CN103291076A - 弧形框架内多层次钢桁架分片逆向吊装施工工法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及钢桁架吊装施工方法，具体涉及弧形框架内多层次钢桁架分片逆向吊装施工工法。先对所有吊装工况建模验算，利用两端牛腿和中间龙门架作为弧形主桁架的提升点，并结合液压同步提升技术，吊装弧形主桁架，再将两榀以上次桁架连以钢梁，形成梯形分片桁架，接着利用已吊装就位并临时固定的主桁架，采用液压同步提升技术安装屋面层分片桁架，弧形主桁架稳定后，拆除弧形主桁架的龙门架提升点，接着往下依次逆向提升多层分片次桁架直至底层，然后利用主次桁架、汽车吊或塔吊和导链安装其余构件，完成弧形框架多层次钢结构的吊装；本发明优点可在场地狭小条件或楼面上吊装作业，能保证质量、安全，节约费用、工期，无污染，环保效益好。
Description
技术领域
本发明涉及钢桁架吊装施工方法，具体涉及弧形框架内多层次钢桁架分片逆向吊装施工工法。
背景技术
随着国民经济的发展和建筑设计的多样化，各种大型场馆建筑中越来越多地采用空间异形钢桁架结构，平面呈弧形、梯形，跨度大，形状复杂，规格多，由支承安装于地面上发展到安装在砼楼屋面上，与其他专业交叉施工，可用于吊装的场地非常小，常规的吊装工艺无法解决这样的难题。
目前钢衍架结构建筑建设时存钢桁架在自下而上提升时困难，在场地狭小的条件下，不能直接在钢筋混凝土结构楼面上吊装作业，而且吊装过程中弧形主桁架侧向稳定性不易控制；高空拼装和焊接作业以及立体交叉作业量大，需要大量的机械台班和支撑胎架，成本高，效率低；分片桁架提升、安装时，弧形主桁架侧向稳定不易控制；多层次钢桁架吊装过程中容易变形和失稳的问题。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提出了弧形框架内多层次钢桁架分片逆向吊装施工工法，可在场地狭小条件或楼面上吊装作业，能保证质量、安全，节约费用、工期，无污染，环保效益好。
为了达到上述发明目的，本发明提出了以下技术方案：
弧形框架内多层次钢桁架分片逆向吊装施工工法，弧形框架内多层次钢桁架分片逆向吊装是指先利用两端牛腿和中间龙门架作为弧形主桁架的提升点，并结合液压同步提升技术，吊装弧形主桁架，再将两榀以上次桁架连以钢梁，形成梯形分片桁架，接着利用已吊装就位并临时固定的主桁架，采用液压同步提升技术安装屋面层分片桁架，弧形主桁架稳定后，拆除弧形主桁架的龙门架提升点，接着往下依次逆向提升多层分片次桁架直至底层，然后利用主次桁架、汽车吊或塔吊和导链安装其余构件，合理安排安装流程，对所有吊装工况建模验算，完成弧形框架多层次钢结构的吊装，
其特征在于具体由以下步骤构成：龙门架、提升点及桁架提升过程的验算；钢桁架的截断及提升牛腿的预留；结构加固及预留措施；桁架的分段、拼接及加固；弧形主桁架安装；屋面层分片次桁架安装；弧形主桁架的卸荷；中间层分片次桁架安装及底层分片次桁架安装；安装剩余钢梁及隅撑；补防火涂料、压型钢板安装、钢筋绑扎及混凝土浇筑；
1、龙门架、提升点及桁架提升过程的验算
（1）龙门架的稳定性验算，主要包括荷载计算、龙门架内力计算、龙门架截面验算和缆风绳受力计算;
（2）提升牛腿、提升下锚点及钢绞线的验算；
（3）提升过程的计算机分析；
2、钢桁架的截断及提升牛腿的预留
（1）钢桁架的截断，提升前将桁架截断，被截断的钢桁架两端作为提升牛腿，事先安装在两端的劲性钢柱上，截断的钢桁架整体提升就位后与已经就位的钢桁架端部即提升牛腿进行空中焊接；
（2）提升牛腿的预留，由于支承桁架的柱是劲性柱，外包混凝土，桁架与钢柱相连，为提升方便，桁架与劲性柱的节点部位应先挑出牛腿；
3、结构加固及预留措施
（1）桁架拼装胎架下，钢板凳尽量搁置在与柱顶对应的位置，使荷载直接传递到柱子上，对于非柱顶位置，通过在相应位置搭设满堂脚手架进行加固，顶部采用可调托，用木方顶紧，使大部分桁架荷载通过柱子直接传递到基础；
（2） 汽车吊开入楼层板上，对楼层板强度要求大于楼面承载能力，需对楼层板进行加固；龙门架相应位置搭设脚手架，对地下室结构进行加固；
