摘要：文章主要介紹江蘇省泰州博物館懸挑鋼桁架梁的安裝施工工藝，重點(diǎn)在于大跨度桁架懸挑結(jié)構(gòu)借助臨時(shí)支撐胎架的定位和卸載，保證施工安裝精度和現(xiàn)場(chǎng)焊接的變形控制。
      關(guān)鍵詞：懸挑大  臨時(shí)支撐胎架  卸載
      1、工程概況
      泰州博物館位于江蘇泰州市文化中心，東臨鼓樓南路，南臨圖書(shū)館，西臨藝術(shù)廣場(chǎng)，北臨規(guī)劃展覽館，詳見(jiàn)圖1。建筑面積22251平方米；結(jié)構(gòu)層次分為：地下一層和地上四層的框剪結(jié)構(gòu)；主體鋼結(jié)構(gòu)件約為1110噸，鋼柱為十字柱和H型柱總體重量約321噸，鋼桁架及鋼梁約789噸；東側(cè)懸挑主桁架共4榀，最大桁架懸挑長(zhǎng)度18米，西側(cè)懸挑主桁架共5榀，每榀桁架長(zhǎng)約18米；屋面采光頂主桁架7榀，每榀長(zhǎng)度約為13.5米。此工程由中國(guó)建筑北京設(shè)計(jì)研究院設(shè)計(jì)，主體結(jié)構(gòu)為型鋼混凝土結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)頂?shù)蕉咏Y(jié)構(gòu)有17根鋼柱，在二層以增加鋼柱數(shù)量達(dá)到25根。西側(cè)四層至屋面有兩層懸挑桁架中心高度為6.95米，桁架懸挑長(zhǎng)度為18米。東側(cè)二層開(kāi)始有三層外懸挑桁架，三層桁架高度為13.8米，最大懸挑長(zhǎng)度為18米。鋼柱構(gòu)件單重比較重，最大截面鋼柱每米重量約為800kg，懸挑鋼梁截面比較大最大規(guī)格為H1150*570*34*34，每米重量約為593kg/m。
 

 
圖1 泰州博物館效果圖
 

2、工程重點(diǎn)及難點(diǎn)分析
      （1）本工程重點(diǎn)鋼構(gòu)件制作精度要求比較高，焊接量比較大，焊縫等級(jí)要求比較高，節(jié)點(diǎn)位置比復(fù)雜，組裝比較困難。
      （2）鋼柱及懸挑鋼梁截面積比重比較大，單根構(gòu)件重量比較大，現(xiàn)場(chǎng)塔吊不能滿足吊裝要求，必須采用大型吊裝機(jī)械進(jìn)行場(chǎng)施工，由于現(xiàn)場(chǎng)周?chē)ㄖ瑫r(shí)施工，施工道路受限，構(gòu)件及吊裝機(jī)械不能直接運(yùn)到施工區(qū)域，必須進(jìn)行回填滿足構(gòu)件運(yùn)輸及吊裝要求。
      （3）東、西兩側(cè)懸挑跨度比較大，最大懸挑長(zhǎng)度18米，單榀桁架重量比較大，最大單榀桁架重量約為38T，單榀桁吊裝比較困難，必須合理分段進(jìn)行吊裝，安裝精度要求比較高，懸挑桁架下?lián)隙瓤刂票容^困難。
      （4）四層以上鋼梁型號(hào)規(guī)格比較大，現(xiàn)場(chǎng)塔吊不能滿足吊裝要求，必須進(jìn)行利用自制吊裝安裝，安裝難度比較大。
      （5）本工程與土建單位交叉作業(yè)同時(shí)進(jìn)行，安裝工藝及工序比較復(fù)雜，必須混凝土強(qiáng)度達(dá)到一定等級(jí)要求時(shí)，我鋼構(gòu)件方能進(jìn)行安裝，須配合工作比較多。
      主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
      型鋼柱主要節(jié)點(diǎn)模型（見(jiàn)圖2）：

 
 

