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湖南国际会展中心工程屋面钢管拱架吊装
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一、工程概况：
湖南国际会展中心工程为湖南省标志性建筑，位于湖南省长沙市金鹰影视文化城内，长沙世界之窗以西、湖南省广电中心以东、湖南国际影视会展中心以南。湖南国际会展中心占地面积为76000m2，总建筑面积95760m2。建筑物东西长242.8m、南北宽141m，地上二层、局部六层、架空层一层，建筑物檐口最低处30m、最高处39m。屋面拱架设计呈巨龙腾飞的形态。（参考《建筑中文网》）
本工程上部屋盖结构形式为巨型空间管桁架结构，水平支撑为焊接“Ι”字型蜂窝梁。下部为大跨度钢框架结构，主要构件为卷制钢管柱、焊接“Ι”字钢梁和轧制型钢桁架。
屋架为钢管拱架结构，共10榀，分五种（WJ1、WJ2、WJ3、WJ4、WJ5）规格，长度136.6m～159.25m，单榀拱架重88t～155t，失高3m～8.5m，拱架最大跨度为84.0m（WJ2），截面为倒三角形或菱形。
屋架主要工程量如下：
| 构件名称 | 轴线长度（m） | 单榀重量（t） |
| 拱架WJ1 | 117.25m | 88 |
| 拱架WJ2 | 122.5m | 126 |
| 拱架WJ3 | 129.5m | 155 |
| 拱架WJ4 | 133m | 146 |
| 拱架WJ5 | 133 | 142 |
| 檩架 | 21 | 5.7～12.5 |
本工程施工工期紧张，施工周期短,屋盖结构复杂。工程边设计、边施工，给施工带来困难，且施工场地狭窄，构件组装及吊装作业面小，每次只能组装一榀拱架。
二、屋盖拱架制作：
(一)、杆件制作：
由于屋盖钢管拱架长度136.6m～159.25m，截面尺寸为3500×8500mm，不便于整体运输，故屋盖管拱架的杆件全部在工厂下料，煨弯、除锈，一次涂装，散件运输到施工现场，在现场进行拼装、组装，焊接和二次涂装。
1、拱架主杆件对接：主杆件的拼结位置不允许在同一截面上，要求每两根弦杆至少要错开300mm以上，且分段点不允许在不同管壁处，拼接焊缝采用CO2气体保护焊。
2、拱架排版工艺：根据深化设计的杆件长度进行计算机排版，排版时要考虑拱架的预起拱高度，预起拱高度为拱架自重引起的下挠度的反向变形量，起拱值如下：
| 部位 | 跨度（m） | 预起拱值（mm） |
| 屋架 | 84 | 120 |
| 屋架 | 63 | 80 |
| 屋架 | 49 | 60 |
| 屋架 | 25以下 | 0 |
| 屋架 | 悬臂L | L/400～L/200 |
具体工艺顺序：实物排版→放样→号料→对接焊坡口加工→对接接头焊接→无损检测→煨弯→检查→构件标识。
3、腹杆制作：所有腹杆的切割均采用马鞍型切割机下料，杆件长度的焊接收缩量通过实验确定。
4、管管相贯时，接口切割：
切割机具：进口数控马鞍形切割机；
工作流程：计算机准备→置入被加工物→夹头对中→夹紧作业→原点复归→选择切割方式→加工准备→切割→检验→校正。
5、钢管煨弯：
主要设备：中频煨弯机；
工作流程：计算机准备→置入被加工物→夹紧作业→中频加热→煨弯→校正→冷却→取出加工物。
煨弯时，加热温度宜控制在900°C～1000°C之间，温度降至800°C之前，应结束加工并缓慢冷却。
(二)、屋盖钢管拱架现场拼装
根据现场实际情况，拱架、檩架物件堆放及拼装场地只能选择在建筑物的南侧。主拱架及檩条的杆件运至现场后，即可进行拼装，主拱架拼装时分整体预拼，分段焊接，分段运输和吊装，整体就位校正后焊接。
由于拼装场地不平整，为砂卵石干铺地面，且地基承载力低，为防止拼装过程中地基变形，拼装前，在支点位置铺设路基箱，然后用18工字钢焊接拼装胎架。胎架做完后，根据弦杆整体外形测量放好 地样于胎架上，将分段杆件置于胎架上按制作编号拼装成整体。
拼装顺序：主弦杆→下部斜腹杆→中部斜腹杆→顶部水平腹杆。
主拱架拼装完之后，分段运输至使用部位进行吊装。
三、屋盖钢管拱架安装：
（一）吊装设备选择
考虑到公司的设备能力和起重量及吊装距离，选用M900行走式塔吊一台，布置在建筑物的中间（L-M轴），在E-F轴之间和Q-R轴之间各布置一台150t汽车吊，建筑物南侧临时道路和北侧48.0m平台各布置一台136t汽车吊，可以满足下部钢框架结构和屋盖钢管拱架结构的吊装需要。
