北京住总第一开发建设有限公司 吴赞广 田磊
摘 要 ：本文介绍了小武基垃圾转运站综合工房一A区网架吊装施工技术。该工程在施工场地狭小、内有建筑物不能破坏的复杂工况下，通过采用起步吊装+高空散装的施工方法，成功的完成了大跨度空间网架安装，总结了一套包含材料拼装、构件吊装、安全防护等方面的成果，可为今后其他类似工程提供参考。
关键词：大跨度网架，复杂施工环境，临时支撑设置，安全防护
1.工程概况
本工程名称为小武基垃圾转运站全密闭除臭工程项目。综合工房一为本工程最大的单位工程，结构形式为空间网架结构、门式钢架结构，总建筑面积15178m2,由A、B、C、D四个区组成，其中A区屋面为空间网架结构，最大跨度72m，网架投影面积为7866㎡（15-29/A-L轴），平面尺寸72m*109.25m，支撑为上弦多点支撑，支撑点为钢柱支撑，支座标高为21.6m,网架为三层网架，网架最大高度7.6m，网架杆件（60、75.4、88.5、114、140）材质为Q235B，159材质为Q345B，封板、锥头、套筒材质为Q345B，螺栓球材质为45#钢，高强螺栓材质为40cr。屋面为两面坡形式，周边支撑分布在44个钢柱顶支座上，网架均采用正方四角锥螺栓球网架。
图1 综合工房一A区屋面网架平面布置图
综合工房一A区屋面网架结构位于原有建筑上侧，网架最高点26.5m，下悬杆标高16.7m，屋面网架与原有建筑东侧水平距离为18.2m，西侧水平距离为3.2m，原有建筑屋脊最高点标高16m，原有建筑与新建屋面网架下悬杆间垂直距离最大处3.04m，最小处0.7m。
图2 综合工房一A区屋面网架与原有建筑物关系图
2.施工难点
现场场地狭小。综合工房一A区西侧宽度6米、南侧宽度10米、东侧宽度18.2米（新老建筑之间），施工方案选择时需充分考虑现有场地情况，合理确定方案，包括材料码放、吊车站位等。厂区内侧原有建筑物影响材料的垂直运输，吊车出臂角度、原有建筑物与新建建筑之间的缝隙以及临边防护等为施工难点，施工过程中需加强控制。
3.复杂工况下大跨度网架安装
3.1施工方案的确定
根据以往的施工经验，并紧密结合现场实际，为保证网架顺利安装，项目部技术人员准备了四种方案，经过多轮研讨比选，本着安全第一同时又能够保证施工质量并且经济合理的原则，最终确定第四种方案为最适合本工程的方案，具体如下：第一种方案：塔吊安装（排除原因，场地西侧空间狭小，个别位置立塔以后无法拆除。）第二种方案：滑移法（排除原因，本工程竖向为钢结构（刚度较低），滑移法对竖向结构刚度要求高，其次滑移法需竖向结构整体成型后方可进行。）第三种方案：起步脚手架平台组装+高空散装（排除原因，起步需搭设高大脚手架，架体基础需利用原有建筑，安全隐患较大。）第四种方案：起步吊装+高空散装，为最适合本工程的方案。
3.2施工方法
在比较几种安装方案后，从经济性、安全性、质量保证及工期进度等因素综合考虑后，我公司决定本工程采用支撑架单元吊装法+高空散装法，其中，27-29/A-L轴网架采用单元吊装法，15-27/A-L轴部分屋面网架采用高空散装法。工艺流程为
图3 工艺流程图
3.2.1起步吊装
A区屋面网架起步吊装需在竖向钢柱、钢梁结构完成并验收合格后进行。起步吊装屋面网架（27-29/A-L轴）宽度为13米，现场可供拼装的场地是10米，所以拼装采取两步式，一部分在地面完成，一部分在空中完成（网架拼装采用1台25T汽车吊配合人工完成）。地面拼装10米，单片（72m*10m）总重量26吨（按30吨计算），起步吊装选用两台350T+超起吊车将地面拼装好的构件吊装到安装高度(16.8米)28-29轴平面位置，将网架与周边支座及两侧临时支撑固定，吊车不卸载，在空中继续散拼至27轴，与27轴两侧支座及27轴交G轴混凝土柱上临时支撑连接，然后吊车卸载，起步吊装完成。
选择起步吊装吊车时，需考虑构件重量、吊装距离、安装高度、是否抗臂等，同时要考虑安全系数，还要现场踏勘吊车站位场地（现场地为混凝土路面），确保满足承载力要求。
图4 QAY350A汽车吊作业范围图（主臂长度80m）
表1 QAY350A主臂+超起工况起重性能表主臂长度80米
|
支腿全伸 纵向×横向：8.93米×8.53米 全配重（105T）工况 |