（3） 地下室外墙加固，采用汽车吊直接将散件吊装到楼层钢板凳上时，需对边坡进行回填、压实，边坡碎石回填土，平整、夯实，考虑到地下室剪力墙土压力较大，设置型钢支护结构，支护墙在满堂脚手架穿过处预留位置；
4、桁架的分段、拼接及加固
（1）拼装胎架的搭设，根据实际施工情况，按施工进度分别先后搭设屋面层、其他楼层分片桁架拼装胎架，高度超过1米的胎架需设置支架；
（2）弧形主桁架防倾覆措施，由于弧形主桁架高达两个以上楼层，且是立式拼装，因此拼接时为防止倾倒，需要搭设防倾支架；
（3）钢桁架现场拼装，弧形主桁架的上下弦弧梁由车间制作好，由于现场起重限制，需预留分段接头，运至现场采用立式拼接；
（4）钢桁架端部加固，钢桁架两端腹杆、弦杆均被截断，对桁架端部采用竖腹杆进行加固；
（5）若提升过程中遇到中间层有板隔断的情况，根据隔断长度，在不影响整体提升的情况下应对固定端部做加固处理；
5、弧形主桁架安装
（1）桁架先吊装劲性钢柱，并预留牛腿，待劲性柱外包混凝土及周边混凝土梁施工养护达到设计强度后，开始吊装桁架；
（2）弧形主桁架拼装完成后采用液压千斤顶同步提升，主要利用两端劲性钢柱预留的提升牛腿为主提升点，中间龙门架为辅助提升点；为保证弧形主桁架的侧向稳定，除了两端的主提升点，中间根据现场施工情况增设多个提升点；
（3）中间龙门架顶部拉6Ф19钢丝绳作为缆风绳，用5t手拉葫芦进行张紧，缆风绳绑在周边柱子上，或在地面打化学螺栓；
（4）提升注意事项
【1】提升前要进行全面细致地检查，保证钢桁架与安装胎架完全脱离；
【2】试提升，钢桁架脱离钢板凳200mm后锁定，观察一整夜或12小时，测量钢桁架的变形；
【3】连续提升到位后，锁定千斤顶，然后进行水平方向的调整并加临时固定，合龙时要先外侧后内侧、先上弦后下弦；
【4】提升速度应小于3.0m/h；
（5）同步提升控制
【1】在钢绞线上做好刻度标记，并在钢绞线上设置传感器，连接至电脑；
【2】油泵控制由专人负责，油泵由终端计算机控制；
【3】计算机依据提升前采集的数据对各提升点进行分析，对存在偏差的提升点进行实时调整，确保各提升点的同步性；
【4】利用一台油泵同时给所有提升千斤顶输油，另一台油泵同时出油，这样油泵的出油速度和油泵压力相同，多台千斤顶的提升速度也完全一致；
（6）整体提升合龙
提升到设计标高后，千斤顶的上、下锚盘全部锁定，进行桁架的合龙工作。
（7）整体提升测量控制
【1】试提升时桁架变形的测量
【2】整体提升过程中各点的监控
【3】整体提升到位后位置的调整
（8）整体提升就位后，中间部位辅助吊点不拆除，并将中间提升部位与龙门架进行临时固定，两端与预留牛腿进行临时焊接；
6、屋面层分片桁架安装
（1）屋面层多榀次桁架拼装成片
考虑到屋面次桁架跨度大，侧向稳定性差，在多榀屋面次桁架间，预先连以部分屋面钢梁，形成整体；
（2）屋面分片桁架整体提升
利用相应数量的吊点，利用弧形主桁架及混凝土劲性钢柱上提升牛腿整体垂直提升至设计标高，提升方法、同步控制、合龙、测量控制与就位调整方法等，与主桁架相同；
（3）桁架的焊接固定
待屋面层次桁架与两端多个牛腿、弧形主桁架与两端钢柱上牛腿等所有节点按照定位整体调试符合尺寸要求后，将各连接处矫正后焊接固定成一个整体；
7、弧形主桁架的卸荷
（1）为不影响下面各层次桁架及钢梁的安装，在弧形主桁架及屋面层分片桁架均与两端牛腿最终焊接固定后，将弧形主桁架中间提升点卸荷，中间提升龙门架拆除；
（2）应充分考虑到***均匀受力接近自由状态下增加荷载，先测量各支撑点的标高，采取千斤顶对称同时分级卸荷，每次卸荷25%；
（3）在卸荷时桁架两边各架一台水平仪，随时对主桁架变形进行观测；并要在一天内完成，于12小时后进行整体观测；
8、中间层分片次桁架安装及底层分片次桁架安装
中间层多榀次桁架拼装成片、分片桁架整体提升，与屋面层相同，待中间层分片桁架与两端多个牛腿的所有节点按照定位整体调试符合尺寸要求后，将各连接处矫正后焊接固定成一个整体；底层分片次桁架安装，与中间层分片次桁架安装相同；
