大型弯弧钢管桁架整体吊装施工工法.docx

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大型弯弧钢管桁架整体吊装施工工法

大型弯弧钢管桁架整体吊装施工工法

工法编号：

RJGF（闽）-28-2010

完成单位：

福建六建集团有限公司

中建七局第三建筑有限公司

主要完成人：

黄高飞吴平春陈忠凯薛云林王耀

1前言

近年来，钢管结构不仅在海洋工程、桥梁工程中得到了广泛应用，而且在工业及民用建筑中的应用日益广泛，钢管结构在我国建筑结构中的应用也越来越多，钢管桁架结构是钢管结构中的重要一种，它是桁架结构采用钢管材料构成的一种结构形式，也称钢桁结构、管桁架和管结构等。

由于适应性比较强，近年来在大跨空间结构中得到了广泛应用。

福建六建集团有限公司和中建七局第三建筑有限公司积极开展科技创新，在弯弧钢桁架吊装施工技术上进行技术攻关。

同时，总结形成了“大型弯弧钢管桁架整体吊装施工工法”。

此工法应用于福建体育职业技术学院田径训练馆屋面钢结构工程，在保证结构质量和安全施工方面效果明显，取得了良好的经济效益和社会效益。

2工法特点

2.0.1大型弯弧钢管桁架整体吊装施工技术与其他吊装方法（高空散装法、整体滑移吊装、空中拼接法等），具有施工简洁、方便、安全、工期短、工程质量容易保证，不需要搭设满堂钢脚手架，降低施工费用等特点。

2.0.2钢管桁架采取弦杆弯管、腹杆数控下料以及防腐均在工厂内制作完成，拼装焊接放在现场场地内制作，可保证尺寸精度要求，节省工期和文明施工。

3适用范围

本工法适用于具有满足整体拼装要求的施工场地、满足大型吊车起吊要求等特点的大型场馆钢管桁架屋面工程整体吊装施工。

4.工艺原理

根据工程构件特点并结合现场实际情况（场馆内顶板受力小，吊车无法进入场馆内顶板上吊装施工），同时根据以往类似施工总结的经验，采取每榀主桁架采用地面整榀拼装，整榀空中转体吊装。

每榀主桁架采用三台汽车吊同时起吊，从北往南逐榀递进进行吊装。

见图4.1及图4.2

图4.1钢桁架整体效果图

5工艺流程及操作要点

5.1施工工艺流程见图5.1：

图5.1施工工艺流程图

5.2施工要点

5.2.1零部件制作

零部件制作由工厂集中制作。

1腹杆的制作

1）制作工艺：

放样→切割→标号→试拼装→焊接→检验与补焊

2）腹杆制作要点控制:

