大跨度钢结构网架整体提升施工工法.docx

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大跨度钢结构网架整体提升施工工法

大跨度钢结构网架整体提升施工工法

1.前言

XX电视台数字电视大厦是XX市文化建设重点工程，其演播中心是大厦的附楼，屋顶结构为钢结构网架，网架东西跨度44.2m，南北跨度33.2m，网架高3.484㎡，网架总面积1468㎡，重130t，网架支座高度18m。

采用焊接球节点网架，上下弦杆最大为φ219×20的圆管，腹杆最大为φ114×4的圆管。

连接球最大的为D600×30的空心球，空心球总数量为413个。

8度抗震设防。

因施工场地狭小，钢网架四周有混凝土边跨结构，不具备采用大吨位吊车安装的条件，采用了在地面上拼装，以手动葫芦整体提升的施工工艺。

该安装工艺比施工现场搭设满堂架体高空散拼安装节省造价、缩短工期，保证了工程顺利实施，并在其它工程中继续应用。

据此编制了“大跨度钢结构网架整体提升施工工法”，该工法核心技术的QC小组活动被评为2009年度XX市优秀质量管理小组，采用该工法施工的数字电视大厦工程被市建交委推荐申报2011年度鲁班奖的工程。

2、工法特点

1.在钢网架覆盖区域内，北侧结构有4.4m宽的悬挑平台，钢网架不能在地面全部组装，必须甩出4.4m的边跨，待网架提升到位落到支座以后，再拼装4.4m的边跨。

2.由于手拉葫芦的上吊点就在网架支座的牛腿上，葫芦本身还要占一定长度，所以不能一次提升到位，必须设立辅助吊点，即在周边球的下方加设单锥体作为钢网架吊装的下吊点。

见图5.2.4。

3.网架（44.2m×33.2m）提升设18吊点，每个吊点手拉葫芦额定起重量为20t，拆减系数按0.5计算，安装时的每个手拉葫芦起重量量按10t设计。

4.工法中吊耳、辅助吊点、千斤顶过渡卸荷节点等设计、提升同步控制等细部做法考虑全面、简单实用，经济合理，操作性强，便于推广。

3、适用范围

本工法适用于钢结构网架周边场地狭窄，钢网架四周有边跨结构，无法采用大型吊车安装的大面积钢网架的结构工程。

4、工艺原理

4.1网架44.2m×33.2m，采用18个葫芦提升，吊点全部设在网架支座的球节点处，不改变网架设计的受力状态，在吊装过程中保持网架拉压杆受力方向不变。

4.2由于提升网架所用葫芦的上吊点就在网架支座牛腿上，葫芦本身还要占一定长度，不能直接将网架下弦提升到牛腿支座的高度，所以设立了辅助吊点，即在周边球的下方设立单锥体为吊装网架的下吊点。

4.3网架起升到安装高度后，在牛腿上用千斤顶顶升网架支座球的临时翼板，对葫芦进行卸荷，将所有葫芦上的力全部卸载至千斤顶，最后调整千斤顶伸缩杆进行网架就位。

5、施工工艺流程及操作要点

5.1工艺流程

备料→复验→网架拼装→焊接→支座加固→第一次整体提升4m→安装辅助吊点→第二次整体提升到设计标高→整体卸荷→网架整体就位→搭设边跨脚手架平台→补充拼装甩跨网架→网架安装就位。

5.2操作要点

5.2.1轴线及牛腿标高控制

吊装前将柱子的轴线用全站仪打出，并将横向和纵向轴线标注在混凝土柱上，做好标记。

然后将柱牛腿顶面的设计标高（＋18.000m）用水准仪测出，察看各牛腿间偏差，对偏差大于30mm的采用相应的措施进行调整，将牛腿上表面埋件标高调整到同一标高，方可进行吊装。

