宝鸡市游泳跳水馆工程
屋面钢桁架吊装施工方案简介
2013年6月
一、工程简介
宝鸡市游泳跳水馆为宝鸡市人民政府重点建设工程项目，是一座集体育比赛和体育健身商业设施于一体的大型公共设施。位于宝鸡市东高新区宝鸡文理学院院内西北角处，该工程东西方向长为171.45m，南北方向宽为123.4m，主体1层，地上局部5层，地下1层，总建筑高度为28.85m，总建筑面积26947.86m2。
本工程4.8m以下钢结构主要为混凝土柱内的劲性钢骨，4.8m以上钢结构主要由钢框架和屋面结构两部分组成。其中钢框架结构主要由钢柱、钢梁及防屈曲支撑组成；屋面结构主要由鱼腹式桁架和钢梁支撑组成。该工程3～6轴，轴10～17共布置有六榀鱼腹式桁架，其中跳水馆2榀，游泳馆4榀。跳水馆桁架长59.4m，宽8.4m，鱼腹最宽7.332m。游泳馆桁架长53.4～56.108m，宽8.4m，鱼腹最宽7.377m。主弦杆、上弦杆及下弦杆均为圆管，主弦杆最大截面为P500X25，上弦杆最大截面为P299X10，下弦杆截面为P194×5，竖腹杆截面为P203X6，斜腹杆为高钒拉索￠84。
屋面钢结构桁架三维透视图
二、本工程难点和安装重点：
1、结构特点、安装重点
屋面桁架是由钢管、铸钢件、拉索组立而成，断面形状为四边形，局部为三角形，桁架安装于钢筒柱上，形成稳定的平衡体系。游泳跳水馆屋面鱼腹式桁架共有六榀HJ-01～06，这六榀桁架每榀重达80-90吨不等，由于桁架截面类型、宽度相同，所以只需对跳水馆HJ-06最重一榀桁架进行受力分析的即可。
2、构件种类及分段情况
本工程的桁架构件种类较为复杂，其中管径种类有Ф500×25，Ф500×20，Ф500×16，Ф299×10，Ф219×6，Ф203×6,Ф194×5等，从而致使多管相贯的节点很多且形式复杂，这些节点的制作中，切割相贯线管口的相贯性、杆件的长度、焊接收缩等因素直接影响到工程的整体质量。如何保证各个杆件焊接顺序和位置的可操作性是本工程相贯线焊接的重点难点之一。
构件的分段主要依据运输要求和结构安装要求进行。在先满足结构安装要求的基础上再考虑满足运输要求，运输要求的构件长度在18米左右。由以下示意图知，构件分段导致了构件运输难度的加大。
3、钢结构现场拼装精度控制
本工程屋面鱼腹桁架需要拼装，如何控制桁架预拼装精度，保证现场安装的精度，是本工程的一大重点。由于弦杆制作分段数量较多，势必带来现场拼接精度的控制、拼装作业的便利性问题。确保桁架的拼装精度和质量，针对本工程桁架特点专门设计拼装了胎架，在安装过程中使用全站仪作为主要测量工具，以保证现场安装精度。
4、钢桁架的特点：
（1）主桁架采由铸钢件、钢管杆件、钢拉杆等组成，并采用销轴式铰支座连接于钢筒柱上。
(2)单榀桁架最大重量约88T，最大截面高度8.798米，长度为59.4米。总用钢量约508吨。
(3)安装高度从15.257米到23.616米不等，且安装倾斜角度从2度~7度不等。
三、施工准备：
1、施工现场道路
根据实测现场场地施工道路宽为10米，通过吊装分析中知，吊机的行走路线宽度要到达12m~15m，选用的超起主臂履带吊挂配重为250吨，对施工行走道路提出了苛刻的条件。为防道路和预埋排水管道损坏，所以在吊机施工行走路线上铺设1200mm厚素土。为保险起见，在吊车行走路线及作业点铺垫路基箱。
2、拼装场地
构件拼装场地要求：拼装平台应平整，且有足够的承载力。根据施工现场实际情况，游泳馆4 榀桁架拼装场地放置在在建建筑物的东侧，跳水馆2榀桁架拼装场地放在在建建筑物的西侧，为保证拼装胎架的稳定性，并且场地必须采用C25砼进行硬化，厚度为150mm，拼装胎架主要采用工字钢焊接而成。
四、施工顺序
地面硬化——地面胎架制作安装——桁架拼装——桁架焊接——焊缝检测——桁架涂装——高钒索安装——予张拉——履带吊整榀桁架吊装——就位焊接——焊缝检测。
1、地面拼装胎膜架及桁架三维示意图：
考虑本工程中的屋面桁架的形状为不规则四边形和三角形，为充分利用胎架，同时结合施工工期要求，在共设置3组桁架拼装胎架。拼装胎架示模型图如下：
