厂房钢结构阁楼设计安装（转钢结构采光穹顶无胎架安装技术）

转自施工技术《钢结构采光穹顶无胎架安装技术》邓林峰，孙 媛，杨 吉，白显军，郑志辉，今天小编就来聊一聊关于厂房钢结构阁楼设计安装?接下来我们就一起去研究一下吧!

厂房钢结构阁楼设计安装

转自施工技术《钢结构采光穹顶无胎架安装技术》邓林峰，孙 媛，杨 吉，白显军，郑志辉

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［摘要］巴南万达广场采用无胎架形式安装钢结构采光穹顶，不搭设满堂脚手架，选择深化设计椭圆主梁构件，在其下部增设桁架以铺设脚手板作为操作架，吊装过程中采用圆心操作平台 高空分段吊装 中拼单元吊装安装法施工，形成钢结构采光穹顶无胎架安装施工技术。

［关键词］钢结构; 穹顶; 安装; 深化设计; 吊装; 施工技术

工程概况

重庆巴南万达广场项目购物中心有 2 个采光顶，一个为跨度 30. 8m 的圆形采光顶，另一个为椭圆形采光顶，其长轴为 32m、短轴为 22. 6m，采光顶位于 3 层顶板，安装高度为 15. 3m，由于采光顶在建筑物内部，无安装空间、无运输道路，给安装带来极大困难; 穹弧采光顶因面积大、高度大、钢结构自重大，单件吊装安装时间长，质量难以保证; 采光顶尺寸、造型差异大，不宜搭设满堂脚手架作为辅助工具进行采光顶安装。

对安装过程中比较关键的问题，如安装方法、安装顺序等进行重点分析，采用圆心操作平台 高空分段吊装 中拼单元吊装安装法施工，以提高施工生产效率、保证施工质量和安全、缩短施工工期、减少材料浪费、节约施工成本。

2 钢结构采光穹顶无胎架安装

2. 1 安装原理

利用 BIM 技术进行施工模拟，利用有限元软件对穹顶式钢结构采光天窗的钢架进行构件分解，对分解后构件的重心位置、质量、外形尺寸、拼接位置和安装位置等进行分析，并根据上述因素进行吊装工况分析及结构楼面承载力分析，确定吊装设备工艺参数及吊点位置，圆心处搭设操作平台( 主要配件为塔式起重机标准节) ，其余外环在椭圆弧主梁下部增设桁架后，在桁架上铺设脚手板作为操作架，后期施工完毕后拆除。起吊顺序为先安装十字形主龙骨对撑构件，再安装中环构件，最后是其余龙骨弧形构件的对称安装，有力保证了穹顶式钢结构采光天窗的安装精度。

在安装过程中，已安装与现安装构件通过临时顶撑连接形成稳定三角自平衡体系。构件吊装就位、测量定位符合要求，焊接完成并验收合格后再进行脱钩，然后进行下一段构件安装。中环部位构件安装完成后，通过塔式起重机对称安装与穹弧中环部位连接的构件，进而完成采光穹顶钢结构无胎架施工。

2. 2 施工工艺

采光穹顶安装前，先对钢结构进行深化设计，使钢结构达到可承受施工作业的荷载，以此为背景，再进行后续施工。

在搭设圆心操作平台前制作需要安装的采光穹顶配件，搭设后先进行十字形主龙骨对撑构件吊装，再进行其余对撑构件及弧形构件的吊装，焊接后进行检查，并完成对钢架面漆的施工，安装完采光玻璃后，拆除平台。

2. 3 操作要点

2. 3. 1 钢结构深化设计

钢结构采光穹顶基本设计情况如图 1 所示。为方便施工、减少搭设脚手架的工程量，圆心处搭设操作平台( 主要配件为塔式起重机标准节) ，其余外环在椭圆弧主梁下部增设桁架后，在桁架上铺设脚手板作为操作架，施工完毕后拆除。

