重型大跨度钢桁架吊装技术.doc

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重型大跨度钢屋架吊装技术

【摘要】：

FAB12a厂房B区二层柱柱顶至屋面之间的结构形式为重型钢桁架，为超长、超大、超重件，工期紧且作业半径大。

在传统吊装工艺无法实施的情况下，探索出了全新的吊装技术。

【关键词】：

重型钢桁架高空拼装分单元累积推移分区就位

FAB12a厂房工程B区二层为超洁净室，是整个建筑至关重要的功能部分，该矩形区域尺寸为99.6×126m，因工艺要求需有大面积无障碍空间，故在近13000m2的面积内长方向仅在两侧及中央轴线上设有柱子，单跨达46.2m。

在如此大跨度的情况下，三层板的结构简支不可能通过混凝构件梁实现，因此设计中采用了钢桁架的结构形式，三层板及屋面板进而可采用钢承板+钢筋+混凝土的组合楼板。

由于单榀钢桁架几何尺寸非常大，单榀单重也特别大，无法直接用吊机直接吊装到位，散件吊装则无法满足工期要求，故施工难度特别大。

一、工程概况

FAB12a厂房B区二层建筑面积近13000m2，在B轴、N轴、1/G轴线上设置有3线钢筋混凝土柱，单跨46.2m。

二层柱顶（+14.200m）至屋面采用结构形式为跨度方向起拱的钢桁架结构。

桁架共14榀，每榀长92.4米，桁架高度为8.586m，桁架的上下弦、腹杆均为H型钢形式，两桁架之间连接的檩条也为H型钢形式，单榀净重为156吨，桁架与桁架间以系杆和支撑件相连接，形成刚性稳定结构。

桁架示意图

（每榀桁架长约92.4m，高度为8.586m，净重156吨）

二、施工工艺和施工顺序的确定：

本工程施工重点和难点在屋盖系统的吊装，由于厂房单榀钢桁架自重大（每榀重约156吨），单榀钢桁架跨度达92.4m，高度达8.586m，安装位置位于23m高处，为超长、超大件，且第一层与第二层平台为混凝土结构平台，吊机无法在该平台上就近站位作业，必须在厂房外围站位作业，作业半径达50m，常规吊机和常规吊装方案无法实施，必须采用“组合体滑移”的方法进行安装，即——“先在厂房柱牛腿顶部安装临时滑道，散件现场拼装成小单元体、小单元体高空拼接、单片推移、分单元累计推移、分区就位”的安装方法进行安装。

“高空拼装、分单元累积推移、分区就位”的基本思路是：

（一）第一层楼砼顶板和第二层砼墙柱与连系梁施工完毕后，在主厂房35轴线一侧布置一台150t履带式坦克吊；

（二）搭设高空拼装平台：

利用H400×400×12×8的型钢做胎具的底座（二条通长）紧贴7.3m平台楼面，用H300×300×12×8的型钢做胎具的立柱焊在H400×400×12×8型钢上，H200×200×10×8的型钢焊接在立柱上用来稳定钢柱和保证屋架梁的定位，并在H200×200×10×8的型钢上设置限位挡块和抱杆，保证单片屋架的固定、调整和加快吊车的脱钩。

