摘  要：苏州科技学院新校区体育馆为61.6m大跨度管桁架钢结构，拼装工艺、相贯焊接节点复杂，焊接工程量大，质量要求高，在施工中采用地面拼装，整体吊装的施工方法，由于采取了科学、合理、可靠的技术和有效的质量控制，成功地施工了该项工程，满足了施工和设计要求。

关键词：大跨度；管桁架；地面拼装；整体吊装；双机抬吊质量控制

1     概述

1.1 工程概况

苏州科技学院新校区体育中心工程分为体育场、篮球馆以及训练场三部分。

篮球馆为79.2m×79.2m的正方形场馆，主桁架由10榀管桁架组成，次桁架由空间曲面管桁架组成，主桁架与次桁架正交。屋盖最高点标高22.22m。其中主桁架有7榀为整体大跨度单榀桁架，长度大约为61.6m，两端支撑于混凝土柱顶；2榀为单片边桁架，支撑于结构周边混凝土柱顶；最西侧为一榀悬挑空间三维桁架。主桁架最重一榀约为21.6t。

 
图1.1 篮球馆平面图和立面图

 
图1.2 篮球馆三维平面图(大跨度管桁架安装施工)

1.2 关键技术问题

1.2.1 本工程单榀桁架宽度大，重量重，桁架设计标高高，且现场两侧的看台已经完成施工，施工场地极为狭小，对吊装方法的选择及吊装工艺的要求非常高。

1.2.2 本工程主桁架、次桁架、支撑结构节点均为管材相贯节点，精度要求高，安装难度大，需对焊接工艺、高空桁架垂直度控制等技术问题进行研究，解决空间相贯曲面拼接的技术难点，确保制作加工和安装质量。

1.2.3 在制作、运输和安装的整个过程中，必须对不同工况的受力情况进行分析，以确保质量和安全。

1.2.4 为解决构运输问题，分解成小桁架片的构件需在现场重新总拼，必须解决总拼胎架的水平度，确保桁架在拼装时不发生变形。

为了更好的解决上述关键技术问题，我们主要从吊装方法的选择、吊装前准备及吊装阶段质量控制要点等几个方面进行分析。

2     吊装方法的选择

针对该工程钢结构跨度大、自重大、高度高等特点并结合施工场地情况，我司结合以往类似工程的施工经验和国内大跨度钢结构安装施工的工程实例，进行了多方案的比较分析；目前国内大跨度、大吨位钢构件的安装一般可采用高空散拼成形、整体吊装、整体提升及整体顶升、分段吊装高空拼接、高空滑移等方法，并可分为跨内吊装和跨外吊装。各种吊装方法的特点和优缺点比较如下表所示：

 表2.1 多种吊装方法对比

综合分析了该工程的具体情况，结合各种吊装方法的特点和优缺点，并考虑现有的机械设备情况、施工工期等要求，我司确定了地面总拼再整体吊装的施工方案，即将主桁架在事先制作好的胎架上总拼成整体，再采用双机台吊将管桁架吊装至设计位置，最后完成次桁架及辅助结构的安装。

3     吊装前准备

3.1 桁架拼装

由于本工程单榀管桁架长度达到61.6m，主桁架高3.6m，处于运输方便的考虑，加工时将单榀管桁架截成6小段桁架片，运至现场后在焊接成整榀桁架，因此必须在拼装前搭焊接平台。焊接平台由多组“马凳”组成，“马凳”选用16号槽钢焊接而成,高度1m，长度4.5m，如图•3.1所示。

图3.1 马凳示意图(大跨度管桁架安装施工)

拼装时在现场靠结构端，选取一块4.5m×30m场地，并平整垫实，作为拼装平台的场地，然后将马凳依次放置在地坪上。桁架采用卧拼的方法在胎架上总拼。为使桁架不产生弯曲变形，胎架的水平度就成了关键。因此马凳放置就位后马上抄平，用水准仪监测马凳表面是否在同一水平上，发现局部有沉降时及时调整标高，确保每一个马凳在同一标高上。同时当桁架放上胎架后用水准仪监测马凳沉降是否均匀，及时调整桁架每一处接缝处的标高，确保每段桁架的水平度。