在吊装前需对钢结构主梁进行深化设计，通过增加下部斜撑安装横向腹杆、拉杆等形式，为后期铺设脚手板及挂设密目网提供作业面，新增构件均在安装作业结束之后去除。

2. 3. 2 搭设圆心操作平台

在穹顶中心部位设置钢结构平台，作为操作平台兼定位固定穹弧中环构件。钢结构平台采用塔式起重机标准节搭设，安装高度 22m( 10 个标准节、采光顶高 23. 75m) ，主要用于安装钢化玻璃、遮阳帘、电气件等，本身不承受采光顶荷载。采光顶钢结构深化设计如图 2 所示。

整个钢结构桁架自身固定在楼板预埋件上，找好控制点，用水准仪找平，经复核确认无误后控制放点。中心升顶支架基础采用轧制宽翼缘 H 型钢( 200mm × 200mm × 8mm × 12mm) ，呈菱形，其端部

通过预埋件与钢筋混凝土主梁或柱连接( 钢筋混凝土主梁或柱中应留有预埋钢板) 。与塔式起重机标准连接的底座节点处增加加劲肋，塔式起重机标准节定位和底座连接分别如图 3 ～ 5 所示。

考虑地下室顶板承载力要求，立杆纵横向间距700mm、扫地杆离地 200mm、水平杆步距 1 500mm，顶托内双钢管与木方间距 200mm。 － 1 层回顶立杆范围及排布如图 6 所示。

由于架体较高，故考虑标准节四周设置缆风绳( 4 个方向各 1 根) ，缆风绳采用直径16mm 的钢丝绳。

标准节上部无起重设备，主要动荷载由施工人员作业时产生( 见图 7) 。

将标准节( 1 590mm × 1 590mm × 2 200mm) 与井字架相连，锁紧连接螺栓。紧固好后采用掉线法检查塔身标准节，保证塔身四面竖直。塔身四周拉起钢丝绳固定在每层结构上，做好安全防护措施。

按照预先设定要求，当塔身结构高度达到指定高度后，在顶面搭设 1 个操作平台。作为焊接中环构件的操作平台，由短矩形管及角钢焊机制作而成，4 根短矩形管与塔式起重机标准节四面卡死，防止操作平台滑移，具体尺寸如图 8 所示。

2. 3. 3 桁架梁制作

1) 椭圆形采光顶 采用桁架梁搭设，每榀椭圆球钢梁下部安装 直径100 × 5 横向腹杆，主梁和腹杆间通过 直径80 × 4 的拉杆进行连接。贯穿桁架梁最大1. 9t。所有桁架梁吊装完毕并调整固定后，在桁架梁下挂安全网( 见图 9) 。

2) 桁架梁加工 为最大限度地减少高空作业，满足吊装构件的自身稳定，每跨整段钢梁进行整体

吊装。在施工现场拼装成整段钢梁，即为一个吊装单元。同时为方便安装顶部钢结构及后期圈梁、铝板、玻璃，桁架梁立杆及斜拉杆的焊接部位错开圈梁部位。

桁架梁的下弦杆和腹杆采用对接焊缝拼接接长。考虑到椭圆中庭正中部桁架跨度达 15m，对中间部位起拱 20mm。当钢结构焊接后产生超过允许偏差范围内的变形时应予以矫正，如采用机械方法进行构件变形矫正时，环境温度≥0℃ ; 采用加热防风进行矫正时，加热要缓慢，且≤900°，以防材质过烧。

2. 3. 4 钢结构构件分片吊装

1) 吊装设备选取 根据加工构件的质量及距离，选取现场已安装的塔式起重机 TC5513 作为主要吊装设备。

2) 吊装前尺寸复核 深化后的桁架安装前应对尺寸进行复核，对构件的变形和缺陷进一步修补，本方案采用塔式起重机安装桁架。该桁架主结构在地面拼装完成，故在吊装时计算全部结构总质量，并增加 2% 的难度系数( 焊缝) ，确保质量计算不小于实际值，保证选择塔式起重机的安全性。