|||||
|
工作幅度 |
（表中起重量单位：T 臂长、幅度单位m） |
||||
|
m |
59.8 |
64.8 |
69.8 |
74.8 |
80 |
|
12 |
38.5 |
30.5 |
|
|
|
|
14 |
38.0 |
29.5 |
25.2 |
|
|
|
16 |
37.5 |
28.5 |
24.2 |
25.5 |
21.7 |
|
18 |
37.0 |
27.5 |
23.2 |
25.5 |
21.0 |
|
20 |
36.5 |
26.6 |
22.2 |
25.0 |
19.6 |
|
22 |
36.0 |
25.6 |
21.4 |
24.5 |
19.1 |
|
24 |
35.5 |
24.6 |
20.4 |
24.0 |
18.5 |
|
26 |
31.3 |
23.7 |
19.9 |
23.5 |
17.9 |
|
28 |
28.4 |
22.7 |
19.5 |
23.0 |
17.3 |
|
30 |
25.1 |
21.6 |
18.9 |
22.5 |
16.8 |
|
32 |
23.2 |
20.9 |
18.2 |
21.0 |
16.2 |
|
34 |
20.7 |
19.5 |
17.6 |
19.2 |
15.6 |
|
36 |
18.6 |
18.0 |
17.1 |
17.5 |
15.0 |
|
38 |
16.6 |
16.2 |
16.0 |
16.2 |
14.4 |
|
40 |
14.9 |
14.5 |
14.6 |
14.2 |
13.9 |
|
42 |
13.4 |
12.9 |
13.5 |
13.0 |
13.4 |
|
44 |
12.0 |
11.7 |
12.0 |
11.5 |
12.0 |
|
46 |
11.0 |
10.8 |
10.9 |
10.4 |
10.6 |
|
48 |
9.2 |
9.3 |
9.8 |
9.7 |
9.6 |
|
50 |
8.2 |
8.3 |
8.9 |
6.5 |
8.8 |
|
52 |
7.6 |
7.8 |
8.0 |
7.6 |
7.9 |
|
54 |
7.0 |
7.1 |
7.2 |
6.6 |
7.1 |
|
56 |
|
6.3 |
6.3 |
5.9 |
6.2 |
|
58 |
|
5.8 |
5.5 |
5.2 |
5.4 |
|
60 |
|
5.0 |
4.9 |
4.6 |
4.8 |
|
62 |
|
|
4.2 |
3.8 |
4.1 |
|
64 |
|
|
3.5 |
3.3 |
3.6 |
|
66 |
|
|
|
2.8 |
3.2 |
|
68 |
|
|
|
2.2 |
2.8 |
|
70 |
|
|
|
|
2.4 |
|
主臂组合 |
012222 |
112222 |
122222 |
222222 |
333333 |
|
倍率 |
4 |
3 |
3 |
3 |
2 |
|
吊钩重量 |
1.15T
|
0.6T |
|||
表2 起步吊装吊车选择
|
汽车吊 |
构件重量（t) |
工作半径（m） |
工作臂长m） |
起重性能（t） |
安全系数 |
能否满足要求 |
|
西侧350T+超起 |
13T |
30m |
59.8m |
25.1*0.8=20.8 |
25.1/13=1.97 |
能 |
|
东侧350T+超起 |
17T |
28m |
59.8m |
28.4*0.8=22.72 |
28.4/17=1.67 |
能 |
网架吊点选择：网架吊装时，钢丝绳用U形卡环绑扎在螺栓和球相对较大球节点位置处（即靠近网架支座点网架受力较大位置，吊点位置靠近支座点接近于网架安装自然受力状态，不易产生别杆件受力变形），每台吊车吊四球节点(附图)。
根据起步吊装吊点反力图，最大反力为47.2KN,考虑钢丝绳与吊点成45度夹角，选用直径26钢丝绳做吊索（66.76KN小于75KN(500*26*26/4.5)）。
图5 起步吊装吊点反力图
起吊过程中，起步跨杆件无超应力杆件，应力比<1。
图6 起步吊装阶段起步跨各杆件应力比
起吊过程中，两台吊车须统一指挥，步调一致。