见图5.2.1。

图5.2.1牛腿埋件标高图

5.2.2起重机械选择

网架提升共设吊点18个，每个吊点用2个相连接的葫芦，每个葫芦的额顶起重量为20t，拆减系数取0.5，20t×0.5=10t，每个葫芦起重能力按10t使用。

5.2.3网架提升点布置

网架提升吊点全部采用的是支座点，见图5.2.3。

图5.2.3吊点分布图

5.2.4吊耳设置

在柱顶牛腿顶面的预埋件上焊接直径114mm×4mm钢管立柱作为吊耳，在焊接前先用直径89mm×4mm钢管作内衬进行焊接。

后用114mm×4mm钢管贴近89mm×4mm钢管套下，再进行满焊。

肋板采用-8mm钢板，焊接位置应顺吊带的方向焊接，最后在柱顶焊接挡板，见图5.2.4、图5.2.6。

钢管焊缝和吊耳脚焊缝要进行探伤检测。

吊耳脚焊缝计算：

N=he×lw×ffw

=4×0.7×347×160=155KN〉100KN

满足吊装要求！

图5.2.4吊耳图

吊耳圆管的焊缝等级为二级焊缝，吊点钢板厚度采用25mm，焊脚尺寸为16mm的脚焊缝。

5.2.5辅助吊点的设立

网架提升超过4m后，用钢丝绳将各吊点与框架柱根拉牢，作为二次保护，然后在网架安装辅助吊点。

辅助吊点是在每个周边支座球的下方设立单锥体，作为吊装网架的下吊点。

辅助吊点距下弦球高4m，所用钢管的斜拉抗剪强度要大于本吊点吊装时所受的力。

同时，考虑到两根葫芦长2m，柔性吊装带长1m，且吊装时下弦球须超过牛腿不小于50mm，累计高度最少3.5m。

因此，4m高正好满足吊装要求。

见图5.2.5。

图5.2.5-1辅助吊点图

图5.2.5-2利用辅助吊点将网架提升到设计标高

网架下辅助吊点设立后，用两个相互连接的葫芦挂在辅助吊点上提升网架。

此时辅助吊点球的位置在地面上，吊装时先拉动下端葫芦，待起吊一定高度时停止拉动，以下端葫芦作为绳索，再拉动上边葫芦进行提升，避免用中途换绳。

5.2.6钢丝绳、链条保护措施

在混凝土柱牛腿转角处焊接包角，防止磨损吊带或钢丝绳。

见图5.2.6。

图5.2.6吊带、钢丝绳保护做法图

5.2.7、钢丝绳验算

用钢丝绳或吊带将葫芦挂在吊耳上，钢丝绳的强度验算如下：

钢丝绳最大受力为10/cos150=10.3t。

Px=10.3t

选用6×37+1的钢丝绳,φ修=0.85，钢丝绳做捆绑用,安全系数K取8。

P破=Px×K/α=103×8/0.85=969KN

查表可知，选用39mm的6×37+1的钢芯钢丝绳的强度极限为1400N/㎜2，钢丝绳破断拉力总和为975KN>969KN。

满足要求！

5.2.8葫芦、吊耳承载力现场测试

葫芦、吊耳和吊耳脚焊缝要在现场进行承载力测试。

每个20t的葫芦逐个都作现场试验。

在葫芦上挂测力仪，在测力仪下面挂上10t荷载进行测试，在试拉过程中由监理进行旁站监督，对每只葫芦进行编号，测试人员做好测试记录。

测试中检查焊缝是否有裂痕，检查葫芦是否发生滑丝、滑牙、铁链断裂等，对有问题的葫芦做报废处理，严禁在提升中使用。

图5.2.8承载力测试图

葫芦承载力现场测试数据见表5.2.8。

表5.2.8葫芦现场拉力检测记录

编号

理论拉力值（t）

实测拉力值（t）

备注

1

10

10.2

达到要求

2

10

10

达到要求

3

10

10.2

达到要求

4

10

10.4

达到要求

5

10

10

达到要求

6

10

10.2

达到要求

7

10

10.2

达到要求

8

10

10

达到要求

9

10

10.2

达到要求

10

10

10.2

达到要求

11

10

10.4

达到要求

12

10

11

达到要求

13

10

10.2

达到要求

14

10

10.2

达到要求

15

10

10

达到要求

16

10

10.2

达到要求

17

10

10

达到要求

18

10

10.2

达到要求

5.2.9提升过程的控制

1.提升时首先绑扎好钢丝绳，将钢丝绳困绑在受力节点上，绑扎完成后由质量员进行检查，确定卸扣和钢丝绳紧固后通知指挥人员。

2.指挥人员用口哨做警示，用对讲机传达指挥命令，然后进行整体提升，设专人严密监视网架提升同步情况，如发现提升高差超过100mm应立即停止提升，对不同步的葫芦进行受力调整，将网架下弦球节点调整到同一高度后调继续整体提升。