2、桁架截面示意图：
3、桁架拼装焊接顺序及要求
拼装工艺：主弦管拼装——主弦杆铸钢件——上弦管——腹杆——下弦铸钢件——下弦杆件及拉索
焊接工艺要求：严格按设计图纸施工，焊缝等级必须满足设计要求，即桁架支座焊缝为一级，其余的为二级焊缝。
检查验收：对焊接的焊缝先进行自检，自检合格后请第三方检测单位进行 探伤检验。
五、施工方案
1、吊装工作平面布置图
2、吊装作业
游泳跳水馆桁架整榀吊装采用400吨履带吊进行吊装。现场桁架在地面胎架上拼装使用三台25吨汽车吊配合。
3、桁架施工方案的选择
根据本工程构件特点（鱼腹式、落地弯弧）并结合现场实际情况，该工程每榀采用地面拼装，然后进行整榀吊装。每榀桁架采用大型履带吊吊装，吊装顺序为先施工游泳馆四榀桁架，后施工跳水馆两榀桁架。
吊装顺序图
4、桁架重量分析表
考虑到本工程的特殊性，桁架HJ-01～HJ-06全部采用整榀一次性吊装。桁架整榀的长度和重量详见下表。
从上表可以看出，各段桁架的重量都比较大，表中最大重量为87.256T吨，此六榀桁架均需要大型履带吊吊装，根据钢结构平面图及现场场地知，只需满足HJ-06桁架吊装，其它桁架均能满足吊装要求，现初选400吨履带吊对桁架进行整榀吊装。
5、吊点位置及索具的选用
HJ-06桁架安装采用400吨履带吊车在场内进行整榀吊装，吊装用钢丝绳的选择：
吊装的最大构件按照90吨（900KN）计算，采用四点钢丝绳绑扎法，绑扎点位于桁架的主弦杆，每股钢丝绳所受的力为G=225KN，钢丝绳的绑扎方法如下图所示：
采用四点吊装法：
其钢丝绳实际需要的拉力：F=G/Sin45=225÷0.707≈318KN
拟选用1根6×61钢丝绳，直径72mm，该规格钢丝绳的破断拉力查表得P=2715KN，安全系数K=6，取不均匀系数Φ=0.80 ，由公式得：
T=P×Φ /K =2715×0.8/6≈362KN
其规格钢丝绳的允许拉力T=362KN > 钢丝绳实际需要的拉力F=318KN。
由上式可以得出1根6×61钢丝绳，直径72mm的钢丝绳的应拉强度符合实际需要的强度要求。
或者拟选用2根6×37钢丝绳，直径43mm，该规格钢丝绳的破断拉力查表得P=1185KN安全系数K=6，取不均匀系数Φ=0.80 ，由公式T=P×Φ /K =1185×2×0.85/6≈336KN >钢丝绳实际需要的拉力F=318KN。
由上知，现场可以选用6×61，1股直径72mm钢丝绳；或6×37，2股直径为43mmd的钢丝绳。
6、400吨吊车吊装数据分析
最佳位置的作业半径为42米，主臂长度为78米，主臂与地面的夹角为57°。理想状态下构件就位时的相关数据如下图所示：
查表得出，400吨履带吊车作业半径在42米作业半径下，主臂长度78m，最大起重量为108.5吨，而HJ-06主桁架的总重量为88吨，吊钩和吊装钢丝绳重量按6吨计算，总重量为94吨。此处构件重量占起重能力的86.6%，满足吊装要求。
7、桁架吊装就位示意图
8、对桁架支座进行固定焊接，如下图所示：
六、质量措施
1、拼装精度的控制
拼装胎架的测量与定位直接影响到桁架的拼装质量，为了拼装质量，拼装胎架的测量显得非常重要，施工现场对胎架的测量主要从两方面进行控制。
为防止刚性平台沉降引起胎架变形，胎架旁应建立胎架沉降观察点。在施工过程中结构重量全部荷载于砼基础板上时观察标高有无变化，如有变化应及时调整，待沉降稳定后方可进行焊接。
2、吊装前的复测
（1）钢桁架起吊前，先在桁架支座中心的铸钢件上粘贴反光片，待桁架起吊脱离胎膜架静置在空中时，利用全站仪观测反光片上的坐标点，测量桁架的水平位移变化情况，与桁架的实际尺寸进行对比。
（2）桁架吊装到指定地点后，落座于支座前，再次观测反光片上的坐标点，测量桁架的水平位移变化情况，与桁架的实际尺寸进行对比。
七、现场照片
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