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1、54.7米跨巨型倒三角桁架屋盖施工技术54.7 Meters Giant InvertedTriangle Span Truss Roof ConstructionTechnology曾宇皓、陆炜、蔡宝Zeng Yuhao, Lu Wei,Cai Bao苏州第一建筑集团有限公司苏州 215151(Suzhou No.1 Construction Group CO.,Ltd 215151)摘 要：昆山花桥国际商务城博览中心新展馆工程采用55米跨巨型倒三角桁架屋盖，文 章介绍了花桥博览中心工程屋面巨型倒三角管桁架屋架的施工技术。该屋面结构采用多点支 撑折线钢管汇交空间桁架结构形式。工程屋盖总建筑面
2、积为43643.9 E,工程质量要求高， 工期(40日历天)十分紧张。工程场地受限，多种作业交叉进行，整体屋盖吊装时根据条 件只能从内向外进行退步吊装。这使该工程的施工难度大幅度提高。文章同时对桁架加工制 作、屋盖桁架的拼装、安装做了详细表述。通过精心组织及计划，使吊装工程顺利完成。关键词：巨型倒三角桁架分件制作分段拼装整体吊装管焊对接Abstract: The new exhibition hall of Kunshan Huaqiao International Business City Expo Center Project， it s adoption of roof is 55 m
3、eters span giant inverted triangle truss, this article introduces the construction technology of it. The structure style of the roof is multi supporting concurrent line steel tube intersection space trusses. Total area of the roof is 43643.9 square meters, and the quality requirements of constructio
4、n is high, construction period (40 calendar days) is very tight. Due to the limited space of project site, a variety of operating alternately, the whole roof could only be lifted from the inside out backward . It makes the construction difficulty greatly. At the same time, fabrication and assembly a
5、nd installation of the truss is detailed described . Through the careful organization and planning, the lifting work is successfully completed.Key words: giant, inverted triangle truss, component production, sectional assembly, integral lifting , pipe butt welding1. 工程概况昆山花桥国际商务城博览中心新展馆、消防水泵房工程坐落于江苏
6、省昆山市花桥镇。该 工程包括土建在内的总工期为140日历天，而留给现场钢结构屋盖施工的工期仅为40天。本工程由四个结构类似的单独展厅及中间展厅、连廊等构成。下部为混凝土结构，屋面 主桁架为变截面倒三角管桁架，截面中心线最大尺寸2.6m*3.3m，端部下弦放置在混凝土框 架梁上，桁架间通过次桁架及撑杆连成稳定的体系。施工现场平面概况如图1所示：图1施工现场平面概况图本工程各单项工程钢结构屋盖均采用相同结构形式，钢屋架形式与屋盖的构造方案有关 1各单项工程钢屋面投影面积均约为10000 E，四个单体钢结构工作量基本相同。屋面檩条采用高频焊接H300X150X3.2X4.5(Q345B)OX程主桁架
