大跨度钢结构管桁架施工技术

大跨度钢结构管桁架施工技术

娄元建

(江苏新源建筑工程有限公司)

【摘要】:模型试验大厅及模型试验大厅配套设施工程、建筑面积21616.59㎡、檐高22m、排架钢管混凝土柱+倒置式大跨度屋面桁架结构；A、C区跨度59.8m、B区宽度73.98+16.98m；拼装工艺困难，相贯焊接节点复杂，焊接质量要求高，施工过程中，由于采取科学、合理、可靠的技术和有效的质量监控，成功地施工了该项工程，满足了施工和设计要求。

【关键词】:大跨度 管桁架 预拼 地面拼装 双机抬吊安装 相贯焊接

一、工程概况

模型试验大厅钢结构由800×800×20,400×400×20的箱型柱，800×350×12×16，H型抗风

柱，Φ500×20圆型摇摆柱，管型桁架等组成。

钢材总用量3200多吨，质材为Q345B。

钢柱高度为9.4～19.5m不等，管桁架跨度分别为B区73.98m+16.98m、13榀，A、C区58.96m，15榀。

钢柱9.4～19.50m，单根重量在10T左右，管架单榀最大重量在48T左右。 钢压型屋面板30455㎡，钢压型墙板25㎡。

管桁架与钢柱安装连接采用Φ800×30的焊接球和FKTZ4000型滑动支座固定。 （1）、钢柱断面尺寸 构件编号 KZ1 KZ2 KZ3 TZ1 YBZ1 KFZ1 规格（mm） 箱800×800×20 箱400×400×20 Φ299×12 Q345 H300×200×6×10 Φ500×20 H800×350×12×16 无缝钢管 构件材质 备注 内灌C40致密混凝土 无缝钢管 二、钢结构基本概况 世行贷款淮河流域重点平原洼地治理工程模型试验大厅及模型试验配套设施工程钢结构工程总长度为314.5m，结合工艺要求通过伸缩缝把整个建筑分三个区段，其中，A区宽度为60m，长度为76.4m；

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B区宽度为92m，长度为144m；C区宽为60m，长度为94.1m；

A区B区C区70014400031450094100

本工程结构形式为排架柱（矩形钢管混凝土柱）+倒置三角桁架结构，桁架与排架柱顶采用铰接。A、C区桁架跨度均为58.96m，B区桁架跨度为73.98m+16.98m，跨中设置摇摆柱，纵向通过设置柱间支撑来抵抗地整力和该方向的风荷载。结构檐口标高为22m。

管桁架钢管柱钢管柱钢管柱17000AB12000C12000D120009200012000EF12000G15000H

钢结构立面图（B区）

其中钢管混凝土钢柱主要分为箱型截面和圆钢管截面两种，结构的边柱采用箱型截面钢柱（即A、C区的B轴和G轴，B区位于A轴和H轴），B区跨度较大，跨中采用圆钢管截面形式的摇摆柱；钢柱截面尺寸为□800×20；圆钢管柱截面尺寸为Φ500×20；钢管柱共58根，在结构的1轴、8轴、20轴以及28轴线设有抗风柱，抗风钢柱截面采用H型形式，截面规格为H800×350×12×16；共14根。

钢柱分类 A轴钢柱 B轴钢柱 G轴钢柱 H轴钢柱 抗风柱 截面规格 800×20 500×20 500×20 800×20 800×350×12×16 高度（m） 9.4 13 19 19.2 / 截面形式 箱型钢管 圆钢管 圆钢管 箱型钢管 H型 材质 Q345B Q345B Q345B Q345B Q345B 第2页

钢桁架结构分为主桁架和次桁架，其中主桁架纵跨整个实验大厅，次桁位于主桁架之间，将整个主桁架组成一个整体；桁架采用倒置三角形式和四边形两种拱形桁架，以三角倒置桁架拱形为主；桁架宽度为4.5m，高度在2m~4.5m之间变化。其中A区共有7榀纵向主桁架；B区共有13榀主桁架；C区共有8榀主桁架；

桁架轴侧图

屋面钢桁架 材质均为Q345B级

规格分别为：Φ299×10.0、Φ140×6.0、Φ159×6.0、Φ325×12.0、Φ180×7.0、Φ426×14.0、Φ219×8.0、Φ219×8.0、Φ245×10.0、Φ245×8.0、Φ140×5.0、Φ273×10.0

墙体用钢架 材质均为Q345B级

规格分别为：H200×150×4.5×6.0、C200×70×20×2.0(薄型C型钢)、C200×70×20×2.5（合抱型钢，口对口）、C200×70×20×2.5（薄型C型钢）。

外墙体材料

1.20m以上采用双层压型钢板复合保温墙体（横向排板），自外至内为0.75mm厚YX40-320双涂双烤漆镀锌板，0.17mm厚纺粘聚乙烯防水透气层，75mm厚玻璃保温棉，下衬纸基夹筋铝箔贴面，内侧YX15-225-900压型钢板。

