浅谈临海超长悬挑钢结构安装方法

浅谈临海超长悬挑钢结构安装方法

尹强 2 佟申申 2 温秉衡 1 吴员发 2

1 中国建筑一局（集团）有限公司 广东 深圳 518000 2 深圳金鑫绿建股份有限公司 广东 深圳 518000

摘要：随着我国近年来市场经济的大力发展，人民生活水平不断提高，对建筑造型及美观提出更高的要求。越来越多的建筑造型被设计出来，这些建筑造型不同于传统结构、具有结构复杂、施工难度大等特点。对于施工单位的水平提出更高要求。本文以我司施工完成的广东省某酒店的屋面超长悬挑结构的施工提供一种类似结构的施工思路，希望对相关工程的施工提供帮助。

【关键词】：长悬挑；施工思路；施工难度

1. 工程实例：

广东某个临海高层酒店，项目南侧距离海岸线80m，施工时间为12月份，施工期间现场风力3~4级。该悬挑位于酒店屋面层（屋面层绝对标高31.80m），悬挑构件由5榀主桁架和主桁架间32榀次桁架组成，主桁架外形呈梭形自西向东悬挑32m布置。在酒店西塔屋面层为悬挑段布置20m长的配重段，配重段通过15根支撑与酒店主体结构中钢骨柱连接形成整体，悬挑段与配重段焊接连接。结构形式为圆管钢桁架，悬挑端桁架顶部标高39.25m，为近年来广东省最长悬挑构件。现场采用加设临时支撑，使用大型履带吊安装的方法施工。

2. 施工分析：

（1）安全管理

本工程吊装、焊接、涂装均是高空作业，安全防护难度大；并且在12月至1月期间施工，深圳地区空气干燥，施工过程中的防火安全控制尤为重要。

（2）质量管理

1）由于构件运输的限制，屋盖圆管连接形式均为相贯焊接，构件在加工厂只能散件制作，然后发运至现场进行安装，如何保证桁架安装精度是钢结构加工、安装中要重点考虑的问题。

2）本工程是管桁架结构形式，杆件连接采用焊接形式（相贯线），焊缝的质量是结构安装成型后安全可靠的保证条件。

（3）施工方法

1. 长悬挑段施工过程中，需要在悬挑端部下方东塔混凝土结构上设置临时支撑胎架；支撑胎架的合理设置是确保施工过程安全可靠的重要条件。

2. 起重设备的选型对能否顺利完成施工及施工成本是否超预算起决定性作用。

3. 施工对策：

（1）安全管理对策

设置专用的钢结构水平通道和垂直通道，在桁架上下弦杆设置贯通生命线，高空单元形成后及时在下弦平面内满铺安全平网，不留死角，确保钢结构施工安全。施工时避免上下交叉作业，并派专人监督。钢结构施工过程中需注意防火保护措施，配备接火斗、灭火器、监火人。

（2）质量管理对策

1. 运用TEKLA技术，建立整个屋盖的三维实体模型，根据运输条件和现场吊装的实际情况，将构件进行分段、分解，利用TEKLA技术自动导出加工图指导工人制作，采用6轴数控相贯线切割机进行圆管的下料，充分保证制作质量和精度。

