摘要：本文主要针对大跨度桁架施工技术应用展开研究分析，通过结合具体的工程实例，重点阐述了大跨度空腹桁架工程的施工重难点及施工方法，并提出了相关施工质量安全的保证措施，以期为有关方面提供参考借鉴。
关键词:大跨度桁架；施工；措施；应用
如今建筑行业发展迅速，其中大跨度桁架结构因其所具有的独特优势，广泛应用于我国的大型建筑工程项目中。但因大跨度桁架结构在施工过程中存在着相关施工难题，为使其发挥出更大的作用，相关人员应对其施工工程应用进行深入研究，采取科学有效的施工方案，让大跨度钢桁架结构更好的应用于当下国内的建筑行业中来。
1 工程概况
某建筑项目工程地上11层，地下2层，总建筑面积约为51878.4m2，建筑总高度47.7m。桁架高度24m，跨度26.2m为6层复合巨型型钢桁架结构。
本工程结构形式为4个核心筒(框架结构)位于建筑四个角，地上1～3层整体混凝土框架，4～5层独立核心筒结构，6层至屋顶层为由空腹桁架构成的上部连接体结构。结构模型如图1所示。
图1 建筑结构模型
2 空腹桁架施工重难点及对策
(1)空腹钢桁架施工重难点:①高强螺栓连接节点多，螺栓使用量大，对加工及安装精度要求高；②核心筒之间的桁架需要在二层楼面搭设支撑胎架；③混凝土结构坡屋顶上立胎架。
(2)空腹钢桁架施工对策:①桁架钢梁对接处，腹板及翼缘板的连接板螺栓孔，根据安装后钢梁位置，现场钻孔；②连接体结构跨度26m，钢梁分两段在胎架上拼装连接；计算混凝土结构受力情况，局部进行加固。
3 施工方法
3.1 总体施工顺序
钢结构由下至上逐节安装，先安装核心筒钢柱，核心筒混凝土结构达到设计要求强度后进行上段钢柱安装；两侧核心筒6～8层施工完成并达到强度后进行空腹桁架安装，空腹桁架采取楼面立胎架，高空组装。
钢结构安装顺序如下:4层以下4个核心筒钢柱安装完→核心筒4层混凝土浇筑完成→核心筒钢柱及空腹桁架6～8层安装→支撑胎架拆除→空腹桁架11层及屋面层安装→屋顶桁架结构安装。
3.2 空腹桁架吊装及施工
3.2.1 空腹桁架布置及节点构造(见图2)
图2 空腹桁架布置图及节点构造图
3.2.2 空腹桁架分段及起拱
空腹桁架施工方案:空腹桁架采取高空拼装，即:下3层(6～8层)按整体拼装单元，跨中在裙楼顶设置临时胎架，在楼面钢筋混凝土施工前卸载临时胎架；上部桁架结构以下3层桁架结构为安装基础，高空拼装。
(1)桁架分段。桁架的弦杆根据胎架设置的有利位置及塔吊起重量能力分为两段进行吊装，分段位置以A轴线上桁架为例，如图3所示。
图3 桁架分段及起拱图
(2)桁架起拱。根据设计要求，6～11层桁架起拱值为3/1000，屋顶层桁架起拱值为1/1000。本次起拱选取三点折线起拱，其中跨中起拱量为78mm。
3.2.3 空腹桁架施工
(1)胎架安装。空腹桁架共有13榀，每榀桁架下方设置一胎架，胎架立于裙楼楼顶部。经验算为保证胎架下方混凝土结构能够承受胎架荷载，胎架柱底位于混凝土柱顶上。胎架底部与混凝土柱中预埋件焊接，上部四周拉设揽风绳固定，揽风底部与预埋在混凝土中钢筋连接。