搭设的拼装胎架在7.3m与轨道顶面标高处，并沿B、N、1/G轴布设推移支座、轨道梁、轨道（自制）（推移轨道安装在第二层的14.2米平台梁的推移承重支座上）；

（三）以2榀桁架为一个单元，每榀桁架分三段通过150吨履带式吊车吊装到拼装胎架上进行组对、校正、焊接，再将三、四层系梁、系杆安装到位；

（四）将拼装好的桁架单元落放在B、N、1/G轴三条轨道上，然后将桁架之间的屋面梁安装就位，通过设置在+14.2m轨道上的三台液压爬行器进行分单元累积推移就位。

轨道铺设断面示意图如下：

考虑到现场实际条件，安装顺序选为5线→35线。

三、屋面桁架梁小单元体的拼装

由于屋面桁架梁的长度为92.4米，高度达到9米，无法在工厂里制作成整体构件运输出厂。

考虑散件出厂，在安装现场用50吨汽车吊拼装成三段。

第一段拼接：

第二段拼接：

第三段桁架的拼装方式与第一段基本相同。

四、吊装准备工作

（一）、吊机的选择：

根据现场实际情况，选择一台50t汽车吊和一台150t坦克吊共同完成安装任务。

其中50t汽车吊主要负责现场地面小组合体拼装，150t坦克吊负责临时支架、滑道、空中小单元拼装及吊装。

另外要充分利用现场现有的塔式吊来完成最后的补档安装及滑道的拆除工作，另外一台25吨汽车吊进行全场配合。

（二）、钢桁架组合体滑道铺设及爬行器的选择

1、轨道梁的选择和计算：

经过反复的计算与优化，本工程的推移轨道的承轨梁选择鱼腹式H型钢，其边柱的承轨梁为H800*400*14*25，中柱的承轨梁为H1100*450*14*25，承轨梁之间用安装螺栓连接，以保证整个承轨梁的稳定性。

2、轨道的选择和计算：

经过反复的方案优化与计算，本工程的推移滑道采用100kg/m的重轨铺设在自制的轨道梁上进行推移，详图如下：

滑移轨道示意图轨道梁与轨道

上图支座与砼柱的预埋钢板焊接，支座与承轨梁采用安装螺栓连接，承轨梁与轨道采用压轨器连接，承轨梁之间也是用安装螺栓连接，保证整个滑移装置为一个整体，有较好的稳定性。

3、液压爬行器的选择：

本工程采用三台50吨液压爬行器，爬行器安装固定在100kg的重轨上。

4、本工程采用三台液压爬行器在B、N、1/G上，产生的推力不同，影响三点同步，应采取相应的措施：

a.设计专用控制柜，三台液压爬行器即可实现同步工作。

b.在三条推移轨道上设置刻度标尺，每5厘米一格，1m为一大区格，2柱间8.4m处为一个控制单元，三条轨道上用三台对讲机同时向爬行器控制总台报数，如不同步值超出限值，即可作相应停推处理。

液压爬行器安装调试

（三）、小单元体空中拼装胎架的搭设

利用H400×400×12×8的型钢做胎具的底座（二条通长）紧贴7.3m平台楼面平台，用H300×300×12×8的型钢做胎具的立柱焊在H400×400×12×8型钢上（共20根），H200×200×10×8的型钢焊接在立柱上用来稳定钢柱和保证屋架梁的定位，并在H200×200×10×8的型钢上设置限位挡块和抱杆，保证单片屋架的固定、调整和加快吊车的脱钩。

轨道与拼装胎架

7.3米平台楼面设计可承受货载为1.5吨/平方米，无法承受桁架的荷载，还需利用±0m--+7.3m之间砼柱将桁架的重力传递至地面。

五、单元桁架的吊装

（一）、吊装采用分段分榀吊至预先搭好的组装胎架上，组装成组合单元屋架：

a）首先让150T履带吊停靠在35线D轴区域（35线D轴砼柱暂不施工）吊装7线B～F轴线间的屋面钢梁至胎架（放至胎架32～33轴线侧限位里）上，利用抱杆调节其位置并将其固定牢固脱钩，而后吊装9线B～F轴线间的屋面钢梁至胎架（放至胎架34～35轴线侧限位里）上，同时利用塔吊安装1/B、1/C、1/D、1/E轴屋面上下连系梁，安装调整固定后脱钩。