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2.1、结合本工程施工时的特点

本工程钢结构为管桁架结构，其拼装工艺难度较大，节点复杂，相贯焊接等难题，因此构件在制作后事先在加工车间预拼，及时对构件调整和校正，消除一些拼装难题，避免了现场拼装过程出现的一些问题，减少了现场高空拼装的工作量，但在空中拼装对三维的控制（中心线、起拱、垂直度）将是施工的重点和难点。

2.2、施工准备

2.2.1根据设计图纸进行深化细化设计，结合施工现场、工厂及运输的要求来进行构件的分批、分段处理，深化设计完成后，请设计及相关单位人员审核确认。

2.2.2由技术负责人组织施工技术人员共同审图，明确其中制作安装的重点及难点，对制作高、难度大的节点制定相应的措施，编制了详细的加工工艺计划。

2.2.3根据钢结构施工进度计划，相应制定了材料采购、检验及用工计划，落实大型机械进场计划。

2．2.4由于本工程工期紧，施工难度大，精度要求高、管形相贯拼装焊接量大。因此对制作、安装人员进行了详细的施工技术交底。

2.3、工厂加工

2. 3.1材料检测

①对到货的材料核对证书、炉批号、数量、规格品质、技术条件、主要标志等是否符合要求，不符合材料标准的严禁使用。

②材料进厂后进行外观检查和尺寸检查，表面无明显锈蚀、麻坑等缺陷，并对原材料进行抽检，合格的材料做好材质和工程色标，并摆放整齐。

2.3.2下料、切割

①根据工程总体部署，现场施工场地及运输条件的，桁架只能在工厂内分段制作后运至现场，为确保制作质量能满足结构设计要求，所以在工厂内进行预拼，然后散件运至现场，为了满足运输，将上、下弦杆各分成五段进行下料制作。

②桁架结构主管直段采用切管机和美国peddinghaus公司生产的锯床下料，支管采用日本生产是数控管子相贯线切割机直接下料，节点板和加劲板用剪板机或数控切割机下料，对主管原则上长度按定尺采购，每段放焊接收缩余量2-5mm。

2立即对构件或杆件进行检验，当钢管不平直及有局部凹陷时，应对钢管进行矫正。对达不到长度要求的应重新下料。支管的检验应以首件为样品，检验后，根据图纸对构件或杆件进行编号，以便装配。

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2.3.3工厂预拼、校正

由于本工程管桁架结构相贯拼装节点复杂，工程量大，为了保证现场钢结构的顺利拼装，加快施工进度，减少现场拼装工期，因此工厂预拼尤其关键和重要。

①工厂预拼的顺序根据已确定的现场拼装方案进行，由于主桁架部位十字加劲板与腹杆相互拼接，腹杆钢管十字切割开槽后，钢管变形较大，因此在拼装过程中需不断矫正，同时，保证腹杆与上下弦杆相贯连接吻合，节点拼装时难度大。

②预拼完成后，对整体桁架进行矫正，其它允许偏差必须满足规范要求。 2.3.4构件的除锈及涂装工艺： ①除锈：

钢构件表面除锈前对构件边缘进行半径R≥3mm圆弧处理，边缘处理直接影响涂装使用寿命，应认真处理和检查合格后，方能进行喷砂处理。

②涂装工件的表面应有良好的干燥度，任何锈、焊渣、砂尘、油脂都应清除，严重的油污应采用溶剂除油。

③钢结构表面采用喷丸除锈方法。 ④除锈质量要求：

钢结构表面清洁应要求其除锈度等级达到GB23-88标准，Sa2.5级，现场补漆，采用电动工具除锈达到ST3级。

⑤当喷丸作业全部完成，并经过检验合格后，开动真空吸砂机，进行表面清理工作，即吸丸、吸尘、全面清除钢材表面的灰尘及杂质。

⑥涂装条件如空气条件、湿度、钢结构表面湿度、相对湿度和雾点，应符合设计和油漆供应商给予的指导。

⑦完工涂装前必须对钢构件在运输过程中及安装过程中损坏的涂装层进行补漆修复，在喷涂最后一道油漆前应对钢结构外表面进行全面清洁处理去灰尘、油污及其它杂质。

2.4构件运输

①本工程运输量较大，共3000多吨，运输日程严格按照施工进度，要求从制作工厂发出，并必须预留一定的路途时间余量。

②运输过程的技术措施：

所有构件均以成品的形式发运到现场。发运前的构件均进行打包捆扎，直杆件全部用钢框架进行固定，下部用垫木支承。构件与捆绑用钢丝绳之间必须放置橡胶垫之类的缓冲

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物，所有的包装都必须进行编号并标记在包装上，且每个包装都必须有详细的构件清单。

三、钢柱安装

3.1、预埋件的安装和埋设

钢柱与地脚螺栓连接节点：钢柱与基础连接采用地脚螺栓，地脚螺栓型号采用M30和M24两种，丝长230mm。连接节点见下图：

箱型柱连接节点 H型柱连接节点 圆柱连接节点

3.1.1、预埋安装精度控制难

由于本工程钢结构大部分连接节点相贯焊接或螺栓连接，且属于空间结构，三维定位复杂，预埋安装精度较难控制。施工时必须采取必要的措施，提前考虑好如何对安装误差进行调整和消除，如何进行测量和监控，以保证整体造型和施工质量。施工对策：利用先进的生产加工设备，对构件进行预拼装，保证构件出厂时的精度。现场施工采用进口高精度全站仪，精确定位各节点空间三维坐标，设置临时支撑，保证构件安装及就位后的精度及质量。

