跨外两侧抬吊安装大型钢桁架屋盖施工工艺

摘要

本发明公开了跨外两侧抬吊安装大型钢桁架屋盖施工工艺，包括如下步骤：a、施工准备；b、主桁架起吊安装准备工作；c、主桁架地面组拼；d、主桁架跨外分步骤循环起吊进行安装；e、根据主桁架安装位置安装次桁架。本发明在施工过程中，起重设备站立在跨外靠近空间钢桁架两端进行吊装，大幅度降低了起重设备的起重额定能力要求，提高了起重设备的使用效率；不需要使用室内场地，避免了空间钢桁架现场装配建造与下部其他专业工种存在交叉实施的冲突矛盾；无需搭设脚手架、承重支撑架；对于支座呈曲线及不规则布置的空间钢结构装配建造特别适用；同时有利于降低工程造价。

说明书

技术领域

本发明属于大跨度建筑结构技术领域，具体涉及跨外两侧抬吊安装大型钢桁架屋盖施工工艺。

背景技术

为了满足人们生活及工业生产的需要，大跨度空间钢桁架结构应用越来越多，同时为了节约用地，大跨度建筑结构也越来越多采用地下结构的形式。

随着建筑钢结构新型装配式建造技术和大型起重机械设备的出现，并通过对大跨度空间钢桁架的装配实施总结形成了多种成熟的施工工艺，诸如有累计滑移建造、搭设满堂支撑架进行高空散装建造、分段吊装建造、提升建造等装配工艺等。上述装配建造各自均存在一定优点，但是也存在一定的不足性，累计滑移建造需要设置多条滑移梁且滑移梁应按平行直线分布，对于空间钢桁架的支座不能形成平行直线分布的空间钢桁架就难以采用累计滑移建造工艺；搭设满堂支撑架进行高空散装施工工艺存在辅助措施材料及施工费用高、施工周期长等缺陷，同时也影响相关专业与工种的交叉实施；分段吊装建造工艺需要在室内局部搭设承重支撑架，有时需要在室内需要布设移动式起重设备，这对于存在地下室或室内混凝土底板强度难以满足移动式起重设备使用的条件就制约了该工艺的使用；提升建造工艺同样需要占用其待安装的空间钢桁架下部垂直投影区域空间，对于下部设有楼层结构或存有观众看台的空间钢桁架因其下部地面无法提供组装场地，进而造成提升建造工艺无法满足施工。

发明内容

本发明目的在于解决现有技术中存在的上述技术问题，提供跨外两侧抬吊安装大型钢桁架屋盖施工工艺，起重设备站立在跨外靠近空间钢桁架两端进行吊装，大幅度降低了起重设备的起重额定能力要求，提高了起重设备的使用效率；不需要使用室内场地，避免了空间钢桁架现场装配建造与下部其他专业工种存在交叉实施的冲突矛盾；无需搭设脚手架、承重支撑架；对于支座呈曲线及不规则布置的空间钢结构装配建造特别适用；同时有利于降低工程造价。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

跨外两侧抬吊安装大型钢桁架屋盖施工工艺，其特征在于包括如下步骤：

a、施工准备

1)确定施工平面布置：施工平面布置明确跨外起重机械行走、起重机械各次起吊站位位置，明确钢桁架地面组拼区域，其中跨外起重机械行走和起吊站位位置位于建筑物纵向跨外两侧，钢桁架地面组拼区域位于建筑物横向两端或者建筑物横向一端；

2)确定钢桁架安装次序，并根据安装次序确定桁架地面组拼的先后顺序；

3)确定跨外吊装使用的起重机械型号规格，满足全部钢结构吊装的起吊所需能力；

b、主桁架起吊安装准备工作

1)在主桁架的拱脚处对拉临时钢索系杆；

2)在左侧的所有主柱的顶部设立临时单柱支撑架：先选用设计高度的单柱支撑架立柱，再在单柱支撑架立柱的底部焊接单柱支撑架底板，在单柱支撑架立柱的顶部焊接支撑架顶部装置，再将单柱支撑架底板通过支撑架锚固螺栓固定在主柱的顶部，然后在单柱支撑架底板上安装侧向稳固装置；

