室内体育馆大跨度屋盖双机抬吊技术研究

邹龙

摘要：本文以重庆某大学体育馆屋面钢结构工程为背景，对采用双机抬吊的大跨度钢管桁架屋盖吊装施工技术进行研究，主要介绍了工程概况、起重机械选型、屋盖双机抬吊施工工艺、屋盖拼装施工、双机抬吊注意事项，通过该项目将现场实践，大跨度钢管桁架屋盖采用双机抬吊技术能有效提高施工速率，避免采用大型其中机械的使用节约机械使用成本。

关键词：钢结构；大跨度；双机抬吊；屋架；钢管桁架

0引言

近年来，越来越多的建筑物采用钢结构尤其是大型公共建筑钢结构的使用率年年攀升，室内体育馆作为公共建筑因为其使用性质导致其对于高度空间的要求较高，因此此类建筑屋盖往往采用大跨度屋盖来提升使用空间，此类大跨度屋盖建筑若采用传统的混凝土结构各受力构件的截面尺寸会非常大，不管是在经济方面还是现场安全施工方面均不如钢结构屋盖。对于采用钢结构的大跨度屋盖根据不同现场施工条件，大跨度钢屋盖常采用的安装方法有高空散装法、整体提升法、累积滑移法、顶升法等，本项目钢结构屋盖采用高空散装法，对于大跨度主桁架的吊装采用双机抬吊技术进行现场施工[1-2]。

双机抬吊技术是采用两台起重性能相似的起重机械同时对同一构件进行起重吊装作业。采用双机抬吊技术可以避免采用大吨位单起重机械作业，对于经济型有较好的提升，且双机抬吊技术对于这种大跨度主桁架吊装施工尤为适用[3-4]。

1工程概况

该项目项目用地面积430365.99㎡，总建筑面积210760.12㎡，其中地上建筑面积186114.08㎡，地下建筑面积24646.04㎡。主要由1#楼中医教学组团、2#楼针灸推拿教学组团、3#中西医结合组团、4#中药组团、5#图书馆综合楼、6#行政综合楼、7#学术会议中心、8#体育馆、9#食堂、10#学生宿舍、11#学生宿舍、12#校门组成，均为单、多层公共建筑。

8#体育馆地上4层，地下局部1层，建筑面积11097.30m2，下部结构为焊接H型钢支撑柱，截面规格为为H1000×500×25×32，高23m，最大单件重量11t，共16根。上部为整体钢结构屋盖，两侧屋面为钢构架采用钢梁及钢柱焊接。屋盖钢结构形式为空间钢管桁架结构。其主桁架沿横轴布置，共10榀，跨度50m(长50.1m)，榀距8.1m；截面呈倒置三角形（对称截面），宽3.2m，高3.4~2.6m；上弦杆为2根φ219×12的钢管，下弦杆为φ273×14钢管，单榀最大重量约17.8t，安装高度18.5m。主桁架间采用圆管水平支撑连接。桁架构件材料为热轧无缝钢管，材质为Q355B。构件之间相贯线采用焊接连接。桁架上局部设置型钢马道。屋盖钢结构总体量约430t。如图1.1-1结构轴测图所示：

图1.1-1 结构轴测图

本工程体育馆屋盖主桁架采用三角管桁架结构，桁架为相贯面焊接连接。投影面积约为3652.3平方米，其中主桁架弦杆采用Ø219×12、Ø273×14、Ø168×6，腹杆采用Ø102×6、Ø133×8；次桁架弦杆采用Ø219×12、Ø273×14、Ø168×6，腹杆采用Ø102×6、Ø133×8，均为热轧无缝钢管。主桁架总共十榀，长度50.1米单榀最大重量17.8T.桁架端头截面总宽度3.42米，高度3.14米。如图1.1-2屋面桁架轴测图所示：

图1.1-2 屋面桁架轴测图

屋盖钢结构构件在专业加工厂制作。其中10榀主桁架拟在工厂分3段制作、整体拼装，现场在安装位置下方设置拼装场地，将3个节段拼焊为整榀后吊装。钢柱拟采用1台75t汽车吊吊装；主桁架采用2台75t汽车吊（31.8m臂长、支腿全伸工况）抬吊，从一端向另一端依次安装，主桁架两端临时固定，直至形成稳定的刚度单元；次桁架及支撑系统、马道等也拟采用75t汽车吊吊装；两侧屋面钢梁、钢柱采用塔吊吊装。在屋盖钢结构安装范围内无地下、架空管线，汽车吊站位于场馆内，不受外部构建筑物影响，站位处地面下部为岩石基础，进行了平整、压实处理。

2工程重难点

1）双机抬吊技术施工难度大。本工程钢屋面主桁架，长度50.1m，重量17.8T，采用双机抬吊进行安装，双机抬吊对指挥人员及驾驶人员的协调统一性要求比较高。双机抬吊宜选用同类型或性能相近的起重机械，负荷分配均匀，单机荷载不得超过额定起重量的80%，构件总重量不得高于两起重机额定起重量之和的75%，并要求指挥人员统一。抬吊时应先进行试抬，使操作者间相互配合，动作协调，起重机械各运转速度尽量一致。

2）倒三角桁架空中翻转难度高。本工程主桁架成倒三角的形式固定在结构预埋件上，主桁架从地面开始吊装时为正三角形进行吊装，在安装点位时进行翻转，将主桁架临时放置于混凝土梁上后，用登高曲臂车载人至桁架处重新更换绑扎位置，采用2台75吨吊车六点吊，大勾绑扎两个吊点上弦管，小勾绑扎下玄管，检查钢丝绳全部绑扎牢固后，两台吊车大小勾同时缓慢起吊，待桁架离开混凝土接触面20公分，小勾缓慢下降使之下玄管保持离混凝土接触面最低处，至此重复上述步骤使桁架旋转至90度。

