大跨度空腹钢桁架安装施工工法

大跨度空腹钢桁架安装施工工法1前言空腹钢桁架是在钢框架的基础上，通过取消框架中部分柱子来增大结构的使用空间，同时为了不增大各个构件的截面尺寸，在框架的隔层增设腹板柱（不设置斜腹柱）形成空腹桁架与钢框架组合的结构体系由于在钢框架中增设腹板柱形成空腹桁架结构，进一步增强了结构的水平刚度和竖向刚度，同时提高了结构的整体工作性能，进而实现了结构的大跨度目前国内酒店建筑、大型场馆及商业建筑在中庭T会设置较大跨度空间，功能为大厅、会议等，若采用传统的框架结构，空间上部的钢梁或者混凝土梁截面一般较大，影响结构的高度或者浪费资源，若采用实腹桁架则上层空间利用率以及门洞等受限较高，因此较常采用钢结构空腹桁架，比如目前在建的东南国际航运中心项目裙房钢结构（空腹桁架结构兼转换层钢构）长沙矿坑生态修复利用工程-五星级酒店工程裙房钢结构（利用空腹桁架形成长宽30m开阔空间）空腹钢桁架在安装过程中，往往因跨度大、安装过程中未注意起拱以及未形成桁架体系后而加载（如浇筑混凝土、堆放材料等）造成桁架下弦扰度较大，形成弧形楼面，影响结构的美观和安全性本工法通过分析桁架上下弦及腹杆在安装过程中的受力，合理设置支撑胎架，设定卸载方式以及时间，从而确保施工质量本工法突破了传统的框架逐层施工方法，采用Midas软件对大跨度空腹钢桁架受力分析，综合考虑空腹钢桁架自重及所承受分配的楼面恒荷载和活荷载等，计算出空腹桁架加工预起拱和安装起拱值，实现空腹桁架最优施工层数的比选；安装大跨度空腹钢桁架时设计一种高度可调节并重复利用的胎架该新型胎架可适用于不同类型的空腹式钢桁架安装，循环使用碗妙资源良费，践行绿色施I理以田匕Ml蟒酬臊港采用后置板形式施工，安装简单，焊接位置方便，节约了施工措施费，提高了施工质量定喷述，该工法的工艺合理技术燃也取得了显著都怫秘益和社绒益其翘姊的珊丽应用i糕惭已i到国内令蜘K平小挝程中揄一项发般利工法特点D1采用Midas软件对大跨度空腹钢桁架受力分析，综合考虑空腹钢桁架自重及所承受分配的楼面恒荷载和活荷载等，计算出空腹钢桁架加工预起拱及安装起拱值2E安装大跨度空腹钢桁架时设计一种高度可调节并可重复利用的胎架该种新型胎架可适用不同类型的空腹式钢桁架安装，循环使用可减少资源浪费，践行绿色施工理念2B根据两个不同项目施工现场实际情况制定一套通用型大跨度空腹钢桁架安装施工流程，指导大跨度空腹钢桁架现场施工，确保施工质量、安全适用范围超过常规运输尺寸（T般15m钢结构空腹桁架现场拼装整体吊装及原位安装法的施工工艺原理定施工次序进行模拟施工加载比算转换结构的内力与施工过程紧密相关一般施工过程中转换梁上部逐层施工，无法共同形成刚度，转换梁在此过程中主要受弯矩和剪力如转换梁与其上1层或多层一同形成刚度，形成一桶空腹桁架受力，转换梁作为桁架下弦则基本以拉弯受力为主，受力状况将明显改善42采用软件进行支撑架的设计并进行施工模拟施工工艺流程及操作要点施工工艺流程模拟施工加载比算施工工艺空腹桁架结构进行Midas软件建模，分别按照框架结构逐层施工、两层同时施工以及多层同时施工三种工况进行施工加载比算，确定最优（施工简便、经济最优）施工层数，降低施工难度胎架设计及施工施工工艺:构件分段一胎架位置确定一胎架受力分析一胎架结构及连接措施设计一安装胎架底部平台一安装胎架并与平台连接固定一安装钢梁支撑架一验收操作要点施工准备采用CAD和Midas软件对典型空腹桁架进行二维和三维建模，采用直观及可视的形式进行结构分析，并选择合理的安装方式，确定计算的方式以及计算参数，并以此作为现场施工的交底和参考施工模拟加载比算由于施工顺序和加载条件不同实际施工的建筑物的受力情况与建立整个模型后进行结构分析的分析结果是不同的导致产生这些误差的原因可大致分为两点