长方向示意图：

短方向示意图（后两段同）：

b）将吊车移至35线H轴区域（35线H轴砼柱暂不施工）吊装7线J～F轴线间的屋面钢梁至胎架（放至在胎架32～33轴线侧限位里）上，利用抱杆调节其位置并与两端钢梁连接，再将其固定牢固后脱钩，而后吊装9线J～F轴线间的屋面钢梁至胎架（放至在胎架34～35轴线侧限位里）上，同时将其与两端钢梁连接，利用塔吊安装1/F、1/G、1/H、轴屋面上下连系梁，安装调整固定后脱钩。

c）然后将吊车移至35线L轴区域（35线L轴砼柱暂不施工）吊装7线J～N轴线间的屋面钢梁至胎架（放至胎架32～33轴线侧限位里）上，利用抱杆调节其位置并将其固定牢固脱钩，而后吊装9线J～N轴线间的屋面钢梁至胎架（放至胎架34～35轴线侧限位里）上，同时利用塔吊安装1/J、1/K、1/L、1/M轴屋面上下连系梁,安装调整固定后脱钩。

第2~7组合单元桁架拼装方法同上。

屋架在拼装胎架上拼装最重的一段不超过55吨，通过查吊车性能表得知：

150吨坦克吊在12米回转半径内可吊起。

150吨履带式起重机吊装示意图

第一榀1单元段临时固定

第二榀逐段吊装

组合单元屋架

组合单元体完成准备推移

（二）、高强度螺栓的连接和固定

①钢构件拼装前应检查清除飞边、毛刺、焊接飞溅物等，摩擦面应保持干燥、整洁，不得在雨中作业。

②高强度螺栓在大六角头上部有规格和螺栓号，安装时其规格和螺栓号要与设计图上要求相同，螺栓应能自由穿入孔内，不得强行敲打，并不得气割扩孔，穿放方向符合设计图纸的要求。

③高强度六角头螺栓施拧、垫平严格按有关规范要求。

六、组合体推移

（一）、推移前准备

1）推移前3条轨道已铺设完成，并经砂轮机打磨、均匀涂抹黄油。

2）限位凹凸滚轮已安装完毕。

3）三台液压爬行器试运转无误，三台独立驱动、集中控制开关均可正常使用。

轨道润滑

（二）推移

1）第一次推移

a布设推移单元的牵拉液压爬行器、液压站等推动系统。

b推移前，先启动液压站分闸系统，分别将（B）、（1/G）、（N）轴液压爬行器工作

钢构件顶到位，经检查确认无误后，启动总闸，正式推移。

c为保证推移同步，三条滑移轨道上派专人观测轨道的刻度标尺及水平偏差并及时通报总台。

d推至厂房7线,停推。

第一次推移完成。

第1组合单元整体推移到位

2）正常推移（第2—7组合单元推移）

a）在拼装胎架上，进行第2～7个组合单元桁架的组装、焊接、检测，组成整体后落放在轨道上。

b）布设推移系统。

c）将组成整体的第2～7个组合单元桁架依次推至11、15、19、23、27、31轴线位置，每个组合单元桁架推移到位后即进行与前面组合单元的上下次梁连接。

完成推移。

示意图如下：

七、组合体就位

1）所有屋面桁架推移完成后，校正屋面尺寸，使安装偏差控制在允许范围内；

2）在每根砼柱顶座控剪键的杯口上预埋三块钢板，在屋架的左右两侧各放置一台100吨液压扁平顶。

3）在千斤顶的座子下面垫上专门制作的钢垫块，数量适量，垫块之间以螺栓连接，用于调节屋架的下降行程。

4）控制六个基座处的各千斤顶，同步作业，先把屋架组合体整体顶高，拆除下面的钢轨、承轨梁及钢基座；然后开始屋架组合体的落位工作，每下降一个行程撤走一个小垫块，最终将组合体整体落位到砼柱预埋地脚螺栓上。

5）再一次校正屋架尺寸，紧固地脚螺丝，完成整个屋面的安装。

液压扁平顶工作、拆除轨道

液压扁平顶交替回落、拆除垫盒（块）

八、屋面桁架梁连接：

当两个相邻的组合体滑移到位后，就可以把二者之间上、下缘处的檩条安装到位；依此类推，完成全部屋面的安装，形成一个完整的结构体。

九、技术应用总结