实例二 体育场大型悬挑钢屋盖安装技术高空拼装法.doc

实例二 体育场大型悬挑钢屋盖安装技术高空拼装法
　　某体育场为钢管桁架彩钢板篷顶结构，共由12个区域组成，每个区域由4榀三角形径向主桁架、2榀平面径向次桁架和20榀环向三角形次桁架组成(见图2-3)，屋面为双曲线平面，每相邻2榀桁架均在不同标高面上。悬挑主桁架设在由钢管混凝土柱顶、钢筋混凝土柱顶和钢管斜撑杆构成的三点铰支座体系上(见图2-4)。

2-3-1 工程难点分析
　　1. 结构构件状况
　　该工程屋面每一区域均呈双曲线布置。径向的悬挑主桁架、环向次桁架、檩条、檐沟等构件均须制成双曲线形，构件的几何尺寸均随结构造型的变化而变化，同种类型构产苎有复杂性、多样性。且悬挑长度长( 35.6m )单榀重量重( 226kN )、高度高 (最高点标高45.9m)。
　　2. 安装难度大
　　整个钢屋盖安装工程须在看台结构完工后进行，吊机只能在场内开行，增加了吊装难度。且构件体量大，吊装施工须与其他多工种穿插施工，现场钢结构施工场地狭小，无法进行预拼装，增加了高空对接难度，整个结构呈环状封闭，误差控制要求相当严格。
　　悬挑桁架吊装时，环向次桁架尚未安装，结构整体不稳定，在施工时必须采取相应竺
稳定措施。同时须解决好主桁架悬挑下挠变形问题，径向平面桁架须在地面与4榀环向桁架焊接连接后，再吊至高空与径向主桁架连接焊接，吊装难度相当大。
　　3. 测量要求高
　　为了达到工程整体设计效果，设计院要求悬挑桁架两端的安装标高误差值控制在20mm以内，相邻2榀悬挑桁架两端的安装标高误差值控制在15mm以内，由于悬挑桁架为三铰支撑，且受制作质量和温差变化等因素影响较大，对现场测量精度控制提出了较高的要求。
　　4. 工期紧，工序繁多
　　按照总体施工进度安排 ，钢屋盖安装有10个月的工期。由于设计的变更、钢结构的重新深化等各种因素，仅剩下6个月的工期，且施工期间正逢多雨寒冷季节，工期相当紧张，同时安装工艺复杂，工序繁多，施工组织难度非常大。
2-3-2施工方案选择
该工程钢管悬挑桁架屋盖系统采用“零部件地上组装，逐一定点吊装，主、次构件高空拼装”的施工方法。
2-3-3 施工区域划分与施工流程
　　为便于流水施工作业，将本工程划分成4大块、12个施工区，分别进行施工安装。其中4大块按整个椭圆形平面分成东大块(E1轴～E26轴)、南大块(S1轴～S25轴、西大块(W1轴～W26轴)和北大块(N1轴～N25轴)；12个独立施工区则按照工程本身的结构设计特点划分成安装内容、安装过程、安装顺序均相同的均衡的施工区域。每一区域的施工流程如下：预埋螺栓复测→进场钢构件清审→搭设组装胎架→放样、划线、校正→钢构件按编号组装→组装校正、精度检测→组件焊接→形位复→钢立柱吊装校正一径向主桁架吊装校正→环向次桁架安装→径向次桁架安装、校正→檩条、拉杆安装→屋面板安装→扫尾清理→下道工序交接。