斜腹管杆两端头部应切割成立体曲面，上、下弦圆管切割成立体曲率孔口。

每根杆件应按加工图编号作好标记以便组装。

厂内采取试拼装，使拼接和管桁架的起拱度能符合要求，轴线均在同一平面内，尺寸误差小于规范要求，确保管桁架与支承圆柱中心线相对应。

2弦管弯管施工

1）弯管工艺：

主桁架的上下弦杆呈曲线弧度，弧度曲线半径多种，故在加工时必须采用弯管机进行弯曲。

根据以往施工经验，对弯曲半径56米～205米的弦杆采用冷弯工艺，对弯曲半径8米～22米的弦杆采用热弯工艺。

2）弦管弯管施工要点控制：

弯管每端应有直管段，直管段长度一般不应小于管子的外径。

弯管时，管子不应与腐蚀性介质或有害物质接触。

应按选用的弯管工艺进行弯管。

热弯弯管的加热温度控制在800℃左右。

5.2.2预埋件埋设

1本工程预埋件位于管桁架支座下，由地脚螺栓和支座底板组成，其埋设根据土建基础施工时间安排。

预埋应先进行地脚螺栓的埋设，再安装支座底板。

地脚螺栓规格为M30，每个支座上需要穿入支座底板的地脚螺栓数量较多，平均每个支座12根螺栓，这就要求螺栓的埋设应准确无误

2埋设流程：

地脚螺栓及固定框板制作——中心线放线——固定框固定——标高测量——地脚螺栓固定——螺牙保护——混凝土浇灌

3地脚螺栓埋设施工方法及技术要求

1）为保证安装精度及施工效率，本工程地脚螺栓的埋设采用固定框板辅助。

固定

框板与立柱同尺寸，孔径较地脚螺栓直径大1～2mm，且应标注其X、Y轴中心线。

放线确定地脚螺栓的座标与标高后，在基础钢筋上组立好固定框板，固定框板应焊在钢筋上，不应松动。

然后穿入地脚螺栓，并校正其垂直度、标高、间距等，将其点焊在钢筋或固定框板上。

图5.2.2-1

2）地脚螺栓埋设后，即涂以黄油外封胶布或塑料袋包扎，以防螺牙被混凝土或因锈蚀等损害其强度。

4预埋板安装

根据图纸，预埋顶板即为桁架支座底板。

所有地脚螺栓埋设完毕后根据螺栓位置进行打样，按照打样板制作加工预埋板，以确保每根螺栓能准确地穿入预埋板。

预埋板放置穿入地脚螺栓后，利用每个螺栓上的螺帽调整板的标高、平整度，核对无误后进行点焊定位。

预埋板下采用自流平灌浆料进行灌浆，灌浆浇捣后应对板的轴线、标高、平整度进行再次复测，测量无误后待强度达到设计强度的70%以上方可进行桁架的吊装。

图5.2.2-2预埋板灌浆浇筑

5.3主桁架现场拼装

主桁架制作流程

测量放样——胎架定位、制作—-胎架复核-—上、下主弦管定位-—腹杆就位-—桁架焊前检查---管桁架焊接---焊接质量控制---桁架脱模复核---焊缝探伤试验——构件涂装

5.3.1胎架制作

1胎架定位、制作：

根据设计院图纸及深化加工图纸尺寸，每榀桁架的胎架在其空间位置下就近搭设。

根据图纸在工地现场进行定位放样并搭设胎架，胎架所在位置的地面应平整以防止在桁架制作过程中因荷载变化胎架发生偏移。

胎架的搭设质量保证适用、坚固、稳定、安全、节约的原则。

2胎架复核：

胎架制作好后，应进行胎架尺寸复核（各点标高及定位线），确认无误后进行桁架拼装。

5.3.2主桁架现场拼装

1拼装依据

按设计院图纸及深化加工图纸结合现场场地实际情况进行拼装，拼装场地安排在施工现场

2先装弦杆，后装腹杆。

整体桁架的组装应从中心开始，以减小桁架在拼装过程中的累积误差，随时校正尺寸。

5.3.3弦杆腹杆拼装

1组装前其腹杆和弦杆可根据图纸对号入座，搬运到位。

2弦杆的提升上料采用自制的龙门支架及葫芦吊进行，在胎具上设置12个龙门支架，每个龙门支架立脚铺设2平方米道木，以增加受力面积。

重量最大的单榀桁架单根弦杆重17054kg，平均每个龙门架支脚受力为355kg，满足楼层板受力400kg/m2的要求。

3因主弦管的弧度是机械加工的，故其精确度不能完全达到标准，应采取火焰矫正的施工工艺，其加热时应观察火焰颜色，把温度控制在600～800摄氏度之间，防止加热过烧。

4整体弦杆组装结束后对几何尺寸进行检查，必要时应用经纬仪校正同时用水平仪抄出各点高低差进行调整，并作好记录。

5弦杆组装完成后应隔段设置临时固定支撑点，防止焊接变形。

6腹杆的组装应在弦杆全部组装结束后，经测量无超误差的基础上进行组装，其方法从中心根据加工图编号开始逐根安装，并注意对称，随时检查纵横轴线几何尺寸并进行校正，然后向两端组装。

7组装中所有杆件应按施工图控制尺寸，各杆件的力线应汇交于结点中心，并完全处于自由状态，不允许有外力强制固定。

8组装构件控制基准、中心线应明确表示，并与平台基准线相一致。

9在胎架上组装全过程中，一般不得对构件进行修整，切割或锤击。

10钢桁架组装时的点焊以三点为宜，管径大的以四点为宜，点焊时不得随意在杆件与节点的结合处以外的地方引弧。

5.3.4钢桁架现场焊接

1焊材的选用与管理

焊接材料主要选用以下牌号：

手工焊条：

E50XX系列焊条，直径Φ3.2mm、Φ4mm。

焊材管理:

1）所有的焊接材料必须要有质量证明文件，由仓库管理员检查确认合格后方可入库，并按规范要求进行见证取样送检。

2）焊接材料在使用过程中，必须由专人发放和记录。

3）焊条要按规定的烘干时间和烘干条件烘干。

4）在使用时候，焊条从烘干箱中取出后，要放入保温箱内，下班后剩余焊条应重新放入烘干箱内。

2焊接施工

主桁架的施焊时，为防止焊接应力变形，总的施焊顺序应分为两大步，先焊主管的对接焊缝，后焊支管，支管施焊时，应从桁架的中间管开始施焊然后往两边分）。

1）剖口形式

管管对接采用45度坡口，内侧用宽50mm、厚4mm的钢板为内衬板。

2）焊接位置：

水平固定。

3）桁架的对接焊缝焊接时要进行预热，预热温度为120℃～150℃。

预热范围为焊缝两侧，每侧宽度应大于焊件厚度的2倍，且不小于100mm。

预热时应均匀。

3焊接顺序

1）每条环焊缝由两名焊工对称施焊。

2）采用多层多道焊。

3）根部用Φ3.2mm焊条打底焊1～2层，其它用Φ4mm焊条填充、盖面。

4）每焊层之间均有一段间隔时间，便宜于应力释放。

而不得在一条焊缝上连续完成打底、填充和盖面焊接作业。

5）每遍施焊好后应认真清理焊渣、药皮、飞溅等，避免产生焊接缺陷。

6）施焊时的起点、终点应平滑过渡，避免产生焊接缺陷，多层焊道应将接头错开。

4斜腹杆与主管的对接焊缝焊接

1）坡口形式：

相贯焊接。

2）焊接位置：

全位置。

3）焊接顺序

每条环焊缝由两名焊工对称施焊。

根部用Φ3.2mm焊条打底焊1～2层，其它用Φ4mm焊条填充、盖面。

5弦杆与腹杆的相贯连接

钢管相贯线焊缝位置沿支管周边分为趾部、侧面、跟部三个区域，当a≥75°时，趾部、侧面、根部区域为带坡口的全熔焊缝，当a≤75°时，趾部、侧面区域为带坡口的全熔透焊缝，当a≤35°时，根部采用角焊缝形式，焊缝高度大于1.5倍支管壁厚，各区相接处坡口及焊缝应圆滑过渡。

1）焊接位置：

全位置。

2）焊接顺序

相贯焊缝应对称施焊，多层多道焊。

熔透部位应直接采用手工电弧焊Φ3.2mm焊条打底（单面焊双面成形），最后采用Φ4mm焊条填充、盖面。

为防止应力集中，减少焊接变形，在施焊过程中要等到一条焊缝完冷却后再焊相邻的焊缝。

图5.3.4弦杆与腹杆的连接

5.3.5构件涂装

1涂装要求

钢桁架构件包括连接件均采抛丸除锈。

除锈的等级为Sa2.5级。

底漆两道，面漆两道，油漆涂层每层厚度不小于40um，漆膜总厚度150um。

防火等级为二级，防火涂料厚度根据相应的耐火极限而定。

2涂装材料选用

本工程涂装根据设计要求，底漆采用水性无机富锌底漆，面漆采用醇酸磁漆。

防火涂料采用超薄型防火涂料。

3工艺流程：

钢材表面清理——工厂内抛丸除锈——工厂内喷涂底漆——涂装检查——现场补刷底漆——现场喷涂面漆——现场涂刷防火涂料——检查验收

4涂层质量检查

1）除锈按《涂装前的钢材表面锈蚀等级和除锈等级》（GB8923-88）中Sa2.5级等级彩照检查，粗糙度在40-75um。

2）外观按《漆膜附着力测定法》（GB1720-79）检查，涂层平整均匀无气泡、针孔、灰尘，用目视检查。

3）附着力测定用胶带贴在涂层上，压紧胶带，提起胶带一端漆膜不脱落为合格，按《漆膜附着力测定法》（GB1720-79）检查。

4）检查数量：

每类钢构件抽查10%，且不少于3件，每件测五个点。

图5.3.5构件涂装

5.4钢桁架吊装

5.4.1总体吊装施工方案

根据本工程构件特点（呈倒三角形，落地弯弧）并结合现场实际情况，同时根据以往类似施工总结的经验，该工程每榀主桁架采用地面整榀拼装，整榀吊装。

每榀主桁架采用三台汽车吊同时起吊，从北往南逐榀递进进行吊装。

5.4.2主桁架吊装示意图5.4.2-1

5.4.3主要施工机械选择

每榀主桁架跨度为69.04米，重量约45吨，共10榀。

根据主桁架构件大小和重量，结合现场实际情况，主桁架的吊装选用1台200吨汽车吊和1台130吨汽车吊进行完成，其中为防止钢桁架在起吊翻身过程中管桁架本身扭曲变形，故增加1台80吨汽车吊在弯弧末端协助完成空中翻身。

5.4.4桁架吊装

1吊车通道的要求

1）通道宽度：

场馆外东西两侧为实土区及回填土区，实地测量宽度可以满足吊车行走及吊装停放要求，见图5.4.4-1所示。

2）通道回填土地基承载力：

场馆外回填土为粉质粘土，设计要求土壤压实度＞95%，根据《建筑施工手册第四版》查阅