3.2 桁架焊接

主桁架的焊接是该阶段第二个关键环节，总长61.6m的桁架分为6段，在上、下弦杆上共计有10处焊缝，再加上腹杆焊缝等，焊接工作量非常大，且所有桁架对接缝均为一级焊缝，焊接工艺要求较高。焊接前，我司工程技术科会同工程管理科专门编制了专项焊接方案，并对每一名操作工人进行技术交底，确保每一名工人都能熟练掌握焊接工艺。

在焊接过程中，制定了以下注意点：

3.2.1 由工程科进行焊接工艺评定，并制定相应的焊接工艺评定报告并报第三方评审。

3.2.2 严抓对焊接过程的检查。检查内容应包括：母材及焊材种类、焊接位置、焊工接顺序、焊缝质量等。

3.2.3 严格把住接头装配质量关。接头的装配质量包括：坡口质量，根部间隙，对口错边量等几个方面。

3.2.4 当焊接表面潮湿、有油污，焊接环境温度过大或焊接部位受风、雨、雪直接侵袭时，都无法保证焊出高质量的焊缝，因此焊接确保母材干燥，避免在天气恶劣的情况下进行焊接作业。

3.2.5 焊接过程中为减少焊接应力，防止产生焊接裂纹，严格按照标准规定要求对焊接部位进行预热，在整个焊接过程中随时加热以保证焊缝道间温度并一次焊完一条焊缝，在焊接完成后及时按标准要求进行后热。

3.2.6 焊接过程中我司严格按照专项焊接方案中规定的焊接顺序进行，即先焊主弦杆管与管之间的对接焊缝；再焊斜腹杆与主弦杆的相贯焊缝、腹杆与腹杆的对接焊缝；焊完一条后再转入另一条焊接，避免同一管子的两条焊缝同时焊接；防止扭曲变形，焊接时由中间往两边对称焊接。

3.2.7 做好焊后处理工作，由专人检查焊缝成型情况和焊缝探伤自检。

经过我司卓有成效的工作，最后主桁架全部焊缝探伤100%合格，满足设计和规范要求。

3.3 预埋件复验

正式吊装前的第三个工作是复核预埋件，对照轴线和定位标高，对每一个预埋螺栓进行了详细的复验，及时做好书面记录，确保轴线偏差±5ｍｍ以内；标高偏差在±3ｍｍ以内。为方便复核桁架垂直度，在每一块预埋板上均画出轴线作为将来调整桁架的参照线。

4     桁架吊装

考虑到现场施工场地有限，东西侧距离即2-4—2-9轴仅37m，南北侧有效距离即2-B—2-K轴仅58.6m，且东西两侧看台已经施工完毕，这些客观情况均对桁架的吊装带来了极大的影响。因此吊装前，我司技术科及项目部多次在现场召开现场技术攻关会议，修改吊装方案，并组织专家对吊装方案进行论证，确保整个吊装过程都按照方案中的吊装顺序进行。

吊装时，用2台130t吊车按照吊装方案的施工顺序进行主桁架吊装，就位后即用柱脚螺母将桁架固定，但不拧紧，紧接着用经纬仪对照预埋板上的轴线初步调直桁架，调整桁架后即在桁架两侧各设置3道揽风绳固定。然后进行第二榀主桁架的吊装并用揽风固定。接下来开始次桁架的安装和附属结构的吊装。两榀桁架形成体系后即用经纬仪测量校正桁架的垂直度。以此类推，完成下面几榀管桁架的吊装及次桁架和附属结构的吊装。

图4.1 桁架吊装示意图(大跨度管桁架安装施工)