圖2  泰州博物館 主要節(jié)點(diǎn)模型圖

懸挑部分鋼結(jié)構(gòu)整體模型：
      A東懸挑部分（見(jiàn)圖3）：
 

圖3   泰州博物館東懸挑部分模型圖
 

B西懸挑部分（見(jiàn)圖4）：
 

圖4   泰州博物館西懸挑部分模型圖

3、施工方法
      3.1 東側(cè)、西側(cè)懸挑桁架安裝：
      東、西兩側(cè)懸挑桁架安裝，在混凝土主體結(jié)構(gòu)澆注完畢并強(qiáng)度達(dá)到100%時(shí)，東西兩側(cè)懸挑桁架同時(shí)進(jìn)行安裝。
      西側(cè)懸挑桁架安裝思路（見(jiàn)圖5）：
      懸挑桁架地面組裝      根據(jù)吊裝圖進(jìn)行桁架分段      安裝支撐架格構(gòu)柱設(shè)立      內(nèi)側(cè)與鋼柱相連接桁架安裝      桁架間鋼梁安裝      外側(cè)桁架安裝      桁架間鋼梁安裝      組裝焊接完畢與東側(cè)懸挑桁架同時(shí)卸載
 

圖5  泰州博物館西側(cè)懸挑桁架支撐架

東側(cè)懸挑桁架安裝思路（見(jiàn)圖6）：
      懸挑桁架地面組裝      根據(jù)吊裝圖進(jìn)行桁架分段      安裝支撐架格構(gòu)柱設(shè)立      二三層懸挑桁架安裝      桁架間鋼梁安裝      四層桁架及腹桿安裝      桁間鋼梁進(jìn)行安裝      組裝焊接完畢與西側(cè)懸挑桁架同時(shí)卸載
支撐格構(gòu)架設(shè)立（見(jiàn)圖7）
      根椐桁架支撐點(diǎn)的位置進(jìn)行放線定位，格構(gòu)柱支撐點(diǎn)平面圖（見(jiàn)圖8）：
 

圖6   泰州博物館東側(cè)懸挑桁架支撐架

 
圖7   泰州博物館支撐架示意圖


 圖8   格構(gòu)柱及攬風(fēng)繩柱腳圖

根據(jù)懸挑桁架的位置考慮施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況及運(yùn)輸要求，在工廠內(nèi)對(duì)桁架分段制作，現(xiàn)場(chǎng)分段拼裝、吊裝。現(xiàn)選取典型吊裝單元進(jìn)行吊裝演示：
      3.2 西側(cè)懸挑桁架分段吊裝：
      西側(cè)懸挑桁架分段后最大重量約為16.1T，吊裝采用130T汽車(chē)吊進(jìn)行吊裝
      桁架吊裝鋼絲繩選擇
 

圖9   泰州博物館桁架吊裝示意圖
 

圖10   受力簡(jiǎn)圖
 

最大桁架重量16.1T，用兩根鋼絲繩進(jìn)行起吊，F(xiàn)=G=16.1T
      F1=F/（2cos30）=161000/(2*0.866)=92956N
      鋼絲繩選型號(hào)為6×37+1，鋼絲繩抗拉強(qiáng)度為1770N/mm2
      P破=0.3×d2×σ    P破/k=P許  吊裝用鋼絲繩安全系數(shù)K取值為8。
      P許=92956=0.3×d2×σ/k    
      d=37.4mm,鋼絲繩取值d=38mm，滿足吊裝要求。