每提升200mm高度后检查一次，对有偏差的葫芦进行一次调整，如此反复进行提升。

网架提升的同步用在混凝土柱上设置刻度，安排专人观察的措施控制。

3.葫芦均匀受力的控制

吊装前先在柱子上以200mm为单位画出标记线，葫芦在未起升之前将每个葫芦底钩调整到同一高度，每个葫芦上所挂的钢丝绳长度也要等长，采用的钢丝绳型号相同，绳绑扎方法相同。

保证葫芦受力可基本保持一致。

提升时拉链人员用力一致，每次指挥人员喊一次口号，每提升200mm，暂停止一次，检查葫芦、钢丝绳、网架平整度，如发现有问题立即进行调整。

如图5.2.9所示：

图5.2.9-1网架同步提升控制线

图5.2.9-2网架同步提升控制线照片

4.吊装角度和防撞、防磨擦问题

网架在吊装过程中，对称边的吊点角度是一样的，所以吊装时必须把吊点角度控制在设计提供的30度夹角内。

吊装过程中注意控制不能发生撞击现象，因为吊装缓慢，四周各有拉力，但仍有网架和结构发生磨擦的可能。

因此，需在吊点上安装木方以防备网架对主体结构的摩擦。

5.当网架下弦杆球节点提升到超过牛腿上表面50cm时停止提升，然后纵向拉动网架进行水平方向位置调整。

5.2.10网架卸荷

1.在支座球节点两侧各焊接两块竖向钢板，厚度为25mm，长度为100mm，焊脚尺寸为16mm，按球体相关线进行切割焊接。

用千斤顶支撑球两侧竖向钢板，用千斤顶承受网架荷载，对葫芦进行卸荷。

葫芦卸荷过程中卸荷顺序要严格按方案控制。

由于网架有拱效应，因此卸荷时必须从中间向两边进行，完成所有葫芦卸荷。

最后调整千斤顶留出操作空间，割除园管吊耳。

见图5.2.10-1。

在网架支座焊接前，卸荷后的葫芦不能拆除，保持适当的松紧度做安全防护。

图5.2.10-1千斤顶卸荷图

2.网架支座球对准支座后，再进行千斤顶卸荷，调整千斤顶伸缩杆，将网架球座落于支座上，见图5.2.10。

千斤顶卸荷按从中间向两边的顺序依次进行。

先将一侧轴线上所有千斤顶卸荷，将球节点全部放入支座，然后对支座进行结构性焊接。

再对另一侧轴线上千斤顶卸荷，卸荷时会将所有拱效应荷载传到另一侧轴线上，保持网架卸荷过程中拱效应变形方向一致。

最后再依次对其他两侧千斤顶卸荷。

3.网架就位

待网架下弦球落到支座高度后，施工人员按设计要求放正支座，把支座对准球的中心，听到信号，同时松动葫芦进行落座，如网架落座前，发现方向有偏差，可采用葫芦辅助横拉调整。

等落座后确认无误，对埋件、球和支座进行焊接。

4.网架支座节点由600×600×30mm过渡钢板，600×600×50mm橡胶垫块，600×600×30mm支座底板，30mm厚肋板，4根直径为30的锚栓组成。

见图5.2.10-2。

图5.2.10-2网架支座图

5.2.11由于西侧二层有悬挑平台，还有4.4m宽的一跨网架没有在地面完成拼装，待整体网架提升到位后进行西侧边跨网架的高空拼装，拼装工作平台采用钢管脚手架，脚手架在悬挑平台上搭设，悬挑平台底部设置支撑，脚手架搭设宽度为4.5m，高度至18m，供西侧边跨网架高空拼装操作使用。

边跨网架杆件安装之前将其各支座上的吊耳和葫芦卸除，杆件安装过程中要根据编号进行，杆件与焊接球连接节点部位角度和相关线要安装准确。

5.2.12网架挠度变形的检测

为了保证网架结构的安全性，在提升过程中应进行挠度检测。

首先，在网架离开地面之后，进行一次挠度检测；其次，提升就位完成剩余部分的高空散拼之后，进行第二次挠度检测；最后，在网架整体就位后，进行第三次挠度检测。

检测过程中如发现挠度变形超出正常值时，应停止施工，及时通报设计人员并分析原因，采取措施。

网架设计允许最大挠度值为78mm，恒载挠度值为73mm。

实际检测网架挠度64mm。

5.3劳动力组织

根据施工进度要求、任务分配和工种划分，劳动力配置如下。

表5.3劳动力分布表

序号

工种

数量（人）

备注

1

管理人员

6人

2

指挥工

4人