（1）对整个建筑物的模型同时施加荷载时，所施加的荷载会被传递到刚施工的上部楼层，这与实际施工条件不同，因此会产生误差

（2）在各施工阶段的荷载会导致竖向构件的不同收缩因此必须进行施工阶段的变形，指导现场施工，确保施工阶段的安全根据施工顺序，采用MIDAS/GEN进行施工阶段模拟分析，计算模型为单根桁架模型，按照施工步骤将结构构件、支座约束、荷载工况划分为若干个组，按照施工步骤进行施工阶段定义，程序按照控制数据进行分析在分析某一施工步骤时，程序将会冻结该施工步骤后期的所有构件及后期需要加载的荷载工况，仅允许该步骤之前完成的构件参与运算，例如第一步骤的计算模型，程序冻结了该步骤之后的所有构件，仅显示第一步骤完成的构件（钢柱及桁架下弦）参与运算的也只有钢柱桁架下弦，计算完成显示计算结果时，同样按照每一步骤完成情况进行显示计算过程采用考虑时间依从效果（累加模型）的方式进行分析，得到每一阶段完成状态下的结构内力和变形，在下一阶段程序会根据新的变形对模型进行调整，从而可以真实地模拟施工的动态过程

（1）工况一单根梁独立安装，安装完成后施工楼板，再施工上层结构，单根梁安装时考虑到自重较大，需分段安装，在下部设立支撑架，安装完成后拆除，然后进行加载

（2）工况二空腹桁架作为整体安装，首先安装下弦梁，并不拆除下部支撑架，在此基础上安装腹杆，再安装桁架上弦，安装完成后整体卸载，卸载后再进行楼面的施工以此类推，类似空腹桁架多高层分析，随着施工次序所含桁架梁以上楼层数的增加，桁架梁所受的弯矩、剪力包络值及所承担的上柱荷载明显减小，将有效降低梁截面尺寸，降低施工难度考虑到一个施工次序包含楼层数过多，将影响支撑周转，对支撑体系的承载力和刚度的设计要求也将提高综合考虑上述影响，钢结构一般定义两到三层作为一个施工段本工程中，空腹桁架共两层，因此作为整体进行施工施工胎架设计根据施工经验，一般采用格构式支撑架，形式为租赁和现场制作，因房建工程使用到支撑架量较少，且在室内安拆操作不方便，格构式支撑架租赁和现场制作均不经济，因此本项目拟发明一种双门式组合对掌架，采用两个门式槃且合而成单个门式架采用焊接轨，双门式槃且合采用螺栓峨，结构简单轻便，并按照常规支撑重量以及高度做到可循环利用支撑架在现场制作，并做防腐处理桁架下弦采用支撑架分段安装，最大重量为

8.53使用塔吊和汽车吊进行安装，支撑架截面20#工字钢、10#工字钢和L75角钢组成，高度为8m重量为

1.2to单个支撑架按照承重考虑L5倍系数，压力约为20to最大变形值为1mm满足要求524空腹桁架安装

（1）胎架测量放线定位根据下弦钢梁的分段，确定胎架支撑位置，一般位于钢梁分段处正中间，胎架与楼面或者地面连接处应在统一标高面上并采用螺丝固定，垂直度应符合要求

（2）下弦梁安装胎架安装完成后，在顶部设置钢梁安装就位措施，每个胎架布置两个10t千斤顶，千斤顶与胎架采用限位板焊接固定，根据计算形变值起拱，起拱高度为lOmmo钢柱与钢柱、钢柱与钢梁及钢梁之间对接采用连接耳板和连接板通过安装螺栓连接，连接板重复利用桁架为箱型截面时采用我公司发明专利《一种截面长细比相对较大的箱型钢梁对接节点的处理工艺》施工箱型梁对接采用侧面预留后置板，上下翼缘板设置双连接耳板并使用连接板连接固定，定位采用平焊和立焊焊接完成箱形钢梁的上下翼缘板和另二腹板后再采用立焊和横焊焊接后焊板，能合理的避免箱型钢梁安装出现仰焊情况而造成质量隐患或者缺陷，且安装方便，无需在侧面增加开孔螺栓连接板，得到较好的经济和工期效益在安装完成的基础上焊接接口并进行无损检测，与钢柱高强螺栓连接检测扭矩，检测合格后安装桁架腹杆，固定好并焊接后安装桁架上弦，上弦直接利用桁架腹杆作为支撑措施，先安装与钢柱连接的分段，最后在中部合拢，起拱高度同下弦梁，确保层高满足设计要求上弦成焊接并用脸岭格后，秫课进行整怫哦缶哦采用同步^^IW式每弊哦5mm直至桁架不再下沉，每级卸载完成后，注意观察桁架连接部位的焊缝以及整体变形值的监测整体卸载完成后，移除胎架，重复利用直至项目完工，最后作为标准胎架用于下个类似支撑项目钢结构安装完成后，对连接部位进行打磨除锈，涂装防腐油漆材料与设备主要施工用料表