2-3-4 悬挑主桁架安装技术
　　1. 吊装设备的选择及工况分析
　　经计算后确认该工程单件构件的最大起重量为悬挑主桁架，其最后起重量：(自身重量+吊钩吊具重量) X 动载系数 = (226+15) X 1.1 = 265.1kN。主支座在 H 轴钢筋混凝土柱顶，离内场看台边缘为32.4m，主桁架重心在离H轴柱偏内场方向7m，考虑到主桁架起吊就位时碰杆，经做图计算，吊车实际工作半径为32m。根据实际情况，选择CC2000德国产履带吊作为悬挑主桁架主吊机，另配1台7150日本产履带吊进行辅助吊装。
　　2. 吊装顺序及吊点选择
　　按照现场平面布置要求，考虑到吊机的行走，整个屋盖按北大块(N25轴～N1轴)→东大块(E26轴～E1轴)→南大块(S25轴～S1轴)→西大块(W26轴～Wl轴)的总体安装流向进行。每一独立施工区域(如本工程的第1安装区N25轴～N17轴)则按照先吊装中间2榀主桁架(该区为N22轴和N20轴处的主桁架)，然后吊装其间的环向次桁架(环向次桁架由场外向场内方向依次安装)，再吊装两侧的主桁架及主桁架间的次桁架。
　　考虑吊车的起吊能力，主桁架吊装时采用4个主吊点和4个辅助吊点。主吊点分别离主桁架外端20m和内端21m，辅助吊点采用4组20t滑轮组，用倒链调节主桁架的仰角每榀主桁架的仰角均不相同，最大的8°最小的5°，辅助吊点同时也增强主桁架的稳定性。为避免上弦杆发生局部变形，所有吊点均设在节点处，并用专用夹具夹住上弦(见图2-5)。 架上。
　　4．主桁架的就位和临时固定
　　主桁架安装精度高，支座允许误差≤2mm，主桁架插入铰支座槽内的2个孔板与槽的侧向间隙，每边只有2mm。3个轴直径分别为62mm、70mm、80mm，3个铰支座孔分别为∮62.5mm、∮70.5mm、∮85.5mm，间隙只有0.5mm。主桁架耳板上的孔分别是∮64mm、∮72mm、∮82mm，3个支座的3个螺栓孔，需同时就位。所以主桁架吊装的垂直度和仰角精度要求都相当高，穿轴的难度也相当大。在吊装时经设计调好仰角，减少在高空的调整量，为了解决穿轴难题，在每个铰支座也做了1个临时托架，并在任意方向均可用千斤顶调节，3根轴预先对着铰支座的孔调整好，待主桁架就位并与铰支座孔对齐后用千斤顶顶人。
　　主桁架就位后，利用柱面上的空间作临时支撑，分别在主桁架两端悬挑部位和中间设3组钢索缆风绳，每组缆风绳端头安装5t倒链，拉紧固定在两边相邻的柱上。
2-3-5 径向平面次桁架与环向桁架的吊装
　　径向平面次桁架与径向悬挑主桁架等高、等长、外形弧度曲率顺同，径向主桁架为三角形，径向次桁架为平面形状，每榀重90—100kN，吊装时把每榀径向次桁架分成2段，在地面胎膜架上分别与其连接的2榀环向桁架焊接后开始吊装，难点在于防止吊装扭曲变形、定位和安装。在完成相邻2榀径向主桁架安装后，先安装主桁架之间的环向桁架，环向桁架的安装顺序为从外到内，其作用为：①支撑；②用来调节径向次桁架的标高。同时在径向主桁架上设临时吊结点，吊住环向桁架与之相连，待完成后半部分径向次桁架和连接的环向桁架后，再安装前半部分径向次桁架及与其连接的环向桁架。
2-3-6 测量定位
　　该工程施工测量面积大、周期长，且精度要求高，为此在吊装前制订了专项方案，布置好控制测量网点。根据土建单位提供的定位轴线和水准基点，进行复核调整后在纵横和放射轴线上设立若干个控制点，把各个轴线和标高投注在楼地面和混凝土结构立面上，为吊装工序提供测量依据。在各构件空间三维坐标定位放线，复核无误后方可进行吊装。各构件焊接固定后，等焊接点温度恢复到与气温相当时，立即进行复核构件的空间坐标，若出现偏差立即返工调整。在施工中采用全过程定点跟踪测量，使整个工程的测量误差一直处于受控状态。
2-3-7 焊接
　　该工程主次桁架的焊接主要钢种为Q235B，钢管最大直径400mm、壁厚20mm，钢板最大厚度为50mm，焊缝有多种形式，焊接以C02气体保护半自动焊为主，辅以手工电弧焊，焊缝质量要求达到一级标准。针对焊接要求高、焊缝品种多的特点，对参加施焊的焊工进行培训、考试、交底，让每个焊工熟练掌握构件各节点的焊缝标准和要求。在焊前经试验确定焊接工艺评定和施焊顺序，尽量减少构件焊接后变形和焊后残余应力，焊后对焊缝的外观进行验收，并自行进行100％UT探伤。为了确保工程质量，同时还邀请某大学作为第三方检测机构对焊缝做100％的UT探伤，不合格的焊缝应及时返工处理。
　　工程实例：
　　贺龙体育场钢屋盖工程，由于造型独特、结构复杂、技术要求高、工期短、吊装作业场地小，给施工带来了极大的困难。为控制工程的整体安装质量，保证设计高精度和高标准的要求，因此制订了合理的施工方案，采取的对策措施得力，结果提前完成了该工程的施工任务。
长沙贺龙体育场可同时容纳6万人，其平面呈椭圆形，东西短轴为240m，南北长轴达300m，投影面积约46000m2，工程造型新颖。