7、采用双坡的形式，桁架 跨度为54.7米，主桁架构件重量约为30吨，桁架上弦杆采用中430X16钢管，2根下弦杆采 用中325*14钢管，其余腹杆采用中121X6、180X8等钢管整体布置图及剖面图如下：昆山花桥国际博览中心为昆山市重点的政府项目，整个工程的进度非常紧张，且其质量 要求达到鲁班奖。这对于钢结构桁架现场施工吊装而言，如何在短期内确保制作的准确性， 吊装的安全，以及保证整个施工过程中的优质高效，均是该工程的重中之重。2. 结构概要及施工重点难点2.1结构概要本工程展厅屋面结构为简支梁桁架形式，受力明确，杆件内力不受支座沉陷的影响，施 工方便，使用最广2次桁架起连接传递及支撑作用；各支
8、撑均以圆管为材料制作。各展厅 起始轴线均设钢平台，平台柱由桁架竖直方向引出；4号与5号展厅之间及6号与7号展厅 之间均设有钢结构连廊。2.1.1主桁架主桁架成品成倒三角形。整棉桁架单根重量约为30吨。图3 主桁架2.1.2次桁架屋脊处次桁架成正三角形，其上下弦均采用180*10的无缝钢管，腹杆均采用121*6的无缝钢官。开间为12米处的次桁架整体重量约为3吨。2.2结构难点55米跨度的倒三角桁架如何运送至现场？在众多方案中，最终确定以分三段的形式来 进行分段，分段后送至现场，再由现场进行拼接焊接。因为受现场运输和吊装条件限制，每段的长度控制在14米左右，分段处设置在每棉主 桁架的1/3处。分段
9、点如下图所示：、图5 主桁架分段主桁架上弦两根圆管，下弦一根圆管，分段原则为上下弦焊接处不能在同一位面。在工 地拼装节点，弦杆的拼接需要坐在节点中心处，但应始终注意不使节点板起弦杆拼接板的作 用，但不能直接承压或用对接焊缝传力时应另加其他拼接材料。32.3重点难点分析2.3.1施工重难点(a) 桁架构件截面大，跨度大，吊装及就位过程中易产生变形。(b) 钢结构吊装时均为高空作业，且水平撑杆、檩条等数量多，安全施工要求高。(c) 管桁架相贯焊缝多；撑杆为螺栓连接，安装精度要求高，均为质量控制重点。2.3.2解决措施(a) 根据结构特点合理划分吊装单元、选取吊点，并采取必要的临时固定措施；在桁架跨
10、 中增设临时支撑。(b) 高空作业之前进行安全交底，确保工人认识到安全的重要性。确保工程“三宝佩戴齐 全。派专职的安全员进行施工安全监督。设置高空走道等安全保障设施，确保高空施工安全。(c) 施工前对工人进行施工技术交底，过程中跟踪控制安装质量，严格参照焊接工艺参数 进行焊接。3. 吊装机械的选择如何确保安装中的安全性，双机抬吊的危险系数大，因此选择一台吊车。展馆内部有通 条的电缆沟，每隔9米一道，因此选择行走能力更加好的履带吊，经过计算后选择一台150 吨履带吊进行吊装。根据现场具体情况和钢结构特点及现场实际工况，4#、5#、6#、7#展厅钢结构安装主要 使用150吨履带吊；吊装单元的拼装及
11、部分补缺构件吊装选用25t汽车吊。150吨履带吊作业情况下对场地路面的影响分析：作业中重量：吊车自直配重+构件重 量=150.5+54.6+30=232吨；履带面积=1.1*6.96=7.656 E。现场地面采用砂石回填，参照规 范JGJ 79-2012中垫层的承载力表6数据可知，换填材料为中砂、粗砂、砾砂、圆砂、角砂 的承载力特征值为150200KN/E。计算得出吊车作业时压强为232*9.8/(7.656*2) =148KN/ E,满足要求，可用！4. 管桁架制作工艺放样和号料是整个钢结构制作工艺中的第一道工序，其工作的准确与否将直接影响到整 个产品的质量，至关重要。4而重中之重在于桁架精
12、度的控制，在精度控制中，以胎架控制为主。胎架需固定，不可 为活架，必须在承受一定桁架自重力的情况下不变形。胎架分段切割也是制作中的一个重点。要确保切割时保证桁架圆管的直线度，保证其不 变形，确保随后现场焊接焊装的精度。55米大跨度对于普通生产车间来说，亦是一个比较艰难的挑战。需要将车间内空出一 块长55米的，宽3-4米的场地。在该场地，竖好制作胎架。制作胎架的标高，尺寸都经严 格控制，上下弦桁架主管定位后，将桁架的腹杆焊接固定。焊接完毕后，参照原定的分段点 进行分段。图6 制作用胎架5. 节点优化主桁架与次桁架连接节点按设计图为贯口焊接节点，为控制现场施焊对结构产生的焊 接应力等问题，可在主弦