(2)钢梁吊装。单体核心筒之间空腹桁架分布在四个区域，结构形式、钢梁规格及跨度均相同，以其中一个区域对施工流程做说明。钢梁吊装顺序:第一步，设置桁架拼装胎架，分段安装桁架F6层下弦杆；第二步，桁架F6层下弦杆对接；第三步，安装F6层中间2根弦杆之间的主梁；第四步，再安装F6层两侧弦杆之间的主梁及所有次梁；第五步，安装F6～F7之间的竖腹杆、F7层弦杆至F8层弦杆及各层弦杆之间的钢梁，形成空间整体桁架结构，然后进行临时胎架卸载；第六步，安装F8～F9层之间的竖腹杆、F9层弦杆至F12层弦杆及各层弦杆之间的钢梁，完成空腹桁架结构钢结构安装，浇筑各层楼面混凝土。
(3)注意事项。根据设计总说明要求，连接体钢结构组合楼板混凝土需在所有钢结构桁架安装结束后进行浇筑。空腹桁架卸载前，不应进行楼层板混凝土浇筑。每层空腹桁架施工需要等到该层核心筒混凝土强度达到设计值80%。
3.2.4 空腹桁架卸载
(1)空腹桁架卸载条件。当空腹桁架施工满足如下要求后方可进行卸载:①6～8层桁架形成后，楼面(6～8层核心筒之间连接体)混凝土尚未浇筑；②核心筒6～8层施工完成并达到设计要求的卸载时混凝土强度要求；③6～8层的桁架结构安装完成，所有节点连接完毕，进行全面检查确认，并经验收合格后进行。
(2)空腹桁架卸载步骤。根据对桁架3层施工完成、5层施工完成和空腹桁架整体完成三种工况进行计算分析，桁架在卸载后的结构变形最大值为11.2mm，因此确定在桁架6～8层形成后进行临时胎架卸载。
空腹桁架共分为四个独立的单元，各单元卸载独立进行。每个单元具备上述卸载条件可以卸载。
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经过计算分析，胎架最大卸载量为11.2mm，卸载量较小，因此采用桁架下弦杆支撑胎架支撑处托板的千斤顶进行卸载。每次卸载3～5mm，直至桁架下弦杆与胎架脱离，完成卸载。
3.2.5 胎架稳定保证措施
为保证现场胎架支撑稳定性，采取以下措施:①胎架顶部拉设揽风绳；②在胎架四个方向上设置揽风绳；③胎架下方设置埋件，胎架底部与埋件围焊。
3.2.6 胎架安装及使用过程中对混凝土强度的要求
楼面混凝土强度达到设计值70%方可进行支撑胎架施工，达到80%以上方可进行胎架上部空腹桁架施工。
3.2.7 胎架的吊装、拆除及堆放
胎架的吊装及拆除使用塔吊吊装，其中圆管支撑胎架吊装同钢柱吊装，吊装步骤如下:第一步，利用“刀板”(胎架顶部支撑钢板)上开设的圆孔进行管撑的吊装；第二步，吊装调整就位，胎架底部与埋件的焊接，并拉设揽风，安装完成。
格构式胎架可利用胎架顶部转换梁捆绑吊装，胎架吊装调整就位后将胎架与下部埋件焊接，并拉设揽风。现场胎架临时堆放在指定的构件堆放场地。
3.3 钢梁施工及吊装
3.3.1 钢梁施工工艺
(1)空腹桁架上、下弦钢梁安装。空腹桁架上、下弦钢梁安装时，利用普通螺栓将钢梁连接，达到临时固定作用，钢梁固定后及时安装钢梁翼缘板连接板，初拧高强螺栓，并逐步用高强螺栓替换腹板位置普通螺栓，并拧紧。为避免腹板连接板与钢梁腹板高强螺栓孔产生较大偏移，钢梁最后对接接头采取连接板现场钻孔措施，如图4所示。
图4 钢梁连接板现场钻孔位置
(2)桁架弦杆之间的主梁安装。桁架弦杆之间主梁均为铰接连接，采用腹板双夹板连接。桁架弦杆5.之间主梁安装完成后进行次梁的安装，逐层安装。
(3)外悬挑钢梁安装。6～11层空腹桁架安装完成后进行悬挑钢梁的安装，钢梁利用倒链和端头安装螺栓临时固定，定位后依次进行上翼缘板连接板安装和下翼缘板连接板安装焊接。
3.3.3 钢梁吊装