3.1.2、安装准备工作：

与土建进行测量使用的轴线书面交接，并重新布置自己的测量控制点和轴线控制线；

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测量控制点和轴线控制线必须有专门的保护措施；施工前对土建的基础轴线、标高必须全面复测，并引到显著位置，且弹出控制线。基础精度必须达到钢结构验收规范要求，这是保证钢结构安装精度的关键，必须认真细致、精确的达到标准要求；在柱脚底板和螺栓顶截面上刻画出图纸坐标点的位置线；

3.1.3、地脚螺栓预埋施工顺序

(1)、测量放线：首先根据原始轴线控制点及标高控制点对现场进行轴线和标高控制点的加密，然后根据控制线测放出的轴线再测放出每一个埋件的中心十字交叉线和至少两个标高控制点。

(2)、予埋螺栓框架的制作：每一根钢柱予埋螺栓的框架全部在工厂进行加工制作，制作采用L80×50×6的角钢将予埋螺栓固定为一个整体（如下示意图）。予埋螺栓的制作精度：予埋螺栓中到中的间距≯2㎜, 予埋螺栓顶端的相对高差≯2㎜。

(3)、予埋螺栓的埋设：在地板钢筋绑扎完成之后，地板梁钢筋绑扎之前，预埋件的埋设工作即可插入。根据测量工所测放出的轴线，将予埋螺栓整体就位，首先找准埋件上边四根固定角钢的纵横向中心线（预先量定并刻画好），并使其与测量定位的基准线吻合；然后用水准仪测出埋件四个角上螺栓顶面的标，高度不够时在埋件下边四根固定角钢的四个角下用钢筋或者角钢抄平。

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地脚螺栓预埋时，予埋螺栓埋设质量不仅要保证埋件埋设位置准确，更重要的是固定支架牢固，因此，为了防止在浇灌砼时埋件产生位移和变形，除了保证该埋件整体框架有一定的强度以外，还采取相应的加固措先把支架底部与底板钢筋焊牢固定，四边加设刚性支撑，一端连接整体框架，另一端固定在地基底板的钢筋上；待基础梁的钢筋绑扎完毕，再把预埋件与基础梁的钢筋焊接为一个整体，在螺栓固定前后应注意对埋件的位置及标高进行复测。

(4)、预埋加固

地脚螺栓在浇灌前应再次复核，确认其位置及标高准确、固定牢靠后方可进入浇灌工序；砼浇灌前，螺纹上要涂黄油并包上油纸，外面再装上套管，浇灌过程中，要对其进行监控，便于出现移位时可尽快纠正。

地脚螺栓的埋设精度，直接影响到结构的安装质量，所以埋设前后必须对预埋螺栓的轴线、标高及螺栓的伸出长度进行认真的核查、验收。标高以及水平度的调整一定要精益求精，确保钢柱就位。

地脚螺栓就位

对已安装就位弯曲变形的地脚螺栓，严禁碰撞和损坏，钢柱安装前要将螺纹清理干净，对已损伤的螺牙要进行修复。

整个支架应在钢筋绑扎之前进行埋设，固定完后，土建再进行绑扎，绑扎钢筋时不得随意移动固定支架及地脚螺栓。土建施工时一定要注意成品保护，避免使安装好的地脚螺丝松动，移位。

3.1.4、地脚螺栓预埋质量控制

（1）钢柱基础地脚螺栓的埋设精度，直接影响到钢柱的安装质量与进度，所以在钢

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柱吊装前，必须对已完成施工的预埋螺栓的轴线，标高及螺栓的伸出长度进行认真的核查，验收。对超过规范的不合格者，要提请监理和有关方会同解决。

（2）、对弯曲变形的地脚螺栓，要进行校正；螺纹要清理干净，对已损伤的螺牙要进行修复，并应将所有埋设好的螺栓予以保护。

（3）、标高垫块的布设，应在靠近地脚螺栓的柱底板加劲肋下面，砼浇灌前，垫块间以焊接固定。

（4）、混凝土浇筑完成终凝前对预埋好的地脚螺栓进行第二次复核，如有偏差立即进行调整，直至合格为准。

3.2、钢柱吊装

本工程钢柱的类型主要包括箱型截面钢柱、圆钢管柱以及H型截面钢柱，其中A轴线和H轴线为箱型截面钢柱。钢柱重量在5~15吨，采用50履带吊对钢柱进行整体吊装。采用大臂长34m，工作幅度为8m，吊装重量为15吨，满足吊装要求，根据现场情况也采用100吨履带吊进行吊装，构件在运输到现场之后尽量的堆放在离吊装点近的地方，避免构件的二次倒运。如果构件离吊装点较远，需要进行二次倒运，施工队采用自制“炮车”运往吊装柱子位置之后进行吊装。为减少柱子在吊装过程中的变形，吊装时吊点的位置显得尤为重要。