6.1-1主要施工用料表

6.2主要施工机具表

6.2-1主要施工机具表7质量控制质量标准本工法除严格遵循以下标准和规范外，还应执行项目所在地行政主管部门和相关行业的文件及要求《钢结构高强度螺栓连接技术规程》JGJ82-20U《钢结构施工规范》GB50755-2012《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205-2001《钢结构焊接规范》GB50661-2011《工程测量规范》GB50026-2007质量控制措施支撑胎架安装稳定，不应有下沉、偏移现象，计算支撑胎架上部平台不应有较大变形；下弦梁安装起拱值与施工模拟计算挠度应一致，一般在深化设计阶段设计起拱并在制作厂内完成起拱预拼装，确保安装起拱位置沿梁中心两侧平稳过渡；桁架上弦在安装前，已安装下弦梁和腹杆需焊接完成并经无损检测合格；腹杆垂直度符合要求；桁架任意位置处净空高度一致，确保层高满足要求；焊缝符合设计和规范要求；高强螺栓施工摩擦面清理干净，扭矩值不得偏出规范要求；防腐油漆喷涂应均匀，完工的干膜厚度应用干膜测厚仪进行检测8安全措施安全标准本工法除严格遵循以下标准、规范和规程外，还应执行项目所在地行政主管部门和相关行业的文件及要求《施工现场临时用电安全技术规范》JGJ46-2005《建筑施工安全检查标准》JGJ59-2011《建筑机械使用安全技术规程》JGJ33-2012《建筑施工高处作业安全技术规范》JGJ80-91安全管理措施我公司将在安装各楼层钢柱、钢梁时在相应楼层施工区域设置临时警示区域，禁止无关人员进入钢构施工区域，预防物体坠落而引起物体打击；沿外框梁四周拉设两道安全绳预防施工人员临边高空坠落；沿主梁、次梁安装生命线，解决钢构安装人员沿梁行走及在附近作业时将安全带挂在生命线上防止高空作业时人员坠落；设置专用活动高空工具房，放置电焊机、气瓶、工具等采用集中放置、集中保管、集中吊装等方式物体坠落伤人；连接板在构件堆放现场事先与构件组装、每个连接板处所用高强螺栓事先用编织袋或纸盒装好并捆扎牢固，防止物体高空坠落；针对吊装过程中钢丝绳、导链、绳扣等可能引起安全事故的情况，我们在起重机具进场时，一是检查是否从正规厂家进货，是否有产品合格证、知名品牌，二是钢丝绳是否有断丝断股，是否生锈，是否应进行报废，要求每天上班前由专门的起重工进行检查，绳扣制昨是否起重规范要求，导链是否选用矢函制作厂家，出厂时是否有合格证，产品说明书等，使用过程中出现拉不动，应由专业人员进行修理；进行焊割作业时，应到总包处开动火证，施工前应检查周围环境是否有易燃易爆物品，氧气瓶与乙快瓶间距是否达到安全距离，是否采取防曝晒、防雷电、防雨措施，是否需要接火盆，施焊割过程中是否安排专人照看；钢柱安装、核心筒埋件安装过程中高空操作平台搭设是否牢固，钢梁安装时，是否安装有生命线，是否有吊蓝，是否系有安全带等；针对可能产生的违章操作，要求起重吊装作业时遵从“十不吊的原则”；施工现场必须有良好的夜间照明设施所有照明、临时性电源开关、配电盘，均应有防雨设施并应可靠接地和绝缘保护环保措施严格遵循《建筑施工现场环境与卫生标准》JGJ146-2004执行项目所在地行政主管部门和相关行业的文件及要求，制定并实施相应的文明管理制度和措施，最大限度的减少污染，降低自然资源消耗，营造环保、节能、绿色建筑并制定以下措施施工现场操作人员，每天必须做到工完场清，保持加工场所的清洁、整齐；所有废弃连接板连接板以及焊条头子等必须按要求堆放在指定位置，严禁乱丢乱扔；对噪声超标造成环境污染的机械施工，其作业时间限制在700~1200和1400〜2200；砂轮机、空压机等强噪音机械尽量安放在封闭的机械棚内或白天施工，选用低噪声的机械设备和施工工艺，减少施工对居民生活的影响；高空作业时，周围防护栏杆必须高出作业面2m并围护好，形成隔音屏，减少噪声对外的扩散工地周边及胎架上设置的大型罩式锢灯，随施工高度调整灯罩返光角度，保证强光不外射;现场严禁加热、融化、焚烧有毒有害物质如油漆及其他产生有毒气体的物质；严禁燃烧木方、模板、废安全网等物品做到工完场清，废弃物产生后，产生单位人员按分类要求放置到临时存放地或垃圾池里不得随意乱放乱丢10效益分析经济效益本工法在确保施工质量的同时大大加快施工进度，隐性成本减少，现以五星级酒店裙房宴会厅施工为例进行效益分析OJ正常条件下施工工期为60天，采用本工法施工三四层同时进行楼面施工，无需等待下层浇筑混凝土，可以缩短至45天，节约工期15天，固定成本节约2400元/天X15天=36000元02通过应用Midas软件建模技术，并指导现场施工，可节约支撑架、连接措施等实体材料的投入，逐桶施工完周转利用，提高了施工功效，减少劳动力投入