9、安装剩余钢梁及隅撑
待桁架全部安装结束后，利用已安装完成的主次桁架，汽车吊、塔吊配合自下而上、由框架内向框架外、由两侧向中间，安装剩余钢梁及隅撑；对于中间层钢梁，可利用汽车吊的灵活性进行垂直吊装；
10、补防火涂料、压型钢板安装、钢筋绑扎及混凝土浇筑
桁架安装完成后，需对焊接处进行防火涂料的补刷；自下而上进行压型钢板安装、楼层钢筋绑扎、混凝土浇筑、在混凝土浇筑时，应与四周混凝土结构之间留置后浇带。
所述的弧形框架内多层次钢桁架分片逆向吊装施工工法包括同步控制***采用计算机控制，通过CAN集成总线技术传递控制指令，全自动完成同步上升动作，钢绞线负载均匀，钢桁架姿态矫正、应力控制，液压千斤顶操纵锁闭，过程显示及故障报警等多种功能，集机、电、液、传感器、计算机于一体的先进设备。
所述的分片次桁架包括顶层次桁架、中间次桁架和底层次桁架。
所述的分片次桁架包括一个或多个中间层次桁架。
本发明的优点是：
（1）打破常规，采用多层次分片钢桁架自上而下逆向液压同步提升技术，克服了自下而上相互阻碍而无法提升的困难，可在场地狭小条件下，直接在钢筋混凝土结构楼面上吊装作业；
（2）液压同步提升技术，解决了吊装过程中弧形主桁架侧向稳定性不易控制的难题；
（3）多层次钢桁架分片逆向液压同步提升技术，减少高空拼装和焊接作业量，立体交叉作业少，减少了机械台班和大量的支撑胎架，成本低，确保施工安全、快速；
（4）采用龙门架临时固定弧形主桁架，解决了分片桁架提升、安装时，弧形主桁架侧向稳定不易控制的难题；
（5）钢桁架分片技术，解决了多层次钢桁架吊装过程中变形、失稳的难题；
（6）无污染，环保效益好。
附图说明
图1是本发明施工工法的流程图。
图2是本发明的一种弧形框架内多层次钢桁架剖视图。
图3是本发明的一种屋顶层分片次桁架平面图。
图4是本发明的一种中间层分片次桁架平面图。
图5是本发明的一种底层或者中间层分片次桁架平面图。
图6是本发明的弧形主桁架示意图。
图7是本发明的屋顶层或中间层分片次桁架示意图。
图8是本发明的中间层或底层分片次桁架示意图。
图中，弧形主桁架1，弧形主桁架下弦1-1，屋面层分片次桁架2，中间层或底层分片次桁架3，中间层分片次桁架3-1，底层分片次桁架3-2，混凝土柱4，混凝土梁5，后续安装的钢梁6。
具体实施方式
1、龙门架、提升点及桁架提升过程的验算
（1）龙门架的验算,为减少对楼面的集中荷载，在地下室设置顶撑，将荷载直接传至地下室底板，在满足主桁架吊装需要的安全系数前提下，在龙门架制作选材上，选用角钢，减少井架自重，避免了对砼楼层结构的不利作用;龙门架的稳定性验算，主要包括荷载计算、龙门架内力计算、龙门架截面验算和缆风绳受力计算;为确保龙门架稳定，需在中间龙门间加设 “z”支撑;
（2）提升牛腿、提升下锚点及钢绞线的验算,运用Ansys软件验算提升牛腿在最大提升力作用下的竖向最大位移是否小于0.1mm，钢板应力、特别是应力集中处的值是否小于屈服强度;提升下锚点通过锚具与钢桁架上弦连接，提升时千斤顶通过钢绞线拉结下锚具徐徐提升;上提升点和下提升点必须保证在竖直线上，应验算下锚板钢板抗剪、下锚点焊缝抗拉强度是否满足要求，实际施工时必须采取相关保证措施;钢绞线应验算每根钢绞线承受拉应力是否小于75%的fptk。
（3）提升过程的计算机分析,采用ANSYS分析软件，考虑施工动力系数的影响，钢桁架的重力乘以1.5倍的放大系数，计算分析得到弧形主桁架、屋面层分片次桁架、其余分片次桁架的最大反力设计值，竖向最大位移值以及水平最大位移值，应满足安装过程中钢结构的挠度要求；
2、钢桁架的截断及提升牛腿的预留
（1）钢桁架的截断，提升前将桁架截断，被截断的钢桁架两端作为提升牛腿，事先安装在两端的劲性钢柱上，截断的钢桁架整体提升就位后与已经就位的钢桁架端部即提升牛腿进行空中焊接；需要注意的是在切口处并不是将钢梁直接一切到底，腹板与翼缘的断面不应再同一平面内，保证最后的焊缝不在同一垂直线上，保证剪切承载力；合拢段固定在提升段上，待提升完毕后再焊接到位；