3.2.1、柱身弹线：

钢柱吊装前，必须对钢柱的定位轴线，基础轴线和标高，地脚螺栓直径和伸出长度等进行检查和办理交接验收，并对钢柱的编号、外形尺寸、螺孔位置及直径、连接板的方位等等，进行全面复核。确认符合设计图纸要求后，划出钢柱安装中心线和标高线

控制标高柱底板后浇砼钢模板锚栓

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底板浇砼础砼基础砼

3.2.2、钢柱安装辅助准备：钢柱起吊前，将吊索具、操作平台、爬梯、溜绳以及防坠器等固定在钢柱上。

1、钢柱起吊准备：

2、利用钢柱上端连接耳板与吊板进行起吊，由吊车起吊就位， 3、钢柱翻身工艺：

对于重量较重和较长的钢柱，采用50吨履带吊进行吊装，钢柱翻身过程采用主臂和副臂配合进行翻身。或采用50吨汽车吊配合起吊，施工过程中加强监控，确保施工安全。

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3.3、钢柱吊装路线图

模型试验大厅及模型试验配套设施工程 钢柱吊装路线图泵房水池模型水池魏临 时 施 工 道 路武临 时 施 工 道 路临时道路临时道路排 水 明 沟大主入口接入基地外 排水系统沉淀池临 时 施 工 道 路钢结构加工拼装堆场仓库门卫模板加工及堆场钢筋加工及堆场配电间会议室2F道接入基地外 排水系统职工宿舍及办公用房办公用房1F试验控制专家宿舍 楼（在建）消防泵房水池职工宿舍食堂 钢柱吊装时吊机停放立面图

3.4、柱子安装措施

（1）钢柱吊装前，必须对钢柱的定位轴线，基础轴线和标高，地脚螺栓直径和伸出长度等进行检查，并对钢柱的编号、外形尺寸、螺孔位置及直径、连接板的方位等等，进行全面复核。确认符合设计图纸要求后，划出钢柱上下两端的安装中心线和柱下端标高线，清理干净构件表面上的灰尘、冰雪、油污和泥土等杂物。

（2）柱子起吊时要小心谨慎，应仔细检查吊点、吊具及吊绳，并拴好拖拉绳。同时

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尽量使柱子的中心对准基础中心线，争取一次对准成功，以提高安装效率。

（3）柱子垂直度调整大面使用千斤顶来完成，小面可通过在座浆墩上加减薄垫片实现，同时簿垫板和墩座钢垫板之间的间隙符合规范要求。垫片垫好后，将基础螺栓拧紧。柱脚垫板焊接在结构形成刚架单元，垂直度和标高符合要求后进行。

（4）柱间支撑的安装应在柱子校正后进行，在保证柱垂直度的情况下安装柱间支撑，支撑不得强拉连接，并复测柱垂直度符合要求后及时进行永久固定。

（5）柱子测量要求。柱子的垂直度测量采用三面校测的方法进行（一大面、两小面）切记测量时不准测边，测垂线，另外还需要考虑阳光照射和温度的影响。

（6）钢柱吊装均为整体吊装，钢柱自身重高度大，难度大。而且在吊装之前尚需进行拼装，在吊装钢柱之前应对基础底面进行找平处理，还要准备钢楔子以备安装后钢柱定位固定调整用，因钢柱高度大钢柱安装到位还应拉设缆风绳，做临时稳定。

(7)钢柱上的小爬梯设置：在钢柱安装之前应在钢柱上固定小爬梯，用以吊装之后，解除吊索具及其它结构杆件吊装时，人员上下用。施工完毕，小爬梯应拆除，同时与结构的焊接点应修磨平整。

小爬梯采用Φ14mm的圆钢和Φ10mm的圆钢焊接做成钢爬梯，每段长度约为4m。爬梯每间隔约2m与钢柱固定。

H型钢柱设小爬梯，可在钢柱的外围焊一“U”型圆钢，然后再小爬梯焊接在U型圆钢上，保证工人上下身体所有的空间。在完成摘钩之后，要拆除小爬梯，焊接处要磨平，再补上相应的油漆。

(8)缆风绳拉设：钢柱安装到位并临时固定后，拉设缆风绳。每根钢柱在纵向和横向方向各拉两根（共四根）缆风绳，缆风绳用2T手拉葫芦拉紧，缆风绳选用Ф10mmm钢丝绳。

缆风绳拉设在钢柱顶部四周处。在地面的固定主要依靠相邻近位置的基础承台和地梁上，在不能

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固定到基础承台和地梁的地方，应在地面上设置用重物固定。重物则采用未安装的构件。缆风绳在基础承台上的固定利用基础承台上的预埋板或设置地锚固定，详见下图。

缆风绳设置

钢柱纵向缆风拉结，在柱底浇筑10cm高C40微膨胀砼二次浇灌混凝土时，能起到稳定作用，缆风绳的解除应在基础灌浆后，且混凝土强度达到设计值的70%以上后。

(9)钢柱吊装吊耳的设置：

当钢柱的吊点位置设在柱肩梁位置时，应设置专用吊耳板，吊耳板均选用Q345B级钢制作，根据每根钢柱重量不同应分别进行设计，吊耳板在使用后，不割除做为钢柱的永久构件。

