某大跨钢结构管桁架工程施工技术研究

黄 伟 白 海 王 虎

(中冶(上海)钢结构科技有限公司，上海 200941)

1 工程概况

重庆融创茂项目主体结构由水乐园、海洋乐园、娱雪乐园、商业街四部分组成，其中水乐园、海洋乐园、娱雪乐园周边支撑为混凝土柱，屋盖为钢结构，结构形式均为三角形钢管立体桁架结构，其中娱雪乐园由19榀主桁架及连系桁架组成，平面尺寸为139.8 m×188.3 m,其中主桁架最大跨度80.3 m，桁架最大矢高9 m，桁架最大宽度为7.2 m，管桁架最大管径规格为1 067 mm×50 mm，材质均为Q345B，娱雪乐园建筑最高点约40 m，最低点约28 m，单向找坡。主桁架最重一榀重量为240 t，单钩最大起吊重量为90 t(见图1～图3)。

2 工程技术特点

2.1 结构形式

娱雪乐园屋盖钢结构由悬臂柱、主桁架、次桁架、边桁架及檩条组成。主桁架结构为三角形钢管立体桁架结构，由两根上弦杆、一根下弦杆及腹杆组成，主桁架两端与混凝土支撑柱通过铰接支座连接，次桁架、边桁架与主桁架为相贯刚接连接，屋面檩条与主次桁架通过高强螺栓与设置在桁架上弦杆上的檩托支座铰接连接。

2.2 节点形式

娱雪乐园屋盖钢结构主要节点包括管桁架的相贯节点、管桁架支座节点、屋面维护系统节点、吊挂系统节点等，其中管桁架相贯节点分为铸钢节点、KK型相贯节点、多管相贯节点等；管桁架支座节点包括铸钢铰接支座、铸钢节点、多管交汇节点等；屋面维护系统节点主要为高强螺栓铰接节点；吊挂系统节点主要为高强螺栓法兰连接节点(见图4)。

3 施工工艺

3.1 整体施工部署

娱雪乐园根据场地条件和结构布置，划分为两个施工区域，XY-1区域和XY-2区域，按照南北向和东西向的顺序进行安装，采用500 t履带吊塔式工况进行吊装作业。共分为地面分段拼装、临时支撑胎架设置、高空分段吊装、整体卸载四个步骤(见图5)。

3.2 地面拼装工艺

本工程的主要结构类型为空间管桁架，桁架尺寸较大(最高9 m,宽6 m)，不具备工厂拼装再运输的条件，根据以往类似工程的经验，考虑散件(腹杆不分段、上下弦杆分段)进场，再在现场进行拼装的施工方案，拼装采取正拼的方式(见图6，图7)。

3.3 临时支撑胎架布置

根据吊装单元的分段，以及主次桁架的关系，共设置27个支撑胎架，支撑胎架支撑于桁架的两个上弦杆件上(见图8，图9)。

3.4 分段吊装工艺

娱雪乐园的桁架根据桁架的跨度重量以及结构形式，共分为34榀吊装单元，共分为三种吊装结构形式，分别为边桁架与主桁架组合单元、主桁架单元和次桁架单元。采用500 t履带吊进行吊装作业，履带吊工况为42 m主臂+24 m副臂的塔式工况，典型构件吊装工况分析表参见表1，吊装图见图10～图12。

表1 娱雪乐园典型吊装单位吊装工况分析表

娱雪乐园的桁架吊装单元吊装均采用四点吊装的方式，吊点设置在桁架上弦杆节点位置，采用钢丝绳捆绑的方式，验收吊装过程中的杆件应力和结构变形，吊装分析参见图13,图14。

3.5 整体卸载工艺

娱雪乐园的桁架全部吊装就位后，在完成围护结构的安装后，进行整体卸载，卸载点共为27个点，采用分级卸载的方式，在标准组合作用下结构最大变形为41.73 mm<60 893/400=152 mm，满足《钢结构设计规范》[1]的要求(见图15，图16)。在基本组合作用下卸载前杆件最大应力均小于99.91 MPa<310 MPa，卸载后杆件最大应力均小于134.92 MPa<310 MPa，均满足《钢结构设计规范》[1]的要求(见图17，图18)。

4 结语

近年来随着建筑业钢结构的快速发展，大跨大空间型结构得到越来越多的应用，在工程上也积累了丰富的经验，通过本次大跨空间管桁架的吊装施工实践，空间管桁架的吊装质量满足《钢结构施工质量验收规范》[2]的要求，但是也遇到了一些在管桁架设计和施工中一直存在的问题需要我们不断的探索解决，主要为以下几方面：

1)管桁架节点问题，比如相贯节点隐蔽焊缝问题，变管径边壁厚对接节点问题；

2)复杂空间铸钢节点的空间定位安装精度问题；

3)设计与施工可操作性的匹配问题[3,4]；

4)火焰校正的残余应力对结构安全影响问题等。