（2）提升牛腿的预留，由于支承桁架的柱是劲性柱，外包混凝土，桁架与钢柱相连，为提升方便，桁架与劲性柱的节点部位应先挑出牛腿，由于桁架的重量大，为保证钢柱的稳定，需先施工劲性柱混凝土及相连的混凝土梁，钢桁架的吊装需等劲性柱及相连的混凝土梁的混凝土施工完成并达到28d强度后进行；
3、结构加固及预留措施
（1） 结构加固
（2）桁架拼装胎架下，钢板凳尽量搁置在与柱顶对应的位置，使荷载直接传递到柱子上，对于非柱顶位置，通过在相应位置搭设Φ48×3满堂脚手架进行加固，顶部采用可调托，用木方顶紧，使大部分桁架荷载通过柱子直接传递到基础；通过ANSYS软件算得最大轴力乘以1.2的放大系数，选择轴力最大处计算每个钢板凳下面布置的立杆数、立杆间距、步距，每根钢管承受的轴压力应不大于10kN；
（3）汽车吊开入楼层板上，对楼层板强度要求为10T/㎡，大于楼面承载能力，需对楼层板进行加固；主要是吊车车轮行走路线上，采用Φ48×3满堂脚手架进行支撑，满堂脚手架搭设要求：顶部采用可调托，脚手立杆间距、步距根据计算，楼面上铺设钢板，避免汽车吊对楼面的破坏；汽车吊支脚采用2Φ159×8钢管进行支撑，需要验算满堂脚手架的整体稳定性和单根钢管的稳定性；
（4） 龙门架相应位置搭设脚手架，对地下室结构进行加固：采用Φ48×3脚手钢管搭设，应根据荷载计算脚手立杆间距，梁下立杆间距，步距，顶部采用可调托，满堂脚手架根据相关要求进行搭设；
（5） 地下室外墙加固，采用汽车吊直接将散件吊装到楼层钢板凳上时，需对边坡进行回填、压实，边坡碎石回填土，平整、夯实，其强度达到15T/m2；考虑到地下室剪力墙土压力较大，设置型钢支护结构，支护墙在满堂脚手架穿过处预留位置；
（6） 若周边混凝土结构存在与汽车吊工作阻碍的部位，应预留暂不施工，应在桁架吊装结束后浇筑完毕，并达到一定强度后，才能安装该部位钢梁；
4、桁架的分段、拼接及加固
（1）拼装胎架的搭设，根据实际施工情况，按施工进度分别先后搭设屋面层、其他楼层分片桁架拼装胎架，高度超过1米的胎架需设置支架；将桁架分段，散件运到现场;
（2）弧形主桁架防倾覆措施，由于弧形主桁架高达两个以上楼层，且是立式拼装，因此拼接时为防止倾倒，需要搭设防倾支架；支架主要支撑于腹杆，拼装一根腹杆后，即对此腹杆进行支撑；
（3）钢桁架现场拼装，弧形主桁架的上下弦弧梁由车间制作好，由于现场起重限制，需预留分段接头，运至现场采用立式拼接；下弦先按弧形轴线拼装定位，再将腹杆焊接固定，最后安装上弦；屋面及其他层分片桁架，也进行现场拼装；
（4）钢桁架端部加固，钢桁架两端腹杆、弦杆均被截断，在钢桁架端部悬挑长度达到2m以上时，为防止端部挠度过大，也为了防止不同步提升带来的变形影响，需要对桁架端部采用2Φ159×10 竖腹杆进行加固，考虑到提升过程中提升点的变形对钢管轴力的影响，每根圆钢管承担上部悬挑型钢自重的一半，然后乘以放大系数1.5，考虑不同步提升对轴力的影响，再取放大系数1.5，对腹杆及加劲肋进行强度验算；
（5）若提升过程中遇到中间层有板隔断的情况，根据隔断长度，在不影响整体提升的情况下应对固定端部做加固处理，当端部桁架悬挑长度不大于0.8米的可不做加固，长度大于0.8米且不大于3米的可在下方做斜撑，与柱子表面固定；若长度大于3米的，可在桁架截断处下方做支架，利用下方楼面固定，需对楼面承载力做验算；
5、弧形主桁架安装，参照附图6
（1）桁架先吊装劲性钢柱，并预留牛腿，待劲性柱外包混凝土及周边混凝土梁施工养护达到设计强度后，开始吊装桁架；
（2）弧形主桁架拼装完成后采用液压千斤顶同步提升，主要利用两端劲性钢柱预留的提升牛腿为主提升点，中间龙门架为辅助提升点；为保证弧形主桁架的侧向稳定，除了两端的主提升点，中间根据现场施工情况增设多个提升点；
（3）中间龙门架顶部拉6Ф19钢丝绳作为缆风绳，用5t手拉葫芦进行张紧，缆风绳绑在周边柱子上，或在地面打化学螺栓；
（4）提升注意事项
【1】提升前要进行全面细致地检查，保证钢桁架与安装胎架完全脱离；
【2】试提升，钢桁架脱离钢板凳200mm后锁定，观察一整夜或12小时，测量钢桁架的变形；