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需要吊耳板吊装的钢柱，吊耳板应在加工厂内制作焊接，同时对焊缝还应做相应的附加内部质量检测。

钢柱吊装就位后，施工人员通过固定在钢柱上的爬梯到吊耳安装高度，解除吊索具。

钢柱在安装过程中会出现偏移，没能达到设计要求的轴线位置，此时需对钢柱的垂直度进行校正，保证钢柱在同一轴线上。钢柱的校正采用千斤顶和楔子进行对钢柱的校正。

当钢柱通过吊机吊装到指定柱子之后，先利用自制的三角楔子对钢柱进行临时的固定，同时对钢柱进行加设缆风绳，缆风绳的具体设置要求见下节详细讲解。待钢柱临时固定之后，在钢柱的柱脚焊接一副临时的校正支架，在支架的下方放直10吨的千斤顶，通过纵横轴线架设的经纬仪观察，对钢柱的垂直度进行校正。

(10)摇摆柱（YBZ）柱安装：为了确保摇摆柱的稳定，我们采取待主桁架安装到位后再安装其相应的摇摆柱的方法进行，安装摆柱过程中采用揽风绳临时固定。避免在吊装过程中摇摆柱发生倾覆。

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3.5、柱子校正

⑴、柱子的校正工作一般包括平面位置、标高及垂直度这三个内容。

⑵、柱子校正工作用测量工具同时进行。用经伟仪进行柱子垂直度的校正，校正时还要注意风力和温度的影响。

⑶、钢柱吊装柱脚穿入基础螺栓就位后，柱子校正工作主要是对标高进行调整和垂直度进行校正；它的校正方法可选用经纬仪、缆风绳、千斤顶、撬杠等工具，对钢柱施加拉、顶、撑或撬的垂直力和侧向力，并调整柱底螺母，在柱底板与基础之间调整校正后用螺栓固定，并加双重螺母防松。揽风绳固定好，吊车即可松钢丝绳。

⑷、钢柱校正好后进行二次灌浆（土建）前要重新对全部钢柱的平面位置、标高、垂直度进行一次复测校核，确保符合标准。等土建柱模板立好后钢柱轴线与模板轴线对准，然后在钢柱与模板之间用钢筋撑牢，将钢筋点焊在钢柱上，另一端点焊在主筋上，以防混凝土浇捣过程中钢柱偏位,

3.6、钢柱砼浇筑

钢柱浇筑混凝土前，首先待钢柱外包混凝土达到一定强度后进行施工，浇筑采用从柱顶浇筑自密性混凝土，为了便于箱型柱灌注混凝土，现在箱型柱柱顶封板，增加300x300灌浆孔。

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内隔板中间开Φ400mm的灌注孔，布置四个Φ50mm的透气孔，内隔板断面图见下图

钢柱灌注前，要进行混凝土浇筑工艺性试验，根据参数指导施工，灌注过程中严格控制混凝土塌落度，塌落度宜25cm左右，浇筑过程中严格观察钢柱变形情况，发现情况，立即停止灌注。

四、屋面管桁架安装

4.1、屋面管桁架安装施工总体流程

A区屋面钢结构安装总体流程：

第一步：A区第1榀主桁架安装（即1轴线），就位后立即在B、G轴两端头及中间分别拉设3道

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缆风绳。

A区第一榀主桁架吊装平面图

A区第一榀主桁架吊装立面图

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第二步：安装第2榀主桁架，完成后立即跟上第1与第2榀主桁架之间的次桁架，确保结构稳定、安全。

A区第二榀主桁架吊装平面图

A区第二榀主桁架吊装立面图

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第三步：接着安装第3榀主桁架，同时也安装1、2榀的水平支撑杆。(拆除1和2之间的胎架，放置在3和4轴之间，调整胎架上挡块循环使用胎架)，,3三榀主桁架吊装与第1榀主桁架吊装相同，第4榀主桁架与第2榀吊装相同。

第四步：以此类推，完成安装A区的屋盖桁架。

第五步：油漆涂装、檩条安装可跟随着桁架进行。施工前则在施工区域内铺设安全通道、安全网等安全技术措施。

B区屋盖钢结构安装总体流程：

第一步：B区第1榀主桁架安装（即8轴线），就位后立即在A、H轴两端头及中间分别拉设3道缆风绳。

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B区第一榀主桁架吊装平面图

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B区第一榀主桁架吊装立面图

第二步：安装第2榀主桁架，完成后立即跟上第1与第2榀主桁架之间的次桁架，确保结构稳定、安全。

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B区第二榀主桁架吊装平面图

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B区第二榀主桁架吊装立面图

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第三步：接着安装第3榀主桁架，同时也安装1、2榀的水平支撑杆。第3榀主桁架加工胎架位置在10和11之间中间(拆除8和9之间的胎架，放置在10和11轴之间，调整胎架上挡块循环使用胎架)，安装第3榀主桁架与安装第1榀主桁架相同，安装第4榀主桁架与安装第2榀主桁架相同，

第四步：继续按上述方法完成安装B区的屋盖桁架。

第五步：油漆涂装、檩条安装可跟随着桁架进行。施工前则在施工区域内铺设安全通道、安全网等安全技术措施。

C区屋盖钢结构安装总体流程和A区吊装相同，参照A区吊装图。

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第一步：C区第1榀主桁架安装（即21轴线），就位后立即在B、G轴两端头及中间分别拉设3道缆风绳。