在整个吊装过程中，有3个控制因素需要特别注意：双机抬吊中吊点的选择、双机抬吊同步控制、管桁架垂直度控制。

4.1 双机抬吊中吊点的选择

吊点的选择直接关系到吊装的安全和效率，在吊装前我司用MIDAS有限元软件分析了双机抬吊过程中的受力情况，认为吊点设置于2-C轴与2-D轴之间的节点和2-G轴与2-H轴之间的节点时，吊装过程中桁架的整体受力最为合理、安全。

桁架吊点示意图如下：

计算中取1.4倍自重系数，结果均满足规范要求。

双机抬吊中的桁架的下挠（最大处为3.3mm）

双机抬吊中的桁架杆件应力比（最大为0.22）

图4.2 吊点计算图(大跨度管桁架安装施工)

4.2 双机抬吊同步控制

吊装过程中我司采用了双机抬吊，有效解决了现场施工场地有限，单部吊车吊装不能很好完成吊装的难题。但是双机抬吊必须解决两台吊机同步性的问题，为了更好的完成吊装，我司在技术和安全两个方面对双机抬吊均采取了保证措施。

4.2.1 技术保证措施

吊装前项目部技术负责人对两台吊车司机、起重工及信号指挥人员均进行了详细的技术交底和安全交底，明确桁架的重量以及运行的路线。要求严格按照交底内容进行吊装。

抬吊前对设备进行了严格的检查，如钢丝绳等，计算钢绳是否能满足吊装需要。

抬吊过程中由信号员负责掌握运行方向，统一指挥协调两车的动作。抬吊作业中吊车的司机具备良好的操作经验，严格服从信号员的指挥，按照规章及交底内容操作。

4.2.2 安全保证措施

起吊过程中，时刻保持钢丝绳垂直，起钩前先将绳绷紧，原地观察，桁架在离地面0.5米左右时停住，确定制动、吊点、吊具等没问题时再继续进行操作。现场信号指挥员对行走过程中的同步情况进行检查，发现问题及时与对方和下方的司机沟通。

严格控制吊车的行走速度和吊装速度，在两侧行驶道路上设置标线，并在操作中进行核对，以保证两侧吊机行驶速度均匀一致。在上部高空位置同样设置了标线，要求每行走1m即检查复核1次，发现不同步即进行调整，防止偏差累积造成同步调整困难。

4.3、管桁架垂直度控制

每榀主桁架吊装就位后马上用经纬仪等仪器对照预埋件上轴线及桁架上轴线进行控制，当两根轴线重合再拧紧柱脚螺母，当两榀桁架或多榀桁架形成体系后利用高程控制点，采用悬吊钢尺传递高程的方式把高程从控制点传递到柱脚混凝土梁上，并做好相应的标记，用经纬仪和水准仪对轴线和标高再次复核桁架的标高和轴线见图4.3。

为确保桁架安装精度和质量，必须控制桁架二个方面的精度，平面位置相对精度（轴线）、立面的相对标高精度。根据深化图纸把桁架平面节点标高、横向位移、径向位移对照轴线控制线刻在柱脚混凝梁上，次桁架定位后，再次检查各个节点处的标高和轴线偏差方可施焊。所有数据均形成书面记录，作为控制管桁架轴线间累计误差的依据。

5     体 会

经过3个多月的奋战，苏州科技学院体育中心篮球馆工程胜利竣工，该项目的顺利实施为以后类似工程提供了参考方法，同时也为公司取得了可观的经济和社会效益。在该工程实施过程中我深深体会到施工过程，施工方案及其选择非常重要，制定科学、合理的施工方案，必须要结合施工现场实际，做到有针对性。有了技术上的保驾护航，再加上科学管理，团队合作，才能使工程高质优效的进行。

参考文献

[1]《钢结构工程施工质量验收规范》GB-50205

[2]《建筑钢结构焊接技术规程》JCJ81