【3】连续提升到位后，锁定千斤顶，然后进行水平方向的调整并加临时固定，合龙时要先外侧后内侧、先上弦后下弦；
【4】提升速度应小于3.0m/h；
（5）同步提升控制
【1】在钢绞线上做好刻度标记，每隔1m做一标记，并在钢绞线上设置传感器，连接至电脑，提升前，采集并记录下各个千斤顶上夹片到最近刻度的距离，作为同步性控制的基准；
【2】油泵控制由专人负责，油泵由终端计算机控制；同步开关油阀，提升时，为避免出现意外每个千斤顶位置均有施工人员观测千斤顶上度量尺；
【3】夹具的回缩量因千斤顶而异，在提升一定数量的缸数后，由钢绞线上的传感器传回数据，计算机依据提升前采集的数据对各提升点进行分析，对存在偏差的提升点进行实时调整，确保各提升点的同步性；
【4】利用一台油泵同时给所有提升千斤顶输油，另一台油泵同时出油，这样油泵的出油速度和油泵压力相同，多台千斤顶的提升速度也完全一致；
（6）整体提升合龙
提升到设计标高后，千斤顶的上、下锚盘全部锁定，进行桁架的合龙工作。为防止受风的影响，发生微小的摆动，提升到位后，利用导链固定桁架，然后进行合龙；
桁架合龙时，如果桁架偏移，利用千斤顶、导链调整位移；合龙过程中可通过导链调整各杆件的松紧程度，现场根据实际长度决定两端的焊缝间隙；桁架合拢后安装斜腹杆，拆除临时支撑；
（7）整体提升测量控制
【1】试提升时桁架变形的测量
钢桁架拼装、焊接完毕，经检验合格后，进行试提升。桁架离开胎具300mm后，锁定所有千斤顶，停留一夜或12小时，观察桁架的变形情况。根据规范要求和工程的实际情况，测量桁架的垂直度和侧向弯曲，并和试提升前的结果对比；
【2】整体提升过程中各点的监控。试提升时要求采用逐渐上调油缸压力的方法进行分级加载，避免桁架产生过大的应力集中；
在整体提升过程中，为防止发生意外，每个提升点位下安排一名人员监视该点的行走情况，发现有点位偏移、钢绞线切断、脱锚等现象时，及时通知操作人员发出指令停止提升，进行全面检查和维修后再继续提升；
在提升过程中，配备经纬仪、水准仪、全站仪随时观测桁架的位移及标高情况，确保提升过程的安全；
【3】整体提升到位后位置的调整
提升到位后，在钢柱或提升就位后的桁架上焊接耳板，用5吨手拉葫芦牵引桁架调整位移，使其符合设计状态，顺利与钢柱的牛腿合拢；合拢后测量整个桁架的标高和位移，记录桁架最后的安装标高及坐标；
【4】整体提升就位后，中间部位辅助吊点不拆除，并将中间提升部位与龙门架进行临时固定，两端与预留牛腿进行临时焊接；
6、屋面层分片桁架安装，参照附图3和图7
（1）屋面层多榀次桁架拼装成片
考虑到屋面次桁架跨度大，侧向稳定性差，在多榀屋面次桁架间，预先连以部分屋面钢梁，形成整体，既保证了桁架自身的稳定，又减少了高空焊接作业，保证了安全与质量；
（2）屋面分片桁架整体提升
利用相应数量的吊点，利用弧形主桁架及混凝土劲性钢柱上提升牛腿整体垂直提升至设计标高，提升方法、同步控制、合龙、测量控制与就位调整方法等，与主桁架相同；
（3）桁架的焊接固定
待屋面层次桁架与两端多个牛腿、弧形主桁架与两端钢柱上牛腿等所有节点按照定位整体调试符合尺寸要求后，将各连接处矫正后焊接固定成一个整体；
7、弧形主桁架卸荷
（1）为不影响下面各层次桁架及钢梁的安装，在弧形主桁架及屋面层分片桁架均与两端牛腿最终焊接固定后，将弧形主桁架中间提升点卸荷，中间提升龙门架拆除；
（2）应充分考虑到***均匀受力接近自由状态下增加荷载，先测量各支撑点的标高，采取千斤顶对称同时分级卸荷，每次卸荷25%；
（3）在卸荷时桁架两边各架一台水平仪，随时对主桁架变形进行观测；并要在一天内完成，于12小时后进行整体观测；
8、中间层分片次桁架安装及底层分片次桁架安装，参照附图4、图5、图7和图8中间层多榀次桁架拼装成片、分片桁架整体提升，与屋面层相同，待中间层分片桁架与两端多个牛腿的所有节点按照定位整体调试符合尺寸要求后，将各连接处矫正后焊接固定成一个整体；底层分片次桁架安装，与中间层分片次桁架安装相同；
9、安装剩余钢梁及隅撑，参照图3、图4和图5
待桁架全部安装结束后，利用已安装完成的主次桁架，汽车吊、塔吊配合自下而上、由框架内向框架外、由两侧向中间，安装剩余钢梁及隅撑；