第二步：安装第2榀主桁架，完成后立即跟上第1与第2榀主桁架之间的次桁架，确保结构稳定、安全。

第三步：接着安装第3榀主桁架，同时也安装1、2榀的水平支撑杆。

第四步：继续按上述方法完成安装C区的屋盖桁架。

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第五步：油漆涂装、檩条安装可跟随着桁架进行。施工前则在施工区域内铺设安全通道、安全网等安全技术措施。

4.2、管桁架现场拼装

A、C区主桁架跨度均为58.96m，B区主桁架跨度为73.98m+16.98m。三个区段的主桁架我们都采用在安装位置下方就近位置进行地面整榀拼装，拼装完成且验收合格然后用2台100吨履带吊抬吊，整榀主桁架一次吊装就位的方法进行安装。管桁架现场拼装顺序即为吊装顺序，由先主桁架后次桁架。

4.2.1、现场拼装场地的设置及机械配置 1、场地道路要求

1.1、现场场内道路能满足大型吊装设备及35吨以上卡车的行走。

1.2、现场场地作为货车行走路线及桁架拼装场地，场地在管桁架施工前进行回填、铺设道渣、碎石且平整夯实，要求地基承载力不小于100kPa，地基承载力不满足要求时，采用基底换填碎石或采用混凝土硬化，确保满足长15m重35t的货车行走及构件倒运要求，及满足桁架拼装要求。

1.3、场地设置

拼装场地布置合理与否，将直接关系到施工进度的快慢和安全文明施工管理水平的高低，为保证现场施工顺利进行，具体的拼装场地布置原则如下：

（1）在满足正常施工的条件下，尽量节约施工用地。

（2）满足施工需要的文明施工的前提下，尽可能减少临时设施的搭建。

（3）在保证场内交通畅能和满足施工对材料要求的前提下，最少限度的减少材料场内运输，特别是减少场内材料的二次搬运。

（4）符合施工现场卫生及安全技术要求和防火规范。

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（5）施工场地按就近施工工地布置，尽量减少场内的二次搬运。

（6）施工现场要加强场容管理，做到整齐、干净、节约、安全，力求均衡生产。

（7）场地布置遵循“三防”原则，消除不安定因素，防火、防水、防盗设施齐全布置合理。 （8）根据总包提供的施工总平面图。

（9）根据吊机的工作半径和起吊能力，尽量减少成品单元的二次搬运。 2、拼装场地内机械配置

构件主要是以散件形式运至现场，拼装场内的机械主要是用装卸和构件吊至拼装胎架上垂直运输和构件的水平运输，我们拟采用2台16t汽车吊作为拼装场地内的垂直、水平运输机械，另再设2台30吨平板车作为水平方向的运输。

4.2.2、拼装胎架的设置

1、A、B、C区主桁架拼装施工过程中的吊车、货车都在场内上行走、停放，桁架地面拼装应安排合理、适当，主桁架拼装位置设在安装位置下方就近位置进行地面整榀拼装。地面应平整、夯实，局部进行砼硬化，以满足拼装要求。胎架设置与主桁架就近位置安装原则相符合,在A、B、C区各加工一个胎架，采取割除调整挡块的方法，对原胎架作适当的修改，来满足下一榀桁架的使用，胎架一般设置在相邻两数字轴线中间（如1和2,3和4,5和6，以下与同），便于加工吊装两个主桁架，胎架计划设置位置情况见下图，A区胎架位置计划3处， B区胎架位置计划6处，C区胎架位置计划3处，胎架设置数量根据现场施工进度进行调整。

模型试验大厅及模型试验配套设施工程 胎架设置图泵房水池模型水池魏临 时 施 工 道 路临 时 施 工 道 路武临 时 施 工 道 路临 时 施 工 道 路临时道路临时道路排 水 明 沟大主入口接入基地外 排水系统临 时 施 工 道 路钢结构加工拼装堆场模板加工及堆场钢筋加工及堆场道接入基地外 排水系统职工宿舍及办公用房办公用房试验控制专家宿舍 楼（在建）消防泵房水池职工宿舍

2、胎架设置应避开节点位置，满足焊工的施焊空间。 第27页

3、胎架必须保证有足够的刚度和稳定性，且必须保证胎架上口水平度±1mm，另外为了便于桁架的起吊，胎架定位块的位置须避免与桁架起吊时碰撞。

4、在组装平台上划出型钢端面定位线、中心线及分段长度位置线，作为桁架拼装验收的依据，另外为防止胎架的沉降不均匀，须在胎架旁设置一沉降观察点，作为平台沉降的检查依据。

5、拼装胎架用20#工字钢和18#号槽钢制成。拼装胎架采用水准仪、全站仪测量以控制胎架各支承点的位置，保证桁架的拼装进度。

6、拼装胎架结构示意图如下图：

倒三角形桁架拼装胎架示意图

7、桁架大小尺寸每榀都不一样，若针对每一榀主桁架都做一个胎架，将造成胎架材料的严重浪费，既不合理又不经济，因此这里采取割除调整挡块的方法，对原胎架作适当的修改，来满足下一榀桁架的使用，有两种形式：

