海南省人民医院秀英门诊楼钢膜结构罩棚, 工作面投影东西向长约124 m, 南北向宽28.5 m。钢膜结构罩棚一共15榀管桁架, 管桁架间采用弯弧连接。管桁架为变截面倒三角形形式, 最大截面为2 m×2 m, 管桁架钢管规格为:Ø180×12 mm和114×5 mm两种, 管桁架管管相焊, 单榀管桁架重7 t。主桁架间距8.4 m。管桁架通过支座安装在两侧建筑结构柱顶上。如图1, 2所示。

(1) 管桁架吊装难度大, 安装最大标高约为28 m, 纵深较深, 且吊机只可以在建筑的一个方向吊装, 直接吊装无法完成15榀桁架的吊装作业。

(2) 管桁架为倒三角安装方式, 高低跨差4.5 m, 安装就位及桁架顶部标高的控制难度较大。

(3) 管桁架加工、拼装精度、焊接质量、工艺要求较高, 高空焊接施工难度大。

(4) 顶板加固难度大, 费用高, 并要综合考虑钢连廊的吊装。

方案1采用两台汽车式起重机同时起吊, 该方案须汽车式起重机进入到建筑物地下室200 mm厚的顶板上起吊作业, 故需对长、宽分别为124 m和16 m, 面积约2 000m2的地下室顶板进行加固。经验算采用碗扣式钢管架纵横间距800 mm×800 mm, 步距为1 200 mm从地下室回顶加固, 顶板上满铺10 mm厚钢板, 因此加固费用约250元/m2, 总费用为50万元。方案2利用起重机滑移安装, 该方案须分别在标高18.500 m和23.400 m的结构主体上安装起重机滑移轨道, 由于结构不等高, 故制作、安装一端有支腿的起重机, 安装、使用费用约20万元。

经专家论证比对表明, 采用方案1有4点局限性: (1) 地下室顶板上有5 000 mm×5 400 mm和6 500 mm×8 100 mm的扶梯基坑、半径为7600 mm的半圆通地下室通道、6 700 mm×7 000 mm的采光井, 且受二层扶梯平台高度的影响, 吊车在地下室顶板上操作难度大; (2) 桁架长度28.5 m, 两台起重机在124 m×16 m狭长的场地起吊并翻转就位, 操作难度大; (3) 起重机在混凝土板面上起吊作业, 极易造成顶板混凝土损伤、开裂; (4) 加固费用较高。采用方案2具有几点优点: (1) 起重机自重加桁架重量约14 t, 分解到起重机的每个轮3.5 t, 经验算楼面混凝土梁500 mm×1 000 mm满足承载要求; (2) 只需一台起重机将桁架吊装至起重机托架上, 再由起重机输送到位, 单轨吊车吊装即可, 安装难度小, 且便于施工交叉作业; (3) 对于建筑结构影响破坏较小; (4) 成本费用低。综上优选方案2。

轨道安装→起重机装、调试→管行家拼接、吊装→滑移运送管桁架管桁架抬吊调整就位→联系弯管安装→起重机、轨道拆除。

在现已完成的楼面混凝土梁500 mm×1000 mm上安装国标38号轨道, 铺设长度为120 m, 轨道采用卡轨器与箱梁上钢板连接, 卡轨器间距800 mm, 一个柱距内标高偏差控制在2 mm以内, 轨道分段接头处高差允许偏差应小于1 mm, 同跨轨道水平投影轨距偏差控制在3 mm内, 其轨道与结构面间的间隙用钢垫板垫实 (图3) 。

现场土建结构高差相差4.5 m, 跨度16.2 m, 且考虑到二至四层南北向钢连廊 (长度15.6~17.23 m) 的吊装。起重机由厂家设计、安装, 制作、安装不等高支腿的行车式起重机来找平楼层高差, 起重机起吊重量10 t, 同时用于吊装钢连廊, 起重机轮距4.5 m。起重机安装采用80 t汽车式起重机先安装箱梁和支腿, 再吊装主梁安装, 最终厂家完成起重机调试工作 (图4) 。

管桁架在钢构厂里完成加工、制作, 采用全数控技术对管材下料、切割。管桁架拼接主要分5步: (1) 胎架搭设固定, 杆件地面定位放线; (2) 桁架主弦杆就位; (3) 桁架复杆安装; (4) 分段桁架主弦杆就位, 中段桁架复杆焊接; (5) 分段桁架腹杆就位, 复杆安装及焊接。管桁架吊装采用80 t汽车式起重机整体起吊至起重机托架上。

起重机自重加桁架重量约14 t, 起重机滑行与轨道的摩擦力F=2.1 t, 起重机电机功率为3 k W, 牵引力满足要求。起重机由西向东将每榀管桁架运送到起吊位置。

在管桁架两端搭设临时支架, 用单轨吊车将管桁架提升到规定高度, 利用与管桁架同水平方向的单轨吊车将管桁架往高的一端 (北侧) 拉, 防止桁架下滑。再利用单轨吊车将管桁架调整就位, 并将管桁架与支座焊接固定。管桁架连接支座和临时支架如图5, 6所示。

联系弯管材料为圆钢管180×12 mm, 圆弧长度5.3~9.8 m不等, 重量0.26~0.49 t。管桁架在支座上固定后, 利用场地现有的塔式起重机, 将弯管檩条通过焊接把相邻管桁架联系成整体。

管桁架由东到西完成14榀的安装固定后, 开始拆除起重机, 用汽车式起重机按起重机安装倒序的方法, 固定起重机支腿, 拆卸起重机主梁, 再拆除支腿、箱梁, 最后拆除起重机轨道。第15榀管桁架采用两台80 t汽车式起重机同时起吊安装。

(1) 建立完善质量保证体系, 严格执行三检制度, 对技术难点进行攻关。

(2) 控制原材料送检及焊接接缝探伤检测。

(3) 采用喷砂除锈, 控制施工环境的湿度、温度等, 除锈后6 h内涂装第一道底漆。

(4) 土建施工偏差、预埋件位置应符合设计要求及施工规范。

(5) 保证桁架的几何尺寸和安装垂直度、位移、焊接及紧固的质量。

(6) 钢结构安装符合GB 50205—2001《钢结构工程施工质量验收规范》。

(1) 针对吊装过程中可能造成人身安全及影响起吊过程正常进行的区域建立警戒区, 设置专人把守。

(2) 做好每天对工人班前安全交底, 严格按照“十不吊”规定执行。

(3) 高空作业人员要穿好劳保用品、系好安全带, 随身工具