探析大跨度门式轻钢结构安装的施工方法
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摘 要：大跨度门式轻钢架结构是大跨度建筑常用的结构形式之一. 门式轻型钢架结构是指主要承重结构采用实腹门式钢架，具有轻型屋盖和轻型外墙的单层钢结构。近几年来，随着彩色压型钢板、H型钢，冷弯薄壁型钢的引进和发展，我国门式轻型钢架结构发展迅速，广泛应用于大型工业厂房、仓库、飞机库，以及现代商业、文化娱乐设施和体育馆等大跨度建筑。本文结合工程实例，就大跨度门式轻钢架结构工程无法选取跨内安装施工方案时采取的跨外安装施工方法比选而对安装施工方法做浅要分析。
关键词：大跨度门式轻钢结构；跨外吊装；钢梁
中图分类号：TU765 文献标识码：A
一、工程概况
厦门某节能荧光灯T5项目一期三标段钢结构工程，位于厦门市同安区西柯镇。
项目基本特点：
1 本项目结构形式为大跨度门式轻钢结构框架，屋面坡度1：15。钢柱及屋架梁等均采用Q345钢板制作，梁柱结构采用H型钢和焊接实腹型工字形截面的钢架，构件之间为高强度螺栓连接，柱与基础采用刚接形式，钢框架为单层，二层混凝土平台为独立柱基础1-8轴檐口高度21.5米，9-24轴檐高15米。
2 钢梁单跨48米，实腹式H型钢。
3 有4.8米混凝土平台且已经施工完毕，只能采取跨外吊装。
4 建筑物两侧道路（基层已施工，面层未施工）及绿化区域管网施工完成造成施工作业场地均为回填土，吊装作业面处在松土层上。
二、吊装施工方案比选
本工程跨度大达48米，檐口高度在15-21.5米之间，高度较高，只能选择轮式起重设备吊装。根据项目基本特点和现场施工情况，因二层混凝土平台已施工完成，造成跨中无法行走吊装设备，以最高檐口（柱顶）标高21.5米为最大高度选择跨外吊装的以下三种方案：
1 跨外单机整体吊装（如图1）
钢梁在地面组装，采用大型吊车在建筑外进行安装，其回转半径在29米左右，车间跨度为48米，柱距6米，室外道路标高为-0.5米，柱顶标高21.5米，屋架梁自重为13吨，屋脊标高23.1米， 验算起重机型号及吊臂长度。单机内场吊装方案：已知h1=23.1m，取吊索与梁之间的夹角为45度，则h2=12m，h3=5m，初步选取100吨吊车主臂倾角为70度时核算如下：则
E=1.7+0.5=2.2m；
H=21.5+12+5+2.2=40.7m；
L=（40.7-2.2）/Sin70=41m；
R=（41-2.2）/tg70=14.16m。
核对QY100H全液压汽车起重机技术参数对应上述参数时，主臂与地面夹角为60度，41.3米主臂打开调节钢丝绳悬挂长度即可符合要求。其对吊车的起重要求过大。
跨外单机整体吊装的优点是：不需多次驳运钢梁。
跨外单机整体吊装的缺点是：钢梁必须采用大型吊车在混凝土平台外进行安装，对驳运要求的回转半径大；吊车吨位选取太大费用昂贵，对场地要求非常高。
2 跨外双机整体吊装（如图2）
双机跨外抬吊参照跨外单机整体吊装计算步骤，选取70吨吊车可满足要求。
车间跨度为48米，柱距6米，室外道路标高为-0.5米，柱顶标高21.5米，屋架梁自重为13吨，屋脊标高23.1米， 验算起重机型号及吊臂长度。
已知h1=23.1m，取吊索与梁之间的夹角为45度，则h2=9m，h3=5m，初步选取70吨吊车，则
E=1.7+0.5=2.2m；
H=23.1+9+5+2.2=39.3m；
L=（39.3-2.2）/Sin70=39.5m；
R=（39.3-2.2）/tg70=13.54m。
核对QY70V全液压汽车起重机技术参数对应上述参数时，主臂与地面夹角为70度，41.5米 主臂打开。