（1）、一种为与主桁架上弦杆连接处挡块，这里应注意型钢间间隙，根据图纸要求，定出能满足大部份桁架拼装的胎架尺寸，示意图如下：

桁架上弦平面单元（部分） 上弦定位挡块 桁架上弦杆挡块定位图

（2）、另一种为与主桁架下弦杆连接处挡块，示意图如下：

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桁架下弦杆（部分） 下弦定位挡块

桁架下弦杆挡块定位图

8、在胎架设置时务必注意在胎架制作，必须严格控制定位点和定位点的相对位置。绝对标高参照同一基准面，若定位点与基准面标高有差异，通过在底板下垫垫层调节，调节准确后用电焊将垫层焊死，以此确保定位点的精度。

9、胎架长度与主桁架长度尺寸相等，胎架上部宽度为4.5m，高度在2m~4.5m之间变化，通过调节胎架挡块来满足尺寸要求，胎架起拱度可按L/1000（mm）起拱。

10、为了保证胎架施工安全，特制定安全措施，一是对场地进行平整压实硬化，二是底部把胎架底部整体连接一起增大接触面积，三是在胎架两边增加斜支撑和剪刀撑，增加胎架的稳定性。胎架拼装后的见下图：

4.2.3、拼装技术措施 1、现场拼装流程

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桁架拼装胎架制作 桁架拼装定位点焊 检验、校正

调整

N

Y 桁架拼装全焊接

UT检验

返修 N

Y 焊后校正

涂 装

检验合格

现场拼装工艺流程图第30页

步骤1：放地样、设置拼装支架，测量支架坐标

步骤2：定位下弦杆

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步骤3：定位上弦杆

步骤4：定位下层弦杆之间腹杆

主桁架拼装过程流程简图

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3、拼装技术措施

3.1、采用必要的拼装胎具，拼装胎架设置后要根据施工图核对胎模具的位置、弧度、角度等情况，复测后才能进行构件拼装。

3.2、做焊接工艺试验，测出实际焊接收缩系数，指导实际焊接工艺。

3.3、预先计算各类变形量，并采取反变形措施。采用先进的加工设备，保证下料精度。 3.4、组对定位采用全站仪对桁架各个节点的坐标进行精确定位。

3.5、分离面组装点焊定位后，必须先对桁架进行几何尺寸的检查，确认后方可开始焊接，焊接要严格按焊接工艺要求进行。拼装焊接完毕后进行检查，并采用各类矫正措施，保证产品使用精度。

4、拼装检测措施 4.1、建立测量控制点

制作胎具之前，必须用水平仪全面测量平台基准面的水平，并做好记录，根据数据及实际情况，确定测量基准面的位置，并做好标志。在确定支架点的高度时将该点的测量值考虑其中，标高误差≤±3.0mm。用全站仪测量胎具的垂直度，垂直度≤h/1000，且不大于5mm，主要控制点为定位点的标高。用水平仪、全站仪、水平尺、钢尺对上述项目进行实际复检查。

4.2、校正和调整用卡、器具：矫正主要采用拉马、千斤顶，必要时拆下使用火工。 4.3、检测方法： a．跨距 测量工具：钢尺

b．中心线及位移，测量工具：经纬仪器、水准仪、全站仪、钢尺 c．标高，测量工具：经纬仪器、水准仪、全站仪、钢尺 d．起拱度，测量工具：经纬仪器、水准仪、全站仪、钢尺 4.3、管桁架安装

4.3.1、主桁架重量统计

A、C区主桁架跨度均为58.96m，B区主桁架跨度为73.98m+16.98m。三个区段的主桁架我们都采用在安装位置下方就近位置进行地面整榀拼装，拼装完成且验收合格然后用2台100吨履带吊抬吊，整榀主桁架一次吊装就位的方法进行安装。次桁架紧跟着主桁架之后进行安装。

A区：主桁架ZHJ--*，共7榀，单榀重量为26.7t，用2台100吨履带吊抬吊， B区：主桁架ZHJ--*，重量为48.8t，用2台100吨履带吊抬吊。

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C区：主桁架ZHJ--*，重量为26.7t，用2台100吨履带吊抬吊。 次桁架重量都较轻，采用25t汽车吊进行吊装。 4.3.2、管桁架吊装 （1）管桁架布置

管桁架结构分为主桁架和次桁架，其中主桁架纵跨整个实验大厅，次桁位于主桁架之间，将整个主桁架组成一个整体；桁架采用倒置三角形式和四边形两种拱形桁架，以三角倒置桁架拱形为主；桁架宽度为4.5m，高度在2m~4.5m之间变化。其中A区共有7榀纵向主桁架；B区共有13榀主桁架；C区共有8榀主桁架。

（1）吊装路线布置及实施

对安装的施工平面进行布置规划，确定出通道位置，构件堆放位置，吊机的吊装位置和行走路线等，清理吊装通道，并搭建临时拼装平台，临时拼装平台为活动可移动的，可交叉轮流使用，具体数量为满足施工需要。主桁架和次桁架以及安装路线见下图