对于中间层钢梁，可利用汽车吊的灵活性进行垂直吊装；
10、补防火涂料、压型钢板安装、钢筋绑扎及混凝土浇筑
桁架安装完成后，需对焊接处进行防火涂料的补刷；自下而上进行压型钢板安装、楼层钢筋绑扎、混凝土浇筑、在混凝土浇筑时，应与四周混凝土结构之间留置后浇带。
实施例一，南通能达大厦建设工程，参照附图2
工程概况，能达大厦建设工程，工程投资2.26亿，建筑面积119998平方米，裙楼2-18至2-23轴报告厅上空钢桁架结构是一个大跨度多层次的空间结构体系，结构复杂、构件大、重量重、高度高。该工程由江苏南通六建建设集团有限公司施工，于2012年9月开始吊装钢结构，2012年11月结束。
应用情况，本项目钢结构桁架共6榀，安装时高空作业多，施工有一定的难度，只有采取合理的安装方案，才能确保施工工期、安全、质量、和经济性。经分析讨论，钢桁架提升次序为：弧形主桁架HJ-4单榀提升——两榀屋面次桁架HJ-5整体提升——整体提升中间层（底层）层次桁架HJ-1、HJ-2、HJ-3等——安装剩余钢梁及隅撑。这样减少高空拼装和焊接工程量，减少了大量的支撑降低了成本，有效的提高了工作效率，确保总工期的实现，吊装过程安全，安装质量好，得到了南通能达建设投资有限公司、南通建设监理的好评。
本项目钢结构桁架共6榀，安装时高空作业多，施工有一定的难度，只有采取合理的安装方案，才能确保施工工期、安全、质量、和经济性。经分析讨论，钢桁架提升次序为：弧形主桁架HJ-4单榀提升——两榀屋面次桁架HJ-5整体提升——整体提升中间层（底层）层次桁架HJ-1、HJ-2、HJ-3等——安装剩余钢梁及隅撑。这样减少高空拼装和焊接工程量，减少了大量的支撑降低了成本，有效的提高了工作效率，确保总工期的实现，吊装过程安全，安装质量好。
本工程D区2-A～2-E轴、2-19～2-22轴之间6榀钢桁架，分成三部分， HJ-1、HJ-2、HJ-3位于三层（形成底层或中间层分片次桁架，可与弧形主桁架垂直或平行），跨度32.543m~33.958m，上下弦中心线高2m，最重达18.8T；HJ-4（弧形主桁架，超过两层高），上穿四、五、六层楼面，跨度32.98m，上下弦中心线高9.150m，重75.5T；HJ-5，两榀（形成顶层分片次桁架，垂直于弧形主桁架），位于六层，顶标高23.400m，桁架高2.2m，跨度25.109m，重32T。
实施例二，科宇信息产业大厦
工程概况，山西科宇实业有限公司用地面积5.6万平方米，总建筑面积11.6万平方米。项目为一栋主体地上24层办公楼，附楼地上3层，设有单层地下室，具备科研、办公、会议、展览等功能。附楼弧形框架会议室设计为36米跨三层钢结构，弧形主桁架（跨度35.6m，上下弦中心线高8.360m，重80.5T），屋面次桁架（桁架高1.8 m，长16.2m,重36T），中间层次桁架（跨度34.2m，上下弦中心线高2m），底层次桁架（跨度32.8m，上下弦中心线高2m），形成三层次桁架。该工程由江苏南通六建建设集团有限公司施工，于2012年5月开始吊装钢结构，2012年7月结束。
应用情况，本工程会议室钢桁架安装采用“弧形框架内多层次钢桁架分片逆向吊装施工方法”进行施工，与传统吊装方式相比，占用场地小，在弧形框架内即可完成拼装以及垂直提升，减少了高空拼装和焊接作业量，与土建交叉作业少，减少了机械台班和大量的支撑胎架，在确保施工安全的前提下，施工质量有保障、环保效益好、施工进度快且施工成本得到了有效的控制。
实施例三，峰上峰商务综合楼
工程概况，峰上峰商务综合楼工程，地下两层（局部三层）为车库，地上首层~六层为裙房，裙房以上为商务楼，其中裙房弧形框架大礼堂（地下一层至屋面）的钢结构桁架主要有五部分：弧形主桁架（跨度40.2m，上下弦中心线高16.40m）上穿二至六层，屋面次桁架（桁架高2.1 m，长22.5m），中间层（第三、五层）次桁架（跨度34.2m，上下弦中心线高2m），底层（第二层）次桁架（跨度34.2m，上下弦中心线高2m），形成四层次桁架。该工程由江苏南通六建建设集团有限公司施工，于2012年7月开始吊装钢结构，2012年9月结束。