3)在右侧的所有主柱的顶部设立临时双柱支撑架：先选用设计高度的第一双柱支撑架立柱和第二双柱支撑架立柱，第一双柱支撑架立柱和第二双柱支撑架立柱存在高度差，再在第一双柱支撑架立柱的底部和第二双柱支撑架立柱的底部之间焊接双柱支撑架底梁，在第一双柱支撑架立柱的底部和第二双柱支撑架立柱的底部分别焊接支撑架顶部装置，接着在双柱支撑架底梁的底部焊接双柱支撑架底板，再将双柱支撑架底板通过支撑架锚固螺栓固定在主柱的顶部，然后在双柱支撑架底板上安装侧向稳固装置；

4)在主桁架的下弦管的外表面焊接主桁架定位板，主桁架定位板的焊接位置与支撑架顶部装置的设置位置相互对应；

c、主桁架地面组拼；

d、主桁架跨外分步骤循环起吊进行安装

1)将第一榀主桁架通过跨外起重机械抬吊搬运至靠近外侧轴线的外侧地面摆放处临时稳定，再将跨外起重机械定位在纵向行走区域的第一次设计站位位置，通过位于建筑物纵向跨外两侧的起重机械抬吊把第一榀主桁架从外侧地面摆放处搬运到第一根临近外侧轴线处的主柱顶部，并将第一榀主桁架临时固定在左侧主柱顶部的临时单柱支撑架和右侧主柱顶部的临时双柱支撑架上，第一榀主桁架的下弦管上的主桁架定位板限位固定在支撑架顶部装置处，再在侧向稳固装置和第一榀主桁架之间固定临时稳定钢索，完成第一步吊装；

2)临时稳定钢索安装结束后，进行起重机械卸钩，再将起重机械移到第二次设计站位位置，进行第二步起吊，起重机械起吊第一榀主桁架，并拆卸临时稳定钢索，再将第一榀主桁架临时固定在第二根临近外侧轴线处的主柱处，然后在侧向稳固装置和第一榀主桁架之间固定临时稳定钢索，临时固定方法、侧向稳固方法均与第一步吊装过程相同，完成第二步吊装；

3)如此循环，将第一榀主桁架临时固定到设计位置处，然后拆卸设计位置处左侧主柱顶部的临时单柱支撑架和右侧主柱顶部的临时双柱支撑架，通过锚固螺栓将第一榀主桁架的主桁架支座固定在设计位置处主柱顶部上；

4)根据主桁架安装次序和第一榀主桁架起吊工艺，依次安装剩余的主桁架，直至安装结束；

e、根据主桁架安装位置安装次桁架。

进一步，在步骤a中，针对钢桁架地面组拼区域位于建筑物横向两端，主桁架安装次序为从中间向两端依次进行，针对钢桁架地面组拼区域位于建筑物横向一端，主桁架安装次序为从一端向另一端依次进行。针对钢桁架地面组拼区域，来确定主桁架安装次序，提高主桁架安装效率。

进一步，在步骤b中，在主桁架的拱脚处对拉临时钢索系杆具体步骤为先在主桁架支座处焊接第一临时钢索锚固牛腿和第二临时钢索锚固牛腿，再在处于同一侧的两个第一临时钢索锚固牛腿之间对拉一根第一临时钢索系杆，同时在处于同一侧的两个第二临时钢索锚固牛腿之间对拉一根第二临时钢索系杆，第一临时钢索系杆和第二临时钢索系杆之间保持设定距离。在第一临时钢索锚固牛腿之间和第二临时钢索锚固牛腿之间分别对拉一根临时钢索系杆，能承担主桁架的拱脚处的水平推力，将两根临时钢索系杆之间保持设定距离，保证主桁架在临时稳定时能顺利降落，降落过程中不至于临时钢索系杆与临时的单柱支撑架、临时的双柱支撑架发生碰撞，提高主桁架起吊安装的安全性。