钢梁现场吊装采用两点捆绑吊装。钢梁采用钢丝绳捆扎时须采用护角器作保护以防止钢丝绳割伤。经复核，除空腹桁架主梁，其余所有次梁及核心筒钢梁重量较小，吊装工况富余量较大。
4 保证措施
4.1 质量保证措施
(1)钢柱的安装精度控制措施。钢柱的安装精度控制直接影响到钢梁和桁架的安装精度，钢柱安装采取以下措施控制安装精度:钢柱安装利用临时连接耳板固定，四周拉设揽风及时调整钢柱位移，安装就位后将临时连接耳板焊接固定，以控制钢柱的位移。
(2)施工测量。根据工程特点，钢柱的平面测量和高程测量为施工测量的重点工作。首先建立钢结构安装测量控制方格网，钢结构安装测量经过基准线的设立，平面控制网的投测、闭合，柱顶轴线偏差值的测量以及柱顶标高的控制等一系列的测量准备，到钢柱吊装就位，最后进行钢结构校正。
①初校:初校主要工作包括钢柱就位中心线的控制、调整以及钢柱的就位尺寸；②重校:在某一施工区域框架形成后，应进行重校，对柱的垂直度偏差，梁的水平度偏差进行全面的调整，使柱的垂直度偏差和梁的水平度偏差达到规定标准；③焊后测量:在焊接达到验收标准以后,对焊接后的钢框架柱及梁进行全面的测量，编制单元柱(节柱)实测资料，确定下一节钢结构构件吊装的预控数据。
通过以上钢结构安装测量程序的运行，测量要求的贯彻、测量顺序的执行，使钢结构安装的质量自始至终都处于受控状态，以保证钢结构安装质量合格。
(3)钢结构施工测量注意事项。①注意混凝土收缩对中部控制点的影响，控制点需在混凝土28d龄期内复核；②焊缝收缩影响轴线间距和标高，从而影响垂直度和总高度，柱标高复测结果应及时返给加工厂，以便于对下节柱进行调整；③三级以上的大风天气，不宜进行投点；④采用多种方法检验钢柱的垂直度，防止仪器的系统误差影响；⑤经常检校仪器的各项技术指标，确保仪器处于正常工作状态下；⑥密切监视风力、焊接、沉降对钢结构垂直度的影响；⑦测出各钢柱顶面的标高，严格按规范控制柱顶标高，作好测量记录，并将测量结果及时返给钢结构加工厂。
4.2 主要安全保证措施
①钢柱吊装前安装好爬梯和作业平台；②部分钢梁安装及焊接使用可靠的悬挂吊篮进行并配双钩安全带，双钩安全带挂在可靠的主结构上，上下通道设置安全爬梯配防坠器；③中间连接体结构，每层平台梁上拉设生命线，以供作业时行走；④钢结构安装区域设置安全隔离警示区，禁止无关人员进入；⑤吊索具在使用前必须全面检查，不符合要求的吊索具禁止使用；⑥高空作业禁止抛掷物件；⑦焊接时必须有监火员、灭火器，焊前周围易燃物清除干净；⑧严格遵守起重吊装《十不吊》规定；⑨吊装前对钢丝绳和卸扣进行安全检查。
5 结语
总之，随着我国经济建设的不断发展，大跨度桁架结构工程将得到更多的应用机会。因此，为了保证大跨度桁架结构施工过程的安全及质量，在进行大跨度桁架结构施工前，施工人员必须根据结构体系、场地条件及吊装机械性能等因素，选择可行的安装工艺，严格按照施工要求进行施工，加强质量管理，保证工程项目的安全建设。
参考文献：
[1]宁国清.钢桁架支撑平台在高空大跨度独立结构施工中的应用[J].施工技术.2016(14).
[2]林宝文.探讨大跨度钢桁架施工稳定性分析[J].四川建材.2014(02).
论文作者:邱通
论文发表刊物:《防护工程》2017年第15期
论文发表时间:2017/10/17
标签：桁架论文; 钢梁论文; 结构论文; 钢结构论文; 混凝土论文; 测量论文; 螺栓论文; 《防护工程》2017年第15期论文;