摘要：大跨度、大空间的钢桁架结构在建筑施工因其跨度大，单构件重量大，拼装精度高等特点，其安装技术一直显得至关重要。本文结合工程实例，研究制定出一套安全可靠、简单有效、实用经济的大跨度钢桁架的吊装施工技术。
关键词：大跨度钢桁架；吊装施工
引言：随着我国国民经济的迅猛发展，各种复杂体型的钢结构应运而生，尤其是在工业与民用建筑中得到了广泛的应用。大跨度、大空间的钢结构形式多样、造型美观，经济性好等特点越来越受到人们的青睐，作为此类型结构的大跨度钢桁架的吊装施工工艺是关键技术。目前国内较多大空间钢结构屋顶均采用大跨度钢桁架的设计形式。 某工程位于辽宁省沈阳市，钢结构主桁架为平面管桁架，截面形式较多，中心高度为2m，最大跨度为36m，最大悬挑长度为14m。次桁架为平面管桁架，截面高度约为2m，长度为18-20米不等。
1 钢桁架特点
屋面钢桁架在工厂精细化加工、预拼装，质量保证。其截面形式多样，平面形状不规则，跨度较大，施工难度大，基本涵盖了所有的桁架形式，其施工工艺适用性较强。
2 工艺原理
主桁架为平面桁架，在工厂分段制作，运至现场后利用拼装胎架采用卧式拼装法拼装，根据起重设备性能，将主桁架若干段地面组装成吊装节，大部分主桁架不分段，整榀吊装，局部一些较大跨度桁架利用搭设于混凝土柱正上方的临时支撑胎架进行辅助分段安装。次桁架工厂整体制作，现场整体安装。
3 施工工艺流程及操作要点
3.1 施工工艺流程
3.2 施工准备
3.2.1 针对施工方案组织专家论证，并对管理人员、劳务单位人员进行技术交底，针对对大跨度桁架的现场拼装以及吊装关键工序进行讲解，明确施工工艺及其质量标准。
3.2.2 结合工厂制作条件、运输条件，考虑现场拼装、安装方案及土建条件，对钢结构进行深化设计，包括预埋结构定位及详图、拼装安装深化图、构件分段等；
3.2.3 在加工厂内对桁架、合成柱、预埋件、零件等进行加工，明确结构尺寸、厚度、外观等质量要求；
3.2.4 所需要的材料、机具、检测仪器、人员准备完毕，满足施工条件。
3.3 桁架现场拼装
3.3.1 放样、设置胎架、构件就位
桁架拼装的胎架采用型钢支承。
3.3.2 焊接、检查
拼装胎架搭设后，用仪器进行定位和找平，然后将从加工厂运至现场的桁架吊装至胎架上，校正好后，组装焊接。（见图5.3.2）
图5.3.2桁架现场拼装
3.4 预埋件安装
1、混凝土柱钢筋绑扎
土建单位对混凝土柱竖向钢筋及箍筋进行绑扎。 2、设置预埋件临时支撑
混凝土钢筋绑扎牢固后，在预埋件锚筋下方对应位置设置两层临时支撑（角钢L89x4），临时支撑放置在箍筋上，并应竖向主筋点焊牢固。
3、安装预埋件
根据测放出的轴线和标高，安装预埋件，并在预埋件上做好相应的十字标识。 4、混凝土制模
土建单位对混凝土柱制模板。
5、浇筑混凝土
混凝土从灌浆孔灌入，并采用振捣棒振捣，逐层振捣并密实后，重复多次灌浆及振捣，直至密实到顶。 6、检查预埋件精度
浇筑完毕后，检查预埋件的精度，若超出偏差要求，及时对埋件进行调整。
3.5 合成柱安装
3.5.1 安装首节临时支撑胎架：合成柱倾斜一定的角度，为了保证其安装精度，施工时需要设置临时支撑。根据临时支撑胎架的图纸，先制作临时支撑胎架，制作完毕后，安装首节临时支撑胎架，临时支撑胎架放置在井字型钢梁上。并对其三个方向设置揽风绳，揽风绳采用不小于φ12钢丝绳。井字型钢梁两段连接在混凝土柱梁上，并通过预埋件将井字梁与混凝土梁连接，使其荷载由临时支撑传递给井字梁，再由井字梁直接传递给混凝土梁，避免直接传递给楼板。井字梁规格为HW350X350X12X19。（见图5.5.1）