进一步，在步骤b中，侧向稳固装置包括耳板、耳板旋转套筒、耳板旋转轴和耳板固定锚栓，在对侧向稳固装置进行安装时，将耳板和耳板旋转套筒进行焊接，再将耳板旋转套筒套入到耳板旋转轴上，然后在耳板旋转轴上拧入耳板固定锚栓，并将耳板固定锚栓锁紧在耳板旋转套筒上。当不拧紧耳板固定锚栓时，可将耳板旋转套筒在耳板旋转轴上转动，调整耳板的朝向，方便在耳板与主桁架之间固定临时稳定钢索，调整临时稳定钢索的牵拉方向和张力，起到对主桁架进行侧向稳固。

进一步，在步骤b中，双柱支撑架底梁的长度大于主桁架的下弦杆的水平长度，确保第一双柱支撑架立柱和第二双柱支撑架立柱能固定在双柱支撑架底梁的上部。

本发明由于采用了上述技术方案，具有以下有益效果：

本发明中跨外起重机械行走和起吊站位位置位于建筑物纵向跨外两侧，钢桁架地面组拼区域位于建筑物横向两端或者建筑物横向一端，使得起重设备站立在跨外靠近空间钢桁架两端进行吊装，按照钢桁架安装次序，将主桁架逐一跨外吊装到设计位置，然后根据主桁架安装位置安装次桁架。本发明在跨外两侧抬吊安装时，不需要使用室内场地，避免了空间钢桁架现场装配建造与下部其他专业工种存在交叉实施的冲突矛盾；无需搭设脚手架、承重支撑架；对于支座呈曲线及不规则布置的空间钢结构装配建造特别适用；同时有利于降低工程造价。

本发明在具体跨外两侧抬吊安装主桁架时，在左侧的所有主柱的顶部设立临时单柱支撑架，单柱支撑架主要包括单柱支撑架立柱、单柱支撑架底板、支撑架顶部装置和支撑架锚固螺栓，其具有一定的整体性和支撑强度，用于主桁架的底部单点支撑；在右侧的所有主柱的顶部设立临时双柱支撑架，双柱支撑架主要包括第一双柱支撑架立柱、第二双柱支撑架立柱、双柱支撑架底梁、支撑架顶部装置、双柱支撑架底板和支撑架锚固螺栓，其具有一定的整体性和支撑强度，用于主桁架的底部两点支撑，满足主桁架的弧度，能与单柱支撑架相互配合对主桁架进行临时固定，能提高主桁架跨外两侧抬吊安装速度。临时单柱支撑架和临时双柱支撑架的作用是保证主桁架的自重通过桁架节点传递至支撑架直至主柱的顶部。本发明为了达到主桁架临时固定在单柱支撑架和双柱支撑架的目的，在主桁架的下弦管的外表面焊接主桁架定位板，主桁架定位板的焊接位置与支撑架顶部装置的设置位置相互对应，主桁架定位板起到对主桁架限位与定位功能，避免主桁架进行串动移位，这样单柱支撑架和双柱支撑架上的支撑架顶部装置与主桁架的下弦管进行充分的面接触，确保主桁架的下弦管的节点位于支撑架顶部装置处，不至于破坏与变形。

本发明在单柱支撑架底板上安装侧向稳固装置，在双柱支撑架底板上安装侧向稳固装置，当第一榀主桁架的下弦管上的主桁架定位板限位固定在支撑架顶部装置处时，在侧向稳固装置和第一榀主桁架之间固定临时稳定钢索，这样可对临时固定的主桁架进行侧向稳固，便于起重机械卸钩，并移到下一步起吊站位位置。本发明在跨外两侧抬吊安装主桁架时，可对主桁架进行临时固定和侧向稳固，大幅度降低了起重设备的起重额定能力要求，提高了起重设备的使用效率。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明：