图7 网架起步吊装图
3.2.2高空散装
综合工房一A区剩余（15-27/A-L轴）屋面网架采用高空散装法进行安装。高空散装指的是在已安装的网架上向前延伸，先在地面上按图纸拼装成一个个小椎体（单个椎体0.25T），用汽车吊（25T）做提升工具将其提升到需安装高度，然后安排几名队员迅速把各自的杆件拧入到各自的节点螺栓球孔内。一个小单元拼装结束后，用同样的方法再安装下一个小单元，如此反复安装，形成一座完整的网架。 在安装的过程中，各个部门、工种分工明确，地面上有人负责配置材料、运输、拼装小单元等，流水作业，有条不紊。
图8 高空散装吊车平立面布置图
3.2.3临时支撑设置
经过计算和验算，在起步跨下弦球节点处设置三个临时支撑点。因网架跨度较大，在每安装完一个柱距后，按此方法设三个临时支撑点，在安装的过程中可以避免网架下挠，两侧位置采用网球支撑架，中间部位因位于原混凝土楼板上侧，经过计算和现场勘测，利用原有混凝土柱头架设千斤顶做临时支撑。两侧共4个（两组）临时支架交替使用，直至网架安装完成。临时支撑设置位置均根据工况动态计算得出，设置临时支撑位置网球下反力与临时支撑承载力均经过计算，确保临时支撑能够承受住所支撑位置的荷载。
图9 临时支撑设置立面图
图10 柱头临时支撑大样图
图11 临时支撑支点反力图
3.2.4网架施工高处作业防护措施
本工程网架施工过程中高处作业的主要防护措施包括两个阶段:起步吊装阶段和高空散装阶段。综合工房一A区网架位于原有建筑上侧，屋面网架与原有建筑之间东侧水平距离为18.2m，西侧水平距离为3.2m。高空防护重点集中在屋面网架与原有建筑之间。
起步吊装阶段安全防护需预先在起步拼装跨下侧挂安全网，起步安装时工人需挂好安全带，确保高处作业安全。
高空散装阶段为确保施工安全，在原有厂房与新建结构中间悬空部位挂安全网，安全网沿网架安装方向（跨度方向）下弦杆件方向悬挂，采用钢丝绳做悬挂骨架，安全网需悬挂双层，间距不大于10米，同时安全网沿网架拼装方向需超出作业区6米。
另外，网架高空散装时，作业人员会借助原有屋面作业，因原有屋面部分为彩钢屋面，作业时原屋面上禁止堆载，同时采用大芯板对原有屋面进行防护。原有屋面四周临边部位需搭设1.5米高护身栏并悬挂密目网。安装工人需佩戴双保险的安全带，随走随挂（两根保险绳交替使用）在生命线上，达到施工安全的目的。
图12高处作业安全防护布置图
3.2.5施工监测
网架安装过程中需对竖向钢结构持续监测，尤其需加强监测钢柱的垂直度以及柱顶的水平位移。
网架校正：为确保网架上下弦杆件的安装质量，每安装两个柱距的网架后，应用经纬仪检查一次上下弦杆的轴线偏差。杆件轴线偏差较大的，应重新调整网格尺寸，确保网架纵向轴线与横向轴线满足设计要求。
本工程跨度大，单体建筑较长，如果安装挠度控制相差很大，网架将无法正常连接。 因此安装过程中安装精度控制非常重要， 挠度控制就是安装精度的一个主要控制目标。为保证网架整体尺寸，必须严格控制网架杆件尺寸精度和节点球的加工精度，杆件的尺寸正负差要尽可能为零，即杆件的正负偏差的数值要一样。为了在网架安装中随时监控网架节点的挠度及安装精度，施工时可在网架下面设置几个测量参考点，结合本工程屋面网架平面布置及现场条件，本工程可利用原有建筑屋面架设仪器进行检测控制。
图13网架挠度观测点布置图
4.结束语
小武基垃圾转运站全密闭除臭工程综合工房一A区屋面网架施工，通过方案的精心选择，以及现场严密的施工组织，自2017年3月17日至2017年4月20日，历时1个月左右，最终72米大跨度网架在复杂施工厂区得以顺利安装，满足了施工质量、安全、进度要求，得到了建设单位和监理的一致认可，为企业带来了良好的社会信誉。
本工程施工方案的选择紧密结合现场，住一公司以及项目部人员对网架施工全程参与，达到了培养技术骨干、锻炼技术队伍的目的；本工程方案的选择过程、起步吊装、临时支撑设置、以及安全防护措施，可以为类似场地狭小、环境复杂的区域进行大跨度网架安装提供一定的参考。
参考文献
[1] 张智飞.大跨度网架安装施工组织探讨.能源电力.2095-2066（2015）32-0043-02
[2] 张学刚、韩志勇.大跨度钢网架安装工艺和质量关键点防控.2011(11)