整个钢梁的拼装在4.8米的混凝土平台上进行，钢梁拼装完成后，在建筑物的两侧各采用一台汽车吊，利用两台汽车进行抬吊，完成构件的安装。用两台吊机进行抬吊时，每台吊机的起重能力必须大于所吊装总重量的80%。在采用抬吊后，所需的最大回转半径约18米。该方案将5节钢梁驳运到混凝土平台上一次性拼接成整体，采用2台汽车吊在跨外进行抬吊安装，其回转半径在18米左右。
跨外双机整体吊装方案的缺点是：（1）构件需全部驳运到混凝土平台上，工作量非常大；（2）由于自重较大需要采用较大吨位吊车进行双机抬吊，要求指挥和吊车操作协同水平较高；（3）因吊车吨位较大，对地面要求相对较高。
优点是：（1）避免高空搭设操作平台；（2）安装及吊装时间少；（3）地面承载力要求相对低，成本低。详见图2。
3 双机跨外分段吊装（如图3）
车间跨度为48米，柱距6米，室外道路标高为-0.5米，柱顶标高21.5米，屋架梁自重为13吨，屋脊标高23.1米， 验算起重机型号及吊臂长度。
已知h1=23.1m，取吊索与梁之间的夹角为45度，则h2=9m，h3=5m，初步选取70吨吊车，则
E=1.7+0.5=2.2m；
H=23.1+9+5+2.2=39.3m；
L=（39.3-2.2）/Sin70=39.5m；
R=（39.3-2.2）/tg70=13.54m。
核对QY70V全液压汽车起重机技术参数对应上述参数时，主臂与地面夹角为70度，41.5米，主臂打开。
跨外双机分段吊装的优点是：（1）避免大量的二次驳运工作；（2）避免吊机不同步造成高空拔河的问题；（3）由于分段进行起吊，可选用相对较小吨位的吊车即能完成吊装任务。跨外双机分段吊装缺点：（1）钢梁在吊装过程中再组装；（2）屋架梁的需高空拼接，高空拼接工作危险性较大；（3）需搭设脚手架，对起重吊装指挥要求高；（4）且对螺栓安装紧固需要一定的时限。可参考图3。
选择吊装方法的原则是：（1）力求快速、优质、安全地完成全部吊装任务。（2）尽量减少高空作业；（3）采用成熟而先进的施工技术；（4）吊装费用经济。通过以上分析，经过三种方案的比选，结合现场道路和场地以及以往类似项目的施工经验跨外吊装，且将钢梁在混凝土平台组装完成后，采取跨外双机整体吊装，为最佳吊装方案。但也必须对两机进行统一指挥，使两者互相配合，动作协调。由于平台的影响，两名吊机司机不可能同时都看到指挥的指令，因此我们将采用三台对讲机，设置起重指挥专职人员，由起重指挥在平台上对吊机司机进行指挥。在整个吊装过程中，两台起重机的吊钩滑车组，都应基本保持垂直状态。进行首件屋架梁吊装时，必须指挥两机升钩将各自钩挂的吊索都拉紧后，方可共同起吊屋架梁。当两机同时起钩将屋架梁吊离地面约100mm时，停止起升，检查梁的变形情况、钢丝绳的受力状况、吊机支脚处的变化情况等，所有情况稳定及符合预期要求后，两机同时升钩将屋架梁吊到高空预定的位置。
除上述选择安装施工方法外，还需对地面承载力及梁的绑扎起吊点位置、钢梁吊装过程中的强度、钢丝绳夹角及钢梁吊装过程中稳定性等进行验算，保证在吊装过程中安全性和稳定性。最后必须建立健全吊装安全管理保证体系，由于吊机吨位比较大，因此吊装前要检查现场所有的条件必须符合安全要求，严格执行高空作业中各项操作规章制度，屋面梁在起吊前必须将生命线安装固定好，等一切安全保障措施。
结语
经过上述吊装施工方案的比选，总结类似工程的施工经验，可以看到，针对不同工程，根据经济、安全、省时省力各个角度施工方案也有多种，如何根据工程情况，审时度势灵活选用施工方案，才能大大节省工程造价和工期，是大家值得考虑和应用的关键。
参考文献
[1]江正荣，等.建筑施工简易计算（第2版）[M].机械工业出版社，2007.
[2]江正荣，等.建筑施工简易计算续篇（第2版）[M].机械工业出版社，2008.
[3]CECS 102：2002，门式刚架轻型房屋钢结构技术规程[S].中国计划出版社，2012.
[4]GB50755-2012，钢结构工程施工规范[S].