3.3 桁架吊裝步驟
      第一步：HJ-1-1、HJ-2-1、HJ-1A-1、HJ-2A-1桁架進(jìn)行吊裝（見(jiàn)圖11）
 

圖11 泰州博物館桁架進(jìn)行吊裝
 

第二步：HJ-1-1、HJ-2-1、HJ-1A-1、HJ-2A-1斜撐腹桿安裝（見(jiàn)圖12）
 

圖12 斜撐腹桿安裝
 

第三步：HJ-1-1、HJ-2-1、HJ-1A-1、HJ-2A-1桁間鋼梁安裝（見(jiàn)圖13）
 

圖13 泰州博物館桁間鋼梁安裝
 

第四步：HJ-1-2、HJ--2、HJ-1A-2、HJ-2A-2桁架進(jìn)行吊裝（見(jiàn)圖14）
 

圖14 桁架進(jìn)行吊裝
 

第五步：HJ-1-2、HJ-2-2、HJ-1A-2、HJ-2A-2斜撐腹桿安裝（見(jiàn)圖15）
 

圖15 泰州博物館斜撐腹桿安裝
 

第六步：HJ-1-2、HJ-2-2、HJ-1A-2、HJ-2A-2桁架間鋼梁安裝（見(jiàn)圖16）

 
圖16 桁架間鋼梁安裝
 

第七步：HJ-3安裝及外側(cè)相連鋼梁安裝（見(jiàn)圖17）
 

圖17泰州博物館 HJ-3安裝及外側(cè)相連鋼梁安裝

      全部安裝就位后，進(jìn)行對(duì)稱焊接，應(yīng)以偶數(shù)位焊接工人對(duì)稱進(jìn)行，焊接時(shí)應(yīng)由內(nèi)向外，順時(shí)針進(jìn)行，保證焊接應(yīng)力的釋放。全部焊接完成后，經(jīng)檢測(cè)合格后，進(jìn)行卸載。

3.4 支撐卸載:
      東、西兩側(cè)懸挑桁架整體安裝完畢后，兩側(cè)同時(shí)進(jìn)行卸載，卸載次序：首先卸載次要支撐格構(gòu)柱，再次進(jìn)行卸載重要支撐格構(gòu)柱。HJ-1，HJ-1A、HJ-2、HJ-2A、HJ-4、HJ-5外側(cè)支撐格構(gòu)柱為主要支撐，其余支撐為次要支撐格構(gòu)柱。
      桁架卸載步驟： 
      第一步：次要支撐卸載（此卸載以西側(cè)為例）（見(jiàn)圖18）
 

圖18   泰州博物館西側(cè)次要支撐格構(gòu)柱卸載立面圖
 

西側(cè)次要支撐在卸載時(shí)，四根支撐同時(shí)按10mm的層次進(jìn)行調(diào)節(jié)區(qū)割除，同時(shí)觀察桁架下弦變化情況，在沒(méi)異常情況發(fā)生后再次進(jìn)行割除下一個(gè)層次，直至支撐柱與桁架下弦脫離。（見(jiàn)圖19）
 

圖19   泰州博物館次要支撐脫離桁架下弦立面圖
 

第二步：次要支撐拆除（見(jiàn)圖20）
 

圖20  次要支撐拆除后方面圖
 

第三步：主要支撐卸載
      所有次要支撐卸載完畢后進(jìn)行卸載主要支撐格構(gòu)柱，拆除方法與次要支撐格構(gòu)柱方法相同，在主要支撐拆除過(guò)程中進(jìn)行測(cè)量桁架下?lián)隙?，發(fā)現(xiàn)異常急時(shí)停止。（見(jiàn)圖21）
 

圖21  泰州博物館主要支撐卸載圖
 

卸載完畢后進(jìn)行主支撐格構(gòu)柱移除，卸載完畢。
      至此，本工程鋼結(jié)構(gòu)安裝全部結(jié)束，經(jīng)過(guò)無(wú)損檢測(cè)，應(yīng)力測(cè)定及基礎(chǔ)沉降和桁架繞度觀測(cè)均符合設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。

4、結(jié)束語(yǔ)：
      因篇幅有限，未對(duì)全部施工過(guò)程進(jìn)行敘述，本文僅對(duì)大跨度懸挑桁架的安裝過(guò)程進(jìn)行簡(jiǎn)單描述。從本文可以看出大跨度懸挑桁架的施工應(yīng)根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況科學(xué)、合理的選擇施工方法，在有可能的情況下架設(shè)支撐點(diǎn)，使懸挑桁架兩端受力平衡，保證施工安全。

參 考 文 獻(xiàn)
      [1] 董石麟,羅堯治,趙陽(yáng):新型空間結(jié)構(gòu)[J].人民交通出版社,2006(34):31-34.
      [2] 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范,GB50017-2003.
      [3] 王秀麗.大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)分析與概念設(shè)計(jì)[J].機(jī)械工業(yè)出版社, 2001, 30(5):70-85.
      [4] 孫建琴.大跨度空間結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[J].科學(xué)出版社,2009（2）：75-80.

作者簡(jiǎn)介：何海（1978-），浙江中南建設(shè)集團(tuán)鋼結(jié)構(gòu)有限公司銷(xiāo)售副總，工程師
      聯(lián)系地址：杭州市濱江區(qū)長(zhǎng)河街道（310052）