2. 现场施工尽量在地面拼装成片状单元桁架后再进行吊装，拼装过程中预先留设焊接收缩余量，控制成型后的单元尺寸偏差。

3. 利用TEKLA模型，直接测出每榀桁架吊装单元就位时相对于工程原点的三维坐标，安装时利用全站仪测量、校核桁架端部圆管的中心坐标，保证安装精度。

4. 投入本工程的焊接人员心须经过专门的培训并具有合格的特种作业资格证，严禁无证操作，确保焊缝检测合格。

5. 设置专门负责焊接的技术人员，及时处理焊接过程中出现的问题。

6. 分清圆管相贯的主次关系，做好隐蔽焊缝的焊接工作，确保杆件传力可靠。

（3）施工方法

悬挑桁架安装过程中的荷载传递路径：通过临时支撑胎架传递至东塔构架层的混凝土梁柱上，从而再传递至东塔主体结构上，荷载传递路径安全可靠。

采用MIDAS结构软件对施工过程进行仿真分析和验算，为施工过程中临时支撑胎架、屋盖桁架结构、下部混凝土主体结构的安全提供技术保障。

（4）现场施工：

第一阶段：安装混凝土上方桁架结构，并形成整体结构。

第二阶段：从钢柱外向悬挑端安装部分悬挑，并形成整体结构单元。

第三阶段：从南往北安装剩余悬挑桁架结构（提前在东侧安装好临时支撑胎架）。

第四阶段：卸载并拆除安装过程中的临时支撑胎架。

混凝土结构施工完成并达到强度后，进行混凝土结构上方钢构件的安装，利用 225 吨履带吊塔式工况在距离地下室剪力墙边线3米外已硬化的混凝土地面上沿东西方向行走和站位，从南向北逐次完成悬挑桁架的安装。桁架拼装完成后，采用履带吊站位在硬化的混凝土上，大臂朝南从拼装场地上将桁架吊装起钩，起升高度大于就位高度后，履带吊从南顺时针转向朝北方向缓慢就位，过程中采用溜绳控制桁架方向，避免发生碰撞现象。

（5）支撑卸载

1. 卸载的前提

卸载是上部荷载由支撑体系受力向主体结构受力逐渐转变的过程。因此，卸载应当在所有结构安装焊接检查完成并无损检测合格后进行，这是卸载的前提条件。

2）卸载的思路及方法

西塔长悬挑屋盖悬挑段重量约 84 吨，桁架从西向东呈梭形状，通过仿真分析计算可知卸载后端部下挠值约为 60mm。为使受力状态由支撑体系受力平稳转变成主体结构自身受力，本次卸载采取“同步分级释放”原则进行。根据施工计算模拟确定卸载值为 60mm，通过火焰切割交替施工，并在卸载过程中做好观察监测工作。桁架端部总体下挠 60mm，卸载将分为 3 级卸载，每次卸载量分别为 25mm，25mm，10mm，每一级切割量分别为 25mm，25mm，25mm。根据现场施工情况，在 5 个支撑胎架上设置 5 套火焰切割工具，由 5 组操作人员同时在胎架顶部对胎帽按照预先标定的每级尺寸进行火焰切割，每完成每一次切割后稍作停顿，检查支撑体系受力情况及悬挑桁架形变状态，确保无异常后进行下一次切割卸载，直至卸载完成。

3）卸载施工测量控制

1. 由于卸载过程中不允许人员在桁架上进行站位操作，因此需要在卸载作业前，在5榀桁架悬挑端部上弦杆上贴反光片，以便卸载前、卸载中、卸载后的沉降变形观测。

2. 卸载前架设全站仪于东塔构架层指定位置，测量 5 榀桁架端部上弦杆相关三维坐标做好记录，作为原始值。每次卸载后将观测的坐标值与原始值、设计值进行对比，如数据出现异常应及时向项目技术人员反馈。

3. 当卸载完成后检查悬挑端部下弦杆是否与胎帽脱离，并做好卸载完成后的数据测量工作。

4. 结束语：

根据以上经验总结，作为施工技术人员，在面对超长钢结构悬挑施工时应充分注意以下方面：

提前进行严格的图纸会审工作，熟悉图纸后利用tekla进行建模，为吊装方案编制提供准确的杆件重量。

由于钢结构施工属于危险性较大的子分部工程，施工方法的选择首要保证施工过程安全和结构安全。根据结构类型可选择满堂支撑高空散装、地面拼装高空安装的方法，根据施工方法使用midas对施工过程进行仿真分析确保方案的安全性，安全性满足后对方案的经济性进行分析，选择更经济的方案。

参考文献：

[1]《钢结构施工质量验收标准》（GB50205-2020）；

[2]《钢结构施工规范》（GB50755-2012）；