图1为本发明中空间钢桁架组成平面布置图；

图2为图1中轴线处主桁架的立面图；

图3为图2中D处的结构放大示意图；

图4为本发明中施工平面布置图；

图5为本发明中第一榀主桁架跨外吊装第一步的平面图；

图6为本发明中第一榀主桁架跨外吊装第一步的立面图；

图7为本发明中主桁架对拉临时钢索系杆的平面布置图；

图8为本发明中主桁架侧向稳定时的结构示意图；

图9为本发明中第一榀主桁架跨外吊装第二步的平面图；

图10为本发明中单柱支撑架的结构示意图；

图11为图10中B-B向的结构示意图；

图12为图11中A-A向的结构示意图；

图13为图12中C-C处的结构示意图；

图14为本发明中双柱支撑架的结构示意图；

图15为图14中E-E向的结构示意图；

图16为图15中F处的结构放大示意图；

图17为图16中G-G处的结构示意图。

图中，1-主桁架；2-次桁架；3-主柱；4-主桁架支座；5-锚固螺栓；6-临时稳定钢索；7-单柱支撑架；8-双柱支撑架；9-临时钢索系杆；10-第一临时钢索系杆；11-第二临时钢索系杆；12-第一临时钢索锚固牛腿；13-第二临时钢索锚固牛腿；14-单柱支撑架立柱；15-单柱支撑架底板；16-支撑架顶部装置；17-支撑架锚固螺栓；18-耳板旋转轴；19-耳板固定锚栓；20-耳板旋转套筒；21-耳板；22-第一双柱支撑架立柱；23-第二双柱支撑架立柱；24-双柱支撑架底梁；25-双柱支撑架底板；26-主桁架定位板。

具体实施方式

如图1至图17所示，为本发明跨外两侧抬吊安装大型钢桁架屋盖施工工艺，该空间钢桁架主要包括主桁架1和次桁架2。施工工艺包括如下步骤：

a、施工准备

1)确定施工平面布置：施工平面布置明确跨外起重机械行走、起重机械各次起吊站位位置，明确钢桁架地面组拼区域。其中跨外起重机械行走和起吊站位位置位于建筑物纵向跨外两侧，钢桁架地面组拼区域位于建筑物横向两端或者建筑物横向一端。

2)确定钢桁架安装次序，并根据安装次序确定桁架地面组拼的先后顺序。针对钢桁架地面组拼区域位于建筑物横向两端，主桁架1安装次序为从中间向两端依次进行，针对钢桁架地面组拼区域位于建筑物横向一端，主桁架1安装次序为从一端向另一端依次进行。针对钢桁架地面组拼区域，来确定主桁架1安装次序，提高主桁架1安装效率。本发明具体实施过程中，钢桁架地面组拼区域位于建筑物横向两端，主桁架1安装次序为从中间向两端依次进行。

3)确定跨外吊装使用的起重机械型号规格，满足全部钢结构吊装的起吊所需能力。

本发明将平面布置图竖向轴线分成①～⑨，将横向轴线分成将跨外起重机械行走区域定为2-2X和2-2D，将2-2X区域中起吊站位位置分为2-3-1X～2-3-11X，将2-2D区域中起吊站位位置分为2-3-1D～2-3-11D，将钢桁架地面组拼区域定位2-1B和2-1N。

b、主桁架1起吊安装准备工作

1)在主桁架1的拱脚处对拉临时钢索系杆9：先在主桁架支座4处焊接第一临时钢索锚固牛腿12和第二临时钢索锚固牛腿13，再在处于同一侧的两个第一临时钢索锚固牛腿12之间对拉一根第一临时钢索系杆10，同时在处于同一侧的两个第二临时钢索锚固牛腿13之间对拉一根第二临时钢索系杆11，第一临时钢索系杆10和第二临时钢索系杆11之间保持设定距离。在第一临时钢索锚固牛腿12之间和第二临时钢索锚固牛腿13之间分别对拉一根临时钢索系杆，能承担主桁架1的拱脚处的水平推力，将两根临时钢索系杆之间保持设定距离，保证主桁架1在临时稳定时能顺利降落，降落过程中不至于临时钢索系杆与临时的单柱支撑架、临时的双柱支撑架发生碰撞，提高主桁架1起吊安装的安全性。

2)在左侧的所有主柱3的顶部设立临时单柱支撑架7：先选用设计高度的单柱支撑架立柱14，再在单柱支撑架立柱14的底部焊接单柱支撑架底板15，在单柱支撑架立柱14的顶部焊接支撑架顶部装置16，再将单柱支撑架底板15通过支撑架锚固螺栓17固定在主柱3的顶部，然后在单柱支撑架底板15上安装侧向稳固装置。

