大型钢屋面梁安装技术应用
一、前言
随着建筑业的不断发展，钢结构工程不断出现，为了满足使用功能的要求，一些大高度、大跨度的钢桁架屋面梁结构的安装，如何有效的保证质量和安全，是施工中必须解决的问题，通过工程施工，将获得的施工经验介绍如下。
二、工程概况
河北博物馆工程，位于石家庄西大街1号，钢筋混凝土结构+钢结构，建筑面积33100m2,工程分为A、B、C、D四个区，其中D区为大空间、大跨度钢结构，其中屋面梁由两榀大型的十字交叉屋面主桁架组成，梁高5m，桁架的净跨约40m，桁架的净空高为44.5m。
三、施工吊装思路
屋面桁架采用分段吊装、高空对接的方法，根据现场实测吊装半径和吊装构件的重量来选择吊车的型号和钢丝绳的规格，屋面桁架钢梁吊装后固定临时固定在支撑架上。然后在临时支撑架上进行对接。
四、屋顶钢架分段
依据钢桁架屋面梁杆件受力较小部位，杆件焊接工程量少，操作方便等原则来分段。
五、支撑架的设计
1、支撑架的布置
根据主桁架的分段位置，结合本工程下部土建的结构形式，在吊装时主桁架分段点位置设置临时支撑架。
2、支撑架的设计
本工程所用支撑架截面宽度为1.5m×1.5m，垂直步距为2.21m，立杆采用φ168×8无缝钢管，其它腹杆均采用φ×4.5无缝钢管；顶部八字斜撑、横梁采用I20a 制作；
支撑架落位在焊接H型钢（H300×200×8×12）组成的井字架上,与地面采用铰接连接，所有钢材均为Q235材质。
3、支撑架的安装
支撑架的安装采用50吨汽车吊进行安装，标准支撑架的安装高度约为38米，支撑架上部节点在地面进行焊接组装，与上部的标准支撑架一起吊装就位，就位后，再拉缆风绳加强固定，等结构就位后就可拆除缆风绳。
六、屋面钢桁架梁的吊装
该桁架采用四点吊点方式进行吊装，吊点设置在桁架上弦节点上，每个吊点一根钢丝绳，吊索与水平面的角度控制在45～60度。
1、吊装钢丝绳的选择
屋顶钢架分段最重的为24.5吨，采用四点吊装,钢丝绳与起重臂夹角为45~60度。计算按45度计算。
钢丝绳拉力F1=F2=F3=F4=24.5×1.414 /2×2=17.32T
选用6×19+1的钢丝绳Φ修=0.85
钢丝绳做捆绑用,安全系数K取8
则P破=F×K/Φ修=173.2×8/0.85=1630KN
查表得，选用直径为38mm的6×19+1的钢丝绳，其钢丝公称抗拉强度为1700N/mm2，钢丝绳破断拉力总和为1630KN>1585KN，满足要求！
2、吊车的选择
桁架采用分段方式吊装，每榀桁架分三段，重量分别为24.5吨、3.5吨、24.5吨，经现场实测吊装半径分别为56米和50米和46米，履带吊在61米吊装半径内的最低起重量为33.88吨，可以满足现场施工要求。
当桁架吊装完毕后，马上用缆风绳将其进行临时固定，然后利用千斤顶进行安装精度的调整。
七、桁架的高空对接
在桁架吊装前，应校核桁架各支座和支撑点处的标高，校核正确后开始吊装桁架。桁架分段的两端放置在支撑架的支撑点上或柱顶，然后撤掉吊钩，并用缆风绳拉紧保持桁架面外稳定。
桁架弦杆的临时对接采用临时连接耳板连接，桁架对接后将耳板割除磨平。两段桁架分段的在支撑点拼接处预留2根腹杆后装，以便调节桁架的变形和安装误差。
安装过程中必须有至少两台经纬仪从两个不同的方向，跟踪测量桁架的定位。发现有较大偏差时，应及时调整，待调整准确，验收合格后，方可进行桁架分段焊接拼装和下一步的吊装工作。
每榀桁架的吊装段全部安装和位置校正完成后，进行桁架拼接焊接，焊接顺序是先焊接弦杆，再焊接腹杆。
在桁架高空就位过程中，在桁架支撑点上设置千斤顶，用来调节桁架的标高和位置。
在相邻两榀主桁架安装完成后，应马上进行主桁架间次构件的安装，以保证主桁架的整体稳定性，每榀主桁架的安装流程如下：
八、桁架的卸载和支撑架的拆除
1、临时支撑卸载方案
本工程钢屋架分段数为三段，设置两个支撑点，每榀主桁架的卸载必须在相邻两榀主桁架之间的次桁架都安装完成后进行，每榀主桁架的支撑架同步卸载。
2、卸载措施
根据“变形协调，卸载均衡”的原则，将通过放置在支架上的可调节点支撑装置千斤顶，多次循环微量下降来实现“荷载平衡转移”，具体采取的措施如下：
在卸载过程中，必须严格控制循环卸载时的每一级高程控制精度，设置测量控制点，在卸载全过程进行监测，并与计算结果对照，实行信息化施工管理。
桁架设置的支撑架，其状况相当于给桁架节点荷载，而临时支座分批逐步下降，其状况相当于支座的不均匀沉降。这都将引起桁架结构内力的变化和调整。对少量杆件可能超载的情况应事先采取措施，局部加强或根据计算,事先换加强杆件。为防止个别支撑点集中受力，宜根据各支撑点的结构自重挠度值，采用分区、分阶段按比例下降或用每步不大于5mm的等步下降法。
3、支撑架的拆除
桁架卸载完成后，拆除设置的各个支撑架。本工程设计使用的为标准通用的支撑架，拆除后用汽车吊将标准节运到下一个安装位置，重复利用。
十一、安全控制
1、高空作业人员须正确佩戴安全帽、安全带，操作平台设置防护栏杆。2、
在安装屋面桁架时，为保证高空人员生命安全，同时也要满足操作人员在不同地点上可操作性，按高空通常做法沿钢架长度方向在钢架上部设置1.5m高的安全防护绳，用于安全带挂系之用。材料选用￠4mm镀锌钢丝绳。3、在安装屋面钢梁等构件时，也应遵循第四条之操作方式，确保操作工人的安全带有可牢靠的栓挂点。4、为了保证操作人员在支撑架上的安全，须在胎架顶部两侧沿钢架长度搭设1.5m高的围护栏杆，保障工人的安全。5、严禁上、下同时作业，材料、工具等物严禁高空抛扔，地面设置安全围护绳和警示标志，非操作人员不得进入。6、吊装机械完好，坚持“十不吊原则”。7、施工现场在显处放置一定数量的灭火器材，作好消防防患工作。8、安全用电，施工用电执行一机、一闸、一漏电保护的“三级”保护措施。9六级风以上或雷雨天气严禁高空作业。
十二、结语
大型钢桁架梁构件的安装，通过选择合理的分段吊装、高空对接，并在对接处设置临时固定支撑架的方法，可快速有效的保证施工安全，桁架的受力状态和最终挠度值均满足设计要求，保证了工程质量。对今后的类似工程起到了很好的借鉴作用。