（二）吊装方法选择
根据设备情况及现场实际情况，采用单机或双机抬吊整榀拱架。考虑到吊机的吊装吨位不够，同时因拱架吊装前，平台板砼尚未浇筑，在12m平台上组装拱架难度太大，故选择分段吊装的方法。采用M900塔吊或136吨汽车吊单机吊装，分段重量过大或M900臂长不够的情况下136吨汽车吊或150t履带吊双机抬吊的方式。为减少误差积累和温度差的不利影响，吊装时从中间开始向两边对称进行吊装。
（三）临时支撑
因拱架跨度最大达84m，而拱架分段长度最大为21m，为满足WJ1、WJ2、WJ3、WJ4、WJ5吊装固定的需要，必须从12m平台上增设临时支撑。待拱架和檩架吊装完毕，经过焊接使各段拱架连为一个整榀拱架并固定后方拆除临时支撑。因拱架安装高度太高，临时支撑的截面选择较大来增加刚度，以利于拱架的整体稳定性，同时为节约成本，减少投入，利用C区方柱作拱架的临时支撑。临时支撑设置位置在±0.00m层钢柱顶面，以保证分段拱架的重量通过平台柱可靠地传递给地基。临时支撑与一层平台柱顶焊接，并在支撑柱上焊接临时操作平台。
（四）钢管拱架吊装
拱架在南侧场地组装完毕，经检测符合设计和规范质量要求后，分段运输至吊机部位，利用M900塔吊或136t吊机吊至屋面使用部位，利用缆风绳加倒链进行临时固定。
主拱架宽3.5m，在支座处为点状支撑，只有当两榀相邻主拱架用檩架和型钢檩条连接后，方能与下部支撑钢柱形成空间刚性单元。单榀主拱架就位后无法稳定。故吊机在吊装第一榀拱架就位临时固定后，应随后进行第二榀拱架的吊装。缆风绳应根据主拱架的长度考虑每榀设置5组，每组间距约25m，缆风绳与地面角度小于45度，缆风绳采用钢丝绳，每根缆风绳近地面端部用5 T倒链连接，每组缆风绳在拱架两侧对称设置，可调节主拱架垂上下弦杆的垂直度并保持拱架稳定。
1、拱架高空对接：
因拱架长、重量大，需要分段吊装，故无法避免各段在高空进行对接作业。
拱架高空对接时首先应设置好组装平台，组装平台使用型钢从支撑柱顶焊接并在平台侧面设置安全栏杆，平台上铺设钢跳板。
空中弦杆接头处设置对接工装件，用间断焊接的方法连接在接口管的一侧，工装件每个接口设三块，均布在钢管下半圆范围内，拆除时采用气割切除焊缝部位，并用砂轮机打磨平。
2、檩架与拱架空中对接：
主拱架之间通过檩架和型钢檩架连接，其中檩架为主要水平支撑构件。当相邻两榀拱架安装就位后，方可进行檩架的安装，故檩架与拱架必须在空中接头。吊装机具采用M900行走式塔吊。
檩架与拱架弦杆连接方式为相贯口连接，拱架就位后，因弦杆突出部分阻挡，檩架无法从垂直方向吊入，故先将檩架一侧端部杆件切头，长度不小于300mm，在檩架弦杆长度方向预留50-100mm余量，作为安装调节间隙，通过内置套管与弦杆角焊缝连接。套管外径比弦杆内径略小2-3mm。但壁厚大于弦杆以保证接头刚度。通过檩架杆件调节余量缩短檩架整体长度，将檩架整体吊装至安装位置并进行固定端接口，移动调节端切头至合适位置两端焊接固定。根据实测调节间隙，用同弦杆管径圆管制作两半圆，合拢后焊接并将焊缝余高打磨平、补漆，保证接头处外观质量并对接头起一定加强作用。
3、树状支撑安装：
主拱架WJ1、WJ2、WJ3在南侧均设有一个树状支撑，WJ4、WJ5每榀在北、南侧和中部设三个树状支撑，每个树状支撑由四根树状支撑杆件和一个固接或铰接支座共同组成。最大的树状支撑杆件长度约11m（WJ3 C支座）。若树状支撑与主拱架分两次安装，势必增加空中接口的难度，且安装质量也难以保证。为便于控制安装质量，减少接口难度，在组装主拱架时将树状支撑与分段主拱架组装在一起，整体外形形成“T”形与分段主拱架整体吊装，但增加了吊装和二次倒运的难度。
四、钢屋拱架分段吊装应注意的安全事项：
1、屋架落位找正好后必须拉好缆风绳，在主檩架安装完成前，严禁擅自拆除风绳。每日必须对风绳的完好情况作检查，发现问题后必须及时处理。
2、严禁不挂安全带、不戴安全帽进行作业。
3、下雨或起雾等恶劣天气情况下不能吊装，晚间不吊装。
4、两榀屋架成形后必须在屋架间架设安全网。
5、吊装之前必须对吊机机具进行检查，严禁使用断股或缺损的钢丝绳。
6、操作台架必须焊接牢固，操作平台上要做好护栏，拉好安全绳，钢跳板必须绑牢固。
来源: 《建筑中文网》.原文网址：http://www.pipcn.com/research/200603/4192.htm
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