3)在右侧的所有主柱3的顶部设立临时双柱支撑架8：先选用设计高度的第一双柱支撑架立柱22和第二双柱支撑架立柱23，第一双柱支撑架立柱22和第二双柱支撑架立柱23存在高度差。再在第一双柱支撑架立柱22的底部和第二双柱支撑架立柱23的底部之间焊接双柱支撑架底梁24，在第一双柱支撑架立柱22的底部和第二双柱支撑架立柱23的底部分别焊接支撑架顶部装置16，接着在双柱支撑架底梁24的底部焊接双柱支撑架底板25，再将双柱支撑架底板25通过支撑架锚固螺栓17固定在主柱3的顶部，然后在双柱支撑架底板25上安装侧向稳固装置。双柱支撑架底梁24的长度大于主桁架1的下弦杆的水平长度，确保第一双柱支撑架立柱22和第二双柱支撑架立柱23能固定在双柱支撑架底梁24的上部。

4)在主桁架1的下弦管的外表面焊接主桁架定位板26，主桁架定位板26的焊接位置与支撑架顶部装置16的设置位置相互对应。

侧向稳固装置包括耳板21、耳板旋转套筒20、耳板旋转轴18和耳板固定锚栓19，在对侧向稳固装置进行安装时，将耳板21和耳板旋转套筒20进行焊接，再将耳板旋转套筒20套入到耳板旋转轴18上，然后在耳板旋转轴18上拧入耳板固定锚栓19，并将耳板固定锚栓19锁紧在耳板旋转套筒20上。当不拧紧耳板固定锚栓19时，可将耳板旋转套筒20在耳板旋转轴18上转动，调整耳板21的朝向，方便在耳板21与主桁架1之间固定临时稳定钢索，调整临时稳定钢索的牵拉方向和张力，起到对主桁架1进行侧向稳固。

c、主桁架1地面组拼。

d、主桁架1跨外分步骤循环起吊进行安装

1)将第一榀主桁架通过跨外起重机械抬吊搬运至靠近外侧轴线的外侧地面摆放处临时稳定，再将跨外起重机械定位在纵向行走区域的第一次设计站位位置，通过位于建筑物纵向跨外两侧的起重机械抬吊把第一榀主桁架从外侧地面摆放处搬运到第一根临近外侧轴线处的主柱3顶部，并将第一榀主桁架临时固定在左侧主柱3顶部的临时单柱支撑架7和右侧主柱3顶部的临时双柱支撑架8上，第一榀主桁架的下弦管上的主桁架定位板26限位固定在支撑架顶部装置16处，再在侧向稳固装置和第一榀主桁架之间固定临时稳定钢索6，完成第一步吊装。

2)临时稳定钢索安装结束后，进行起重机械卸钩，再将起重机械移到第二次设计站位位置，进行第二步起吊，起重机械起吊第一榀主桁架，并拆卸临时稳定钢索6，再将第一榀主桁架临时固定在第二根临近外侧轴线处的主柱3处，然后在侧向稳固装置和第一榀主桁架之间固定临时稳定钢索6，临时固定方法、侧向稳固方法均与第一步吊装过程相同，完成第二步吊装。

3)如此循环，将第一榀主桁架临时固定到设计位置处，然后拆卸设计位置处左侧主柱3顶部的临时单柱支撑架7和右侧主柱3顶部的临时双柱支撑架8，通过锚固螺栓5将第一榀主桁架的主桁架支座4固定在设计位置处主柱3顶部上。

