大跨度钢结构屋面吊装施工技术

时间：2024-04-25

何鸿儒

中核四0四有限公司甘肃嘉峪关 735100

随着中国经济的迅速发展，建筑产业化迅速升级，钢结构成为建筑行业中崛起的新秀。钢结构工程项目迅速增加，特别是大吨位、大跨度钢结构的投入使用，使得钢结构单根大吨位构件吊装和钢结构整体吊装施工技术在钢结构施工中获得越来越广泛的应用。同时，吊装施工技术是应用最为广泛的一种钢结构施工技术，越来越多的吊装施工问题日益凸显出来。

1 大跨度钢结构的特点

钢结构是土木工程结构的后起之秀，许多大跨度的现代化空间结构都以钢结构为主体。与钢筋混凝土结构、砌体结构、木结构建筑不同，钢结构建筑通常由型钢、钢管、钢板等制成的钢梁，钢柱和钢桁架等构件组成，一些钢结构建筑还包含有钢绞线、钢丝绳等。钢结构一般采用焊缝、螺栓和铆钉连接。由于材质均匀、力学性质好、轻质高强、加工间便、施工速度快，钢材广泛应用于单层工业厂房、体育馆等大跨度结构中。钢结构的单层工业厂房通常由擦条、天窗、屋架、托架、柱、吊车梁、制动梁（桁架）、各种支撑及墙架等构件组成。这种结构的特点是：结构轻盈，外荷载主要由平面承重结构承担，纵向荷载由支撑承受和传递。常见的平面承重结构有横梁与柱刚接的门式钢架和横梁与柱交接的排架[1]。

钢网架结构是主要的空间结构形式之一，主要用作体育馆、展览馆、俱乐部、影剧院、食堂、会议室、候车厅、飞机库和车间等的屋盖结构。钢网架结构根据外形可以分为平板网架和曲面网架。通常情况下，平板网架简称为网架，曲面网架简称为网壳。网架结构具有三向受力的特点，工业化程度高、自重轻、稳定性好、外形美观的特点；而网壳结构具有通透性好、建筑空间大、用材省的优点。

2 大跨度钢结构屋面吊装方法选择

通过对前人施工经验的总结，根据各个构件吊装的先后顺序，可以分为以下三种吊装方法：

2.1 节间吊装法

起重机械从厂房的一端开往另一端，在一次开行中依次按顺序完成每一个节间的所有构件的吊装工作，即从头到尾一个节间一个节间的施工，先将第一个节间的柱子、柱间支撑、连续梁、吊车梁、走道板、钢托架、屋面梁（屋架）、擦条、天窗架、屋面板、墙面板等全部安装完毕，再进行相邻的下一个节间的施工，直到做完整个厂房的所有节间。

该施工方法的优点是：吊装完一个节间再吊装下一个节间，机械从头到尾开行完，整个厂房即施工完毕，机械开行路程短、施工空间大；吊装一个节间，校正一个节间，能及时发现构件的制作误差；吊装完的节间整体性好，有一定的抗风、抗震能力，不容易发生倾覆。

但是该施工方法同样存在着一些缺点：施工时需用起重能力大的机械完成所有构配件的吊装工作，如柱子、钢梁、擦条、屋面板等，一方面吊具、锁具更换频繁，准备工作复杂，另一方面起重机械使用效率不高，容易造成经济上的浪费；将所有的构件全部准备好并堆放在某一节间，一来不利于构配件的流水加工和施工，二来施工现场容易变得杂乱；最后，各构件的校正工作比较琐碎，容易混淆出错。所以，此方法适用于回转式桅杆进行吊装[2]。

2.2 分件吊装法

将不同类构件分批次吊装，一类构件全部吊装完后再进行下一类构件的吊装；例如，起重机第一遍开行的时候将所有的预制柱全部吊装完毕，待柱子校正、灌浆固定后，再完成所有的柱间支撑吊装完毕，然后再完成所有吊车梁的吊装，最后再进行屋面梁的吊装，之后依次完成屋面擦条、屋面板等的吊装。

该方法的优点是：在一次开行中仅吊装一类构件，操作比较简单，校正比较方便，能满足预制柱固定需要的时间，施工效率高；在某一段时间内仅吊装某一类构件，便于合理安排构件的进场供应，方便管理。

该方法的缺点是：起重机需要开行数遍才能完成全部吊装工作，机械台班费比较高；施工中未完成结构不能形成一个稳固的整体，刚度差，抗倾覆能力差。

2.3 综合吊装法

主要从施工效率和未完成结构抗倾覆能力的角度考虑，将节间吊装法和分件吊装法结合使用。先将柱头以下部分的构件按分件吊装法吊装，即将柱子吊装、校正，待二次灌浆强度达到70%以后，再完成所有柱间支撑的吊装，然后再完成所有吊车梁的安装，之后再完成所有钢屋面梁的吊装。最后，用节间吊装法，逐节间地完成每个节间的擦条、天窗架、屋面板等所有屋面构件的安装。施工时最好使用两台起重能力不同的起重机，一台吊装重量大的预制柱、吊车梁、托梁、屋面梁、屋架等构件，一台吊装重量较小的柱间斜撑、走道板、地梁、墙梁等构件[3]。

该方法要求工程管理者具有一定的施工经验，才能合理规划施工步骤，组织安排施工流水，博采众长、扬长避短，既避免了节间吊装法施工繁琐的缺点又避免了分件吊装法开行路经常、结构整体性不好的缺点，一方面最大限度的发挥了起重机的效率，另一方面缩短了开行路线、缩短了工期，因此这种施工方法在生产实践中应用最为广泛。

3 屋面钢梁吊装施工

屋面梁吊装的施工步骤为：牛腿柱顶水平标高调整、屋面梁纵横轴线复测、钢梁弹线、溜绳绑扎、钢梁绑扎、起吊、就位、临时固定、校正、最后固定。同棍钢屋面梁吊装施工时从厂房的一端向另一端循序进行，同棍之间先吊装高的后吊装低的。正式吊装之前要进行试吊装，将钢梁吊至地面以上20cm处时停止上升，静置一会儿，观察钢丝绳和钢梁的变形，如果钢丝绳没有发生明显的断丝、拉长等情况，钢梁没有发生明显的弯曲、吊点处翼缘板没有发生明显的翘曲变形或裂缝，便可正式开始吊装。将屋面梁提升直至预安装支座以上20cm的高度处时停止上升，缓慢平移至支座正上方，平稳下降至支座处，就位安装。