3) 吊装顺序 考虑到穹顶结构的安全，整个弧形采光顶桁架最先吊装椭圆半轴钢梁 gl11( 2 支整体吊装) ，然后分别吊装 2 支椭圆长轴钢梁 gl1，使整个穹顶成十字形，再利用圆心操作平台将中环构件焊接到位以形成稳定体系，然 后 依 次 吊 装 gl2 ～gl10，直至整个钢梁全部吊装完毕。钢桁架吊装时短轴钢梁( 整跨吊装) 重约 1. 4t，长轴钢梁( 半跨吊装) 重约 1. 0t，且仅椭圆短轴为整跨吊装，其余钢梁均为半跨吊装，先安装短轴钢梁、再安装长轴钢梁，安装完成后作为其余钢梁的支座。钢梁编号如图10 所示，骨架安装过程如图 11 所示。

4) 吊装就位及定点控制 吊装前应在构件表面标出安装时的控制线作为校正的依据，起吊时先将桁架梁吊离地面 50cm 左右，使桁架梁中心对准安装位置中心，然后徐徐升钩，再用溜绳旋转屋架使其对准预埋件顶，以使落钩就位，落钩时应缓慢进行，并在屋架刚接触预埋件顶时刹车对准预埋件上预留定位线，并将预埋板与钢梁头电焊临时固定，同时进行垂直度校正和最后固定，屋架垂直度用挂线锤检查，同时钢梁每校正好一根应与前根梁用次龙骨连接并固定。

2. 3. 5 木跳板铺设及安全网铺设

整个采光顶钢结构桁架梁全部吊装完成后，结合图纸情况，图纸中每两榀梁间的最大跨度为 2. 1m( 端头部位) ，结合实际情况，采用 4m 长跳板同时横跨 2 个空档，铺设木跳板。采光顶剖面、操作平台效果分别如图 12，13 所示。

2. 3. 6 弧形穹顶构件焊缝检测

构配件安装采用整焊、立焊、横焊、仰焊等焊接方式进行现场焊接。根据理论分析计算结果，杆件应力最大、应力变化突出的位置及管件节点处合理布置测点，用超声波探伤仪进行焊缝检测。

3 质量控制

从现场拼装质量控制、现场安装质量控制等方面保证工程质量。在钢结构安装过程中应减小焊缝尺寸，选择合理的焊接坡口，减小焊接拘束度，节点处理做到减少应力，采取合理的焊接顺序，安装完成并投入使用后应注意对钢结构的变形观测。

4安全措施

施工人员进场前进行安全三级教育; 施工作业前根据施工内容进行安全操作规程教育，并对施工方案及安全方案进行技术交底; 发放合格的安全防护用品，同时取得特殊工种操作证后才能上岗作业，施工过程中监督检查，做好常规检查工作。

5 结语

1) 应用 BIM 技术对新型操作平台进行解析，直观地向操作人员与管理人员展示其特点，方便现场实际操作。

2) 采用钢结构深化的方法搭设施工操作平台，为施工提供宽阔的操作空间，在保证施工作业安全的同时，也为施工作业人员排除了由于操作空间狭小带来的施工质量隐患。

3) 运用该技术安装钢结构采光穹顶，由于使用材料及劳动力较少，满足了施工方对成本控制的要求，为施工带来直接的经济效益。

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［2］ 中国建筑标准设计研究院有限公司． 高层民用建筑钢结构技术规程: JGJ99—2015［S］． 北京: 中国建筑工业出版社，2015．

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［4］ 中国建筑股份有限公司，中建钢构有限公司． 钢结构工程施工规 范: GB50755—2012［S］． 北 京: 中 国 建 筑 工 业 出 版社，2012．

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［6］ 钢结构焊接规范: GB50661—2011［S］． 北京: 中国建筑工业出版社，2012．

［7］ 建筑施工安全检查标准: JGJ59—2011［S］． 北京: 中国建筑工业出版社，2011．

［8］ 建筑施工高处作业安全技术规范: JGJ80—2016［S］． 北京: 中国建筑工业出版社，2016．

［9］ 李景文，申士杰，包升． 无锡恒隆广场屋面钢结构施工技术［J］． 施工技术，2017，46( 2) : 17-20．

［10］ 柳超，郑飞． 沈阳市府恒隆广场办公楼屋顶皇冠玻璃幕墙钢结构设计［J］． 施工技术，2017，46( 2) : 21-23．

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