应用情况，本工程弧形框架大礼堂内四层钢桁架采用分片逆向吊装施工方法进行施工，钢桁架拼装及吊装均在框架内部进行，与传统利用大型吊机从框架***进行自下而上的安装方式相比，变***吊装为内部吊装，变长距离吊装为内部同步整体垂直提升，减少了高空拼装和焊接作业量，立体交叉作业少，减少了大量机械台班和大量的支撑胎架，安全、环保、速度快、成本低，取得显著的社会效益、经济效益和环保效益。
以上实施例仅供说明本发明之用，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以作出各种变换或变型，因此所有等同的技术方案也应该属于本发明的范畴，应由各权利要求所限定。
Claims (4)
1.弧形框架内多层次钢桁架分片逆向吊装施工工法，弧形框架内多层次钢桁架分片逆向吊装是指先利用两端牛腿和中间龙门架作为弧形主桁架的提升点，并结合液压同步提升技术，吊装弧形主桁架，再将两榀以上次桁架连以钢梁，形成梯形分片桁架，接着利用已吊装就位并临时固定的主桁架，采用液压同步提升技术安装屋面层分片桁架，弧形主桁架稳定后，拆除弧形主桁架的龙门架提升点，接着往下依次逆向提升多层分片次桁架直至底层，然后利用主次桁架、汽车吊或塔吊和导链安装其余构件，合理安排安装流程，对所有吊装工况建模验算，完成弧形框架多层次钢结构的吊装，
其特征在于具体由以下步骤构成：龙门架、提升点及桁架提升过程的验算；钢桁架的截断及提升牛腿的预留；结构加固及预留措施；桁架的分段、拼接及加固；弧形主桁架安装；屋面层分片次桁架安装；弧形主桁架的卸荷；中间层分片次桁架安装及底层分片次桁架安装；安装剩余钢梁及隅撑；补防火涂料、压型钢板安装、钢筋绑扎及混凝土浇筑；
1）龙门架、提升点及桁架提升过程的验算
（1）龙门架的稳定性验算，主要包括荷载计算、龙门架内力计算、龙门架截面验算和缆风绳受力计算;
（2）提升牛腿、提升下锚点及钢绞线的验算；
（3）提升过程的计算机分析；
2）钢桁架的截断及提升牛腿的预留
（1）钢桁架的截断，提升前将桁架截断，被截断的钢桁架两端作为提升牛腿，事先安装在两端的劲性钢柱上，截断的钢桁架整体提升就位后与已经就位的钢桁架端部即提升牛腿进行空中焊接；
（2）提升牛腿的预留，由于支承桁架的柱是劲性柱，外包混凝土，桁架与钢柱相连，为提升方便，桁架与劲性柱的节点部位应先挑出牛腿；
3）结构加固及预留措施
（1）桁架拼装胎架下，钢板凳尽量搁置在与柱顶对应的位置，使荷载直接传递到柱子上，对于非柱顶位置，通过在相应位置搭设满堂脚手架进行加固，顶部采用可调托，用木方顶紧，使大部分桁架荷载通过柱子直接传递到基础；
汽车吊开入楼层板上，对楼层板强度要求大于楼面承载能力，需对楼层板进行加固；龙门架相应位置搭设脚手架，对地下室结构进行加固；
地下室外墙加固，采用汽车吊直接将散件吊装到楼层钢板凳上时，需对边坡进行回填、压实，边坡碎石回填土，平整、夯实，考虑到地下室剪力墙土压力较大，设置型钢支护结构，支护墙在满堂脚手架穿过处预留位置；
4）桁架的分段、拼接及加固
（1）拼装胎架的搭设，根据实际施工情况，按施工进度分别先后搭设屋面层、其他楼层分片桁架拼装胎架，高度超过1米的胎架需设置支架；
（2）弧形主桁架防倾覆措施，由于弧形主桁架高达两个以上楼层，且是立式拼装，因此拼接时为防止倾倒，需要搭设防倾支架；
（3）钢桁架现场拼装，弧形主桁架的上下弦弧梁由车间制作好，由于现场起重限制，需预留分段接头，运至现场采用立式拼接；
（4）钢桁架端部加固，钢桁架两端腹杆、弦杆均被截断，对桁架端部采用竖腹杆进行加固；
（5）若提升过程中遇到中间层有板隔断的情况，根据隔断长度，在不影响整体提升的情况下应对固定端部做加固处理；
5）弧形主桁架安装
（1）桁架先吊装劲性钢柱，并预留牛腿，待劲性柱外包混凝土及周边混凝土梁施工养护达到设计强度后，开始吊装桁架；
（2）弧形主桁架拼装完成后采用液压千斤顶同步提升，主要利用两端劲性钢柱预留的提升牛腿为主提升点，中间龙门架为辅助提升点；为保证弧形主桁架的侧向稳定，除了两端的主提升点，中间根据现场施工情况增设多个提升点；