4)根据主桁架安装次序和第一榀主桁架起吊工艺，依次安装剩余的主桁架1，直至安装结束。

在具体操作中，由于主桁架1安装次序为从中间向两端依次进行，本发明将轴处的主桁架1定位第一榀主桁架。先将主桁架1通过跨外起重机械抬吊搬运至靠近轴线外侧，再将跨外起重机械分别定位于设计站位2-3-1X、2-3-1D位置，通过双机抬吊把主桁架1从地面搬运到轴线的主柱3的顶部，并将第一榀主桁架1临时固定在左侧主柱3顶部的临时单柱支撑架7和右侧主柱3顶部的临时双柱支撑架8上，起重机械卸钩前在侧向稳固装置和第一榀主桁架1之间固定临时稳定钢索6，进行侧向稳固，完成第一步吊装。临时稳定钢索6安装结束后，就可以进行起重机械卸钩，并移到下一步起吊站位位置2-3-2X、2-3-2D，进行第二步起吊，并拆卸临时稳定钢索6，将主桁架1在轴线的主柱3进行临时固定，再对主桁架1侧向稳固，临时固定方法、侧向稳固方法均与第一步吊装过程相同，完成第二步吊装。如此循环，直至主桁架1安装到设计所在轴线位置。依照第一榀主桁架1的起吊工艺，依次安装其他轴线的主桁架1，直至安装结束。

e、根据主桁架1安装位置安装次桁架2。

本发明中跨外起重机械行走和起吊站位位置位于建筑物纵向跨外两侧，钢桁架地面组拼区域位于建筑物横向两端或者建筑物横向一端，使得起重设备站立在跨外靠近空间钢桁架两端进行吊装，按照钢桁架安装次序，将主桁架1逐一跨外吊装到设计位置，然后根据主桁架1安装位置安装次桁架2。本发明在跨外两侧抬吊安装时，不需要使用室内场地，避免了空间钢桁架现场装配建造与下部其他专业工种存在交叉实施的冲突矛盾；无需搭设脚手架、承重支撑架；对于支座呈曲线及不规则布置的空间钢结构装配建造特别适用；同时有利于降低工程造价。

本发明在具体跨外两侧抬吊安装主桁架1时，在左侧的所有主柱3的顶部设立临时单柱支撑架7，单柱支撑架7主要包括单柱支撑架立柱14、单柱支撑架底板15、支撑架顶部装置16和支撑架锚固螺栓17，其具有一定的整体性和支撑强度，用于主桁架1的底部单点支撑；在右侧的所有主柱3的顶部设立临时双柱支撑架8，双柱支撑架8主要包括第一双柱支撑架立柱22、第二双柱支撑架立柱23、双柱支撑架底梁24、支撑架顶部装置16、双柱支撑架底板25和支撑架锚固螺栓17，其具有一定的整体性和支撑强度，用于主桁架1的底部两点支撑，满足主桁架1的弧度，能与单柱支撑架7相互配合对主桁架1进行临时固定，能提高主桁架1跨外两侧抬吊安装速度。临时单柱支撑架7和临时双柱支撑架8的作用是保证主桁架1的自重通过桁架节点传递至支撑架直至主柱3的顶部。本发明为了达到主桁架1临时固定在单柱支撑架7和双柱支撑架8的目的，在主桁架1的下弦管的外表面焊接主桁架定位板26，主桁架定位板26的焊接位置与支撑架顶部装置16的设置位置相互对应，主桁架定位板26起到对主桁架1限位与定位功能，避免主桁架1进行串动移位，这样单柱支撑架7和双柱支撑架8上的支撑架顶部装置16与主桁架1的下弦管进行充分的面接触，确保主桁架1的下弦管的节点位于支撑架顶部装置16处，不至于破坏与变形。

本发明在单柱支撑架底板15上安装侧向稳固装置，在双柱支撑架底板25上安装侧向稳固装置，当第一榀主桁架1的下弦管上的主桁架定位板26限位固定在支撑架顶部装置16处时，在侧向稳固装置和第一榀主桁架1之间固定临时稳定钢索6，这样可对临时固定的主桁架1进行侧向稳固，便于起重机械卸钩，并移到下一步起吊站位位置。本发明在跨外两侧抬吊安装主桁架1时，可对主桁架1进行临时固定和侧向稳固，大幅度降低了起重设备的起重额定能力要求，提高了起重设备的使用效率。

以上仅为本发明的具体实施例，但本发明的技术特征并不局限于此。任何以本发明为基础，为解决基本相同的技术问题，实现基本相同的技术效果，所作出的简单变化、等同替换或者修饰等，皆涵盖于本发明的保护范围之中。