1、节约人工200元/工日义60天又12人/天-200元/工日X45天*8人/天=72000元

2、节约材料支撑架2000元/个X10个=200000元连接措施4吨义10000元/吨=40000元以上三项合计节约成本约

34.8万元社会效益本工法通过在矿坑生态修复利用工程--五星级酒店工程裙房宴会厅施工中应用，采用的Midas软件建模技术、施工模拟加载比算、空腹桁架整体施工支撑分级卸载技术及支撑架设计周转利用技术等一系列技术措施是成功的，解决了大跨度空腹桁架支撑措施费用高、挠度大等施工过程中大部分难题，减少了大跨度空腹桁架施工的难度，相比传统的施工方法，节约了支撑架、连接措施等实体材料的投入，提高了施工功效，节约了工期，质量更可靠，为今后广泛推广应用奠定了基础因此，具有显著的经济和社会效益环保效益本工法内容为钢结构空腹桁架安装，钢结构本身具备环保、节能且回收效率高等特点安装大跨度空腹钢桁架时设计一种高度可调节并重复利用的胎架，该新型胎架可适用于不同类型的空腹式钢桁架安装，循环使用可减少资源浪费，践行绿色施工理念，可重复使用，重复利用率和回收率达®100%对环境基本不造成污染，具有较好的环保效益11应用实例施工工法在矿坑生态修复利用工程--五星级酒店工程、东南国际航运中心项目等两个工程应用后，均证明质量优良、经济效益较好，分别为矿坑生态修复利用工程一•五星级酒店工程酒店地上二十三层，地下二层，总建筑面积63000肝，总高度98m屋面绝对标高+

150.00mo主要功能包括客房以及宴会厅、会议、餐饮娱乐等功能设施钢结构构件类型有十字型钢柱、箱型钢柱、圆管柱、箱型钢梁、H型钢梁等裙房地上4层，采用钢框架结构体系，采用空腹桁架实现宴会厅的大跨越，最大跨度30m最重桁架梁米重约为12本工程宴会厅空腹桁架施工过程中采用了大跨度空腹钢桁架施工技术，解决了大跨度空腹桁架支撑措施费用高、挠度大等施工过程中大部分难题，减少了大跨度空腹桁架施工的难度，相比传统的施工方法，节约了支撑架、连接措施等实体材料的投入，提高了施工功效，节约了工期，质量更可靠东南国际航运中心项目东南国际航运中心项目37#地块用地面积

53270.5nf总建筑面积263680而（不含避难层6075nV）其中地上建筑面积约185585nf地下建筑面积约78095m2由总高度

153.55m的A座塔楼及总高

87.95m的B座塔楼及裙房组成B楼中空腹架KFJ1〜KFJ17从4层到21层均有布置两端固定在框架柱匕竖向腹杆使用圆管（p500X30mm9600义30mm和（p700X30mm斜杆使用H400X400X24X30mm上下弦杆使用H800X450X24X30mm和H800X550义28X36mm采用大跨度空腹钢桁架施工技术进行施工模拟加载比算，确定最优施工层数，并对支撑架进行重复利用，取得了较好的经济和工期效益，提高了施工功效，节约了工期，质量更可靠序号名称规格型号数量1钢结构桁架Q390GJC/Q345B1200*500*20*30lOOOt2支撑架25#工字钢10#工字钢L7520t3连接板125mm*275*24mmQ345B2t4连接耳板100mm*680mm*16mmQ345B5t5安全钢丝绳0101000m6钢爬梯

①12mm圆钢2t序号名称规格型号数量1全站仪GTS-6021台2水准仪DZS3-11台3塔吊C70352台4千斤顶10t16台5砂轮机JB1193-713台6电动扳手/2把7CO2焊机CPXS-50010台8空气压缩机XF200I台9碳弧气刨600A1支10倒链10t2个。