（3）中间龙门架顶部拉6Ф19钢丝绳作为缆风绳，用5t手拉葫芦进行张紧，缆风绳绑在周边柱子上，或在地面打化学螺栓；
（4）提升注意事项
【1】提升前要进行全面细致地检查，保证钢桁架与安装胎架完全脱离；
【2】试提升，钢桁架脱离钢板凳200mm后锁定，观察一整夜或12小时，测量钢桁架的变形；
【3】连续提升到位后，锁定千斤顶，然后进行水平方向的调整并加临时固定，合龙时要先外侧后内侧、先上弦后下弦；
【4】提升速度应小于3.0m/h；
（5）同步提升控制
【1】在钢绞线上做好刻度标记，并在钢绞线上设置传感器，连接至电脑；
【2】油泵控制由专人负责，油泵由终端计算机控制；
【3】计算机依据提升前采集的数据对各提升点进行分析，对存在偏差的提升点进行实时调整，确保各提升点的同步性；
【4】利用一台油泵同时给所有提升千斤顶输油，另一台油泵同时出油，这样油泵的出油速度和油泵压力相同，多台千斤顶的提升速度也完全一致；
（6）整体提升合龙
提升到设计标高后，千斤顶的上、下锚盘全部锁定，进行桁架的合龙工作；
（7）整体提升测量控制
【1】试提升时桁架变形的测量
【2】整体提升过程中各点的监控
【3】整体提升到位后位置的调整
（8）整体提升就位后，中间部位辅助吊点不拆除，并将中间提升部位与龙门架进行临时固定，两端与预留牛腿进行临时焊接；
6）屋面层分片桁架安装
（1）屋面层多榀次桁架拼装成片
考虑到屋面次桁架跨度大，侧向稳定性差，在多榀屋面次桁架间，预先连以部分屋面钢梁，形成整体；
（2）屋面分片桁架整体提升
利用相应数量的吊点，利用弧形主桁架及混凝土劲性钢柱上提升牛腿整体垂直提升至设计标高，提升方法、同步控制、合龙、测量控制与就位调整方法等，与主桁架相同；
（3）桁架的焊接固定
待屋面层次桁架与两端多个牛腿、弧形主桁架与两端钢柱上牛腿等所有节点按照定位整体调试符合尺寸要求后，将各连接处矫正后焊接固定成一个整体；
7）弧形主桁架的卸荷
（1）为不影响下面各层次桁架及钢梁的安装，在弧形主桁架及屋面层分片桁架均与两端牛腿最终焊接固定后，将弧形主桁架中间提升点卸荷，中间提升龙门架拆除；
（2）应充分考虑到***均匀受力接近自由状态下增加荷载，先测量各支撑点的标高，采取千斤顶对称同时分级卸荷，每次卸荷25%；
（3）在卸荷时桁架两边各架一台水平仪，随时对主桁架变形进行观测；并要在一天内完成，于12小时后进行整体观测；
8）中间层分片次桁架安装及底层分片次桁架安装
中间层多榀次桁架拼装成片、分片桁架整体提升，与屋面层相同，待中间层分片桁架与两端多个牛腿的所有节点按照定位整体调试符合尺寸要求后，将各连接处矫正后焊接固定成一个整体；底层分片次桁架安装，与中间层分片次桁架安装相同；
9）安装剩余钢梁及隅撑
待桁架全部安装结束后，利用已安装完成的主次桁架，汽车吊、塔吊配合自下而上、由框架内向框架外、由两侧向中间，安装剩余钢梁及隅撑；对于中间层钢梁，可利用汽车吊的灵活性进行垂直吊装；
10）补防火涂料、压型钢板安装、钢筋绑扎及混凝土浇筑
桁架安装完成后，需对焊接处进行防火涂料的补刷；自下而上进行压型钢板安装、楼层钢筋绑扎、混凝土浇筑、在混凝土浇筑时，应与四周混凝土结构之间留置后浇带。
2.根据权利要求1所述的弧形框架内多层次钢桁架分片逆向吊装施工工法，其特征是所述的弧形框架内多层次钢桁架分片逆向吊装施工工法包括同步控制***采用计算机控制，通过CAN集成总线技术传递控制指令，全自动完成同步上升动作，钢绞线负载均匀，钢桁架姿态矫正、应力控制，液压千斤顶操纵锁闭，过程显示及故障报警等多种功能，集机、电、液、传感器、计算机于一体的先进设备。
3.根据权利要求1所述的弧形框架内多层次钢桁架分片逆向吊装施工工法，其特征是所述的分片次桁架包括顶层次桁架、中间次桁架和底层次桁架。
4.根据权利要求1所述的弧形框架内多层次钢桁架分片逆向吊装施工工法，其特征是所述的分片次桁架包括一个或多个中间层次桁架。
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