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（2）、吊装时，整个现场由一个总指挥调配，各岗位分指挥应正确迅速执行总指挥的命令，做到传递信号迅速正确，并对自己负责区域内负有责任。

（3）、主桁架采用双机抬吊。为保证主桁架腾空后基本处于水平状态，在主桁架两端用麻绳绑好（为了避免吊起的桁架自由摆动）作为牵制溜绳的调整方向。吊装前的准备工作就绪后，指挥者发出试吊信号，由2台100t履带吊将主桁架进行试起吊，吊起两端高度为200-300mm时，发出停止信号，再对构件和各部位环节进行检查，特别是各吊具的安全性及牢固性是否安全可靠，无问题后再继续进行。继续按此法吊装其余所有主桁架。100t履带吊起吊时角度78度，主臂长度36.0m工作幅度12.0m，，额定起重量为36.0t，安装高度在21.5m，满足吊装要求。

B区主桁架吊装立面图

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A C区主桁架吊装立面图

B区主桁架吊点位置示意图

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A、C区主桁架吊装示意图

（4）、主桁架吊装就位后，均须设置缆风钢丝绳进行固定，缆风绳的数量应根据桁架的跨度确定，原则上每边不少于3道，缆风绳的角度为45°左右为宜。

（5）、主桁架调节就位后，应将主桁架与钢柱进行连接固定。 （6）、主桁架吊装时应采用全站仪全程跟踪测量，精确定位。 5、现场相贯焊接：

本工程管桁架上、下弦杆与腹杆、加劲板互相交接，拼装节点质量要求高，相贯焊接难度大，在正式施工前按工艺标准进行了详细的安全技术交底和现场技术指导。主要交底内容如下：

①参加施工的焊工必须有熟练的操作技能和和专业理论知识和焊工合格证，并且要求在有效期内担任项目的焊接工作，严禁无证焊工上岗施焊。

②现场使用的焊条必须有质量证明书，并根据订货要求和有关技术标准按批号对所有的焊条进行外观检查，所有的焊条药皮应干燥牢固、完整、不能有裂纹、气孔及刻痕等缺陷。

③焊条使用前应根据质量证明书的规定进行烘焙和保温，焊工每次领用的焊条应存放在保温筒内，数量不得超过3kg，存放时间不得超过4h，逾时应重新进行烘干。对当天使用完的焊条应另行堆放，下次尽量使用。

④施焊前对所焊工件进行清理，将焊接区边缘30~50mm范围内的铁锈、毛刺、油污等清除干净，以减少产生焊接气孔等缺陷的因素。

⑤焊工在焊接时严格按照焊接工艺进行施焊。焊接坡口加工后，其尺寸应符合图样要求或焊接工艺规定，将熔渣、氧化层清除干净，并把凹凸不平处打磨平整。

⑥焊工在施焊工程中，将每层焊缝的外表焊平滑一些，以便清渣和避免出现死角。每一层焊道焊完后应及时清理，如发现有影响焊接质量的缺陷，必须清除后再焊。

⑦焊缝出现裂纹时，焊工不得擅自处理，申报焊接技术负责人，查清原因，提出修补措施后，方可处

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理。

⑧柱梁垫板焊时，垫板要与母材底面贴紧，以保证焊接金属与垫板完全熔合。

⑨焊工施焊完后，应及时清理焊渣，对焊缝的外观进行检查，要求焊缝金属表面焊接均匀，不得有裂纹、夹渣、焊瘤、烧穿、孤坑和针状气孔等缺陷，并清除焊接处的飞溅物，使所有焊缝质量达到设计和规范要求。现场焊接工艺如下：

现场焊接工艺流程 衬板、引弧板安装、检测 桁架拼装 根据测量结果确认焊接顺序 焊前确认 破口处理 预热 焊条检测 现场局部缺陷修整 焊条焊接 焊条完成 超声波探伤检测 焊接外观检查 碳弧气刨、砂轮打磨 打磨 外观检测记录

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不合格 合格 工艺记录报告

五、钢管桁架绕度检测

每拼钢管桁架吊装结束后，及时对每拼桁架的扰度用全站仪进行检测并做好记录。屋面板施工结

束后再进行第二次检测，对照第一次的结果，检查扰度的变化情况，以后一个月检查一次到竣工验收。并及时告知设计院每次扰度变化情况。

六、检测及效果

本工程钢结构管桁架施工完成后，每一条焊缝均采用超场波进行检测，自检合格后报监理、业主验收，业主方委托建筑质量检测中心进行第三方检测。主要对钢结构焊接超声波探伤、外观质量和焊接尺寸、主要构件变形、主体构件尺寸等检测，经检验所查钢结构节点角焊缝和对接焊接符合GB50205-2001中一级，二级焊接的要求，其余焊接外观质量及焊接尺寸，主要构件变形，主体构件尺寸，桁架起拱均符合设计及施工质量规范要求，得到了设计、质监、监理、业主方的一致好评与肯定。

结束语：

模型试验大厅大跨度钢结构管桁架施工在合肥地区属罕见范例。由于采取了科学、合理、可靠、严密的技术，仔细布置与安排，进行全过程质量监控，的完成了本工程钢益。

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