13、杆上设牛腿，次弦杆现场设置拼接焊缝。同时还要检查焊缝处有无 裂纹、砂眼、咬肉和焊件变形等缺陷。5示意图如下：图7主次桁架连接节点6. 安装工艺6.1主桁架地面拼装胎架搭设6.1. 1胎架搭设（a）本工程主桁架跨度约为55米，拟将每棉桁架分为3段，每段约为18米。因现场场地 原因，为保证每棉主桁架的拼装精度及起拱精度，拟增设胎架支座，便于现场拼接及摆放。 为确保胎架竖直方向及水平方向的准确性，拟在胎架下方布设路基箱，胎架顶部设可调节的 固定支座。（b）胎架竖杆采用Q235级钢，截面为H250*125的H型钢，型钢底部设底板与路基箱连接， 型钢顶部设封板，并增设调节螺杆。（c）本工程主桁架预起拱按
14、3/1000，主桁架的跨度为54700mm，取中脊处为起拱点，计算 得出中脊处起拱高度为164mm，因此在现场总拼前，需要把桁架下弦相应的胎架标高按照起 拱提高。以达到精确的起拱高度。（d）拼装场地需要进行平整、硬化，在实际操作中，用石子将拼装场地进行二次处理，满 足拼装需要。6.1.2胎架设计图纸如下：图8 拼装胎架3D示意图6.1.3胎架搭设注意事项：在胎架上用经纬仪放出正交控制网，利用正交控制和卷尺钢尺等其他测量工具控制胎 架上的平面坐标。标高用水准仪控制。胎架设置时应先根据拼装模型计算机放样后，现场进行放X、Y的投影线、放标高线、 检验线及支点位置，形成方格形控制网，然后设置胎架立柱，
15、根据支点处的标高设置胎架支 撑点。施工现场主要从三个方面来控制拼装精度：胎架控制表1序号内容a拼装前的胎架测量：胎架按图纸设置尺寸进行现场布置，胎架布置后，进行整体复测，确保胎架各定 位点的准确性。b焊接前桁架拼装尺寸检查：构件组装完成后，在进行焊接前，必须进行自检，自检合格后，才能开始焊接。c拼装胎架的复测：第一段桁架及第二段桁架拼装后，必须对胎架进行复测，确保在安装及焊接过程 中，胎架没有位移。地面拼装的质量好坏将直接影响高空分段拼装的质量，测量工作的质量是保证拼装质量的关键，应安排专职人员对测量工作近行跟踪检查。6.2主桁架地面拼装分段设计6.2.1主桁架拼装顺序细化:图10第二根桁架落
16、位6.2. 2定位耳板的设置那么，如何确保55米跨度的桁架拼接的精确性？实际过程中，采取了桁架上下弦圆管 增设内衬板，管外增设定位板的措施，以确保3段桁架的拼接精确性。所以安装定位钢板的 定位一定要保证精度。6由于本工程的特殊性，主桁架分三段至现场进行拼接焊接，因此主桁架的分段点定位在 现场就显得非常重要，上文已对拼接胎架做出分析。为确保拼接精度，拟在每个拼接节点设 置定位耳板一块，并用双夹板及普通螺栓进行固定。定位耳板设置示意如下：6.3主桁架吊点选取采用150T履带吊单台吊车吊装，考虑到单棉桁架重量为30吨，为超大，超重吊装构件， 因此在钢丝绳选用时，应取安全系数为10。在吊装时设置4吊点
17、，吊点的选择过程中采用 有限元分析，选择对结构整体受力影响较小的位置，因此选择在桁架上弦处，并在腹杆交汇 的节点位置，此处对桁架整体影响最小。吊绳绑扎位置见下图：图13 现场实际展示6.4吊装过程的稳定性控制主桁架吊装到位后，首先用缆风绳进行临时拉结，然后用25吨汽车吊将次桁架依次安 装到位，保证桁架与桁架之间能形成稳定体系后再进行下一棉主桁架的安装。7. 结束语本工程跨度大，构件重，制作及安装精度要求高，在施工过程中，以测量数据的反馈为 重，通过各项测量数据的反馈，我们可以在制作过程、现场拼接过程亦或是吊装过程中得知 桁架是否变形，精度是否控制得当，是否需要校正，下一步工作是否可以顺利进行。
18、分段桁 架增设定位连接板的做法更大程度上是为了方便焊接，而真正对拼装精度影响最大的既是现 场拼装胎架，因此，拼装胎架的精度控制及制作胎架精度的控制实质上为本工程的重点。作者间介姓名：曾宇皓性别：男出生年月：1988年3月25日学位：学士 职称：工程师工作单位：苏州第一建筑集团有限公司通讯地址：苏州市高新区浒墅关镇浒杨路77号电话：8邮编：2151512参考文献1王万江，金少蓉，周振伦。房屋建筑学M。重庆：重庆大学出版社，2003.1： 372。 戴国欣。钢结构M。武汉：武汉理工大学出版社，2008.5： 107。3陈绍蕃。钢结构设计原理M。北京：科学出版社，2005.1： 338。4应惠清。土木工程施工M。上海：同济大学出版社，2007.9： 150。5柯国军。土木工程材料M。北京：北京大学出版社，2006.1： 199。6日本钢结构协会。钢结构技术总览建筑篇M。北京：中国建筑工业出版社，2003： 271。