3.5.2 第一节合成柱吊装：根据钢柱的重量及吊点情况，准备足够的不同长度、不同规格的钢丝绳以及卡环。合成柱采用三大吊点方式，对于每一大吊点，有采用四个小吊点，四个小吊点就为合成柱上方的连接耳板。下端放置于柱脚位置，并通过临时耳板将合成柱柱脚与预埋件临时连接固定。上端放置于临时支撑胎架 牛腿上。通过千斤顶调整合成柱的精度。调整合格后，采用临时不变装置将其与牛腿固定牢固。各项尺寸符合要求后，对柱脚与预埋件开始正式施焊。
3.5.3 安装第二节临时支撑胎架：在首节临时支撑胎架的基础上，继续安装第二节临时支撑胎架，并设置设置揽风绳。揽风绳采用不小于φ12钢丝绳。第二节临时支撑胎架安装完毕，检查其垂直度，符合要求后方能开始安装合成柱。
3.5.4 吊装第二节合成柱：按照安装第一节合成柱的方式安装第二节合成柱，第二节合成柱吊装就位后，采用临时耳板将其与第一节合成柱连接，最上端同临时支撑胎架连接。完成测量后，对第二节合成柱进行焊接，为防止产生不均匀变形，合成柱分肢同时焊接。（见图5.5.4）
图3.5.1 安装首节临时支撑胎架 图3.5.4 吊装合成柱
3.6 桁架吊装工艺流程
3.6.1主桁架吊装
1.跨度较小的主桁架不分段，整榀吊装。由于主桁架跨度较大，吊装时采用三点吊装（见图3.6.1-1）
图3.6.1-1
2.根据钢结构分节吊装要求，局部一些较大跨度的桁架需要分节吊装，同时需要在其相应的位置搭设临时支撑胎架，为了施工方便且便于临时支撑胎架按拆，临时支撑胎架搭设于混凝土柱正上方。
3.根据屋面主桁架需要分段安装，为了确保分段后，防止钢构件可能由于侧向失稳或者连接不牢固而发生倾覆或者产生较大变形而影响施工质量，在施工过程中，需要采取如下几种保证措施。
1）安装过程中，以形成稳定框架体系为单元，逐块逐片安装。
2）对钢结构现场对接位置设置临时耳板及耳板连接板，并采用螺栓将其固定。
3）安装时需要放置在支座上或者胎架上的钢构件需要采用焊接固定，焊接采用定位焊接进行。定位焊接要求：
3.6.2次桁架吊装
次桁架按自然段整体吊装，次桁架优先使用塔吊吊装，履带吊配合。
3.6.3桁架测量控制
1.桁架标高控制：随着桁架曲线的变化，桁架上各点标高也相对发生变化，因此，正确的控制其标高至关重要，根据桁架分段示意图可选定下弦节点作为标高控制点。
2.下挠变形观测：通过对桁架脱离胎架前后若干节点标高变化的观测，测定桁架下挠变形情况。
3.下弦控制节点的投测：由于每榀桁架分段进行组装，故每段都必须做好节点控制，根据桁架分段情况，节点作为控制依据。参照土建建筑轴线网，选定定位轴线作为控制基线，在此基线上通过解析法找出控制节点的投影与基线的交点，然后分别将这些交点投测到平台之上，并与下弦杆中心线投影线相交，即得到下弦控制节点在水平面上的投影点。这样每榀桁架直线度控制就以测量平台上所测设下弦中心线为依据，通过吊线锤的方法来完成，直线度控制目标为5mm。
4.变形观测：在每榀桁架组装完毕之后，对所有观测点位进行第一次标高观测，并做好详细记录，待桁架脱离胎架后，再进行第二次标高观测，并与第一次观测记录相比较，测定桁架的变形情况。
参考文献：
[1]严慧.我国大跨度空间钢结构应用发展的主要特点.
[2]李军.钢结构与建筑业[J].2002，（4） .