3施工工艺流程

3.1工艺流程

施工准备→设置胎架→单榀桁架拼装→第一榀主桁架吊装→临时固定→第二榀主桁架吊装→次桁架安装...→第十榀主桁架吊装→次桁架安装

3.2施工方法

1、施工准备

对施工场地进行平整并对起重机械吊装位置地基承载力进行检测。

2、设置胎架

本工程中的桁架形式主要为三角形管桁架，桁架最大长度为50.1m，制作三角桁架拼装胎架4副。在安装位置下方沿桁架安装位置设置胎架用于单榀主桁架拼装。

3、单榀桁架拼装

拼装流程一：使用1台55t吊车将第桁架下弦杆安放到位。如图3.2-1下悬杆安放事宜图所示。

图3.2-1下悬杆安放事宜图

拼装流程二：一次使用25t吊车将第一段桁架、中间段桁架、第三段桁架放置在胎架上并安装到位。详图3.2-2主桁架拼装示意图。

图3.2-2主桁架拼装示意图

拼装流程三：完成单榀安装后，作探伤检查，并卸下胎膜成正三角形态放置于地面。

4、主桁架吊装及次桁架安装

主桁架吊装使用2台75t汽车吊吊装，桁架的安装从中间往两端延伸，以减少安装累积误差。

吊装流程一：桁架拼装好后呈正三角形放置地面，吊装吊点采用双车四点吊，吊点距端头第五个节点处，一根钢丝绳绑扎到单根上弦管件，一根绑扎下弦管件，检查钢丝绳绑扎牢固后使用2台75t汽车吊吊装桁架，桁架下方柱间距7米净空高度4.5米，起吊离地200mm时,静置10分钟。在缓慢起吊提升至安装高度混凝土平台圈梁上。桁架的安装从中间往两端延伸，以减少安装累积误差。采用双机抬吊进行安装，双机抬吊对指挥人员及驾驶人员的协调统一性要求比较高。双机抬吊宜选用同类型或性能相近的起重机械，负荷分配均匀，单机荷载不得超过额定起重量的80%，构件总重量不得高于两起重机额定起重量之和的75%，并要求指挥人员统一。抬吊时应先进行试抬，使操作者间相互配合，动作协调，起重机械各运转速度尽量一致。吊装详图3.2-3吊装示意图。

图3.2-3吊装示意图

吊装流程二：临时放置于混凝土梁上后，用登高曲臂车载人至桁架处重新更换绑扎位置，采用2台75吨吊车六点吊，大勾绑扎两个吊点上弦管，小勾绑扎下玄管，检查钢丝绳全部绑扎牢固后，两台吊车大小勾同时缓慢起吊，待桁架离开混凝土接触面20公分，小勾缓慢下降使之下玄管保持离混凝土接触面最低处，至此重复上述步骤使桁架旋转至90度。详图3.2-4桁架旋转示意图。吊装就位时用5T葫芦、布带吊、钢丝绳及钢管作临时固定。

图3.2-4桁架旋转示意图

吊装流程图三：第一榀桁架吊装完成后以同样方法吊装下一榀桁架，吊装就位后立即连接桁架之间的端头上弦杆。以曲臂车运送安装工人师傅安装，焊接。所有下弦杆端头在吊装就位后焊接一半,待桁架全部安装完成后再加焊,以消除安装桁架时产生的应力。完成两端桁架间上下弦杆、腹杆的连接，吊车即可松钩，进行下一榀桁架的吊装。详图3.2-5桁架连接示意图。桁架安装从中间往一端延伸，至最后两榀时，先安装最边一榀，吊装就位时用5T葫芦、布带吊、钢丝绳及钢管作临时固定，与吊装第一榀时相同。最后吊装距边第二榀，完成主桁架、次桁架安装后继续另一边桁架安装至完成。详图3.2-6最后两榀安装事宜图。

         

图3.2-5桁架连接示意图图                 3.2-6最后两榀安装事宜图

4结语

室内体育馆大跨度屋盖双机抬吊技术研究，提高了大跨度钢屋盖安装施工速度，减少大型起重机械的使用成本从而降低项目总体成本，并且室内体育馆大跨度屋盖双机抬吊技术成功应用于重庆某大学，为工程在规定工期内顺利实施提供了有力的技术支撑，可为后续同类工程提供技术参考。

参考文献

[1]姜弢,杨志英,衣振发等.细长桁架起重臂的双机抬吊拆除施工技术[J].建筑机械化,2024,45(01):39-42.

[2]王宇安,孙守吉,黄乐洋.某登录厅大跨度钢屋盖施工技术研究[J/OL].施工技术(中英文),1-8[2024-02-26].http://kns.cnki.net/kcms/detail/10.1768.TU.20240111.1635.020.html.

[3]谢聪繁,何成元.狭小空间环境下大跨度双层钢桁架安装技术[J].建筑结构,2023,53(S2):1912-1917.DOI:10.19701/j.jzjg.23S2127.

[4]王小辉,王蒙,钟鸣等.大跨度重型屋面桁架双机抬吊施工技术研究[C]//中国建筑金属结构协会.2023年全国建筑钢结构科技创新大会论文集.中冶(上海)钢结构科技有限公司;,2023:3.DOI:10.26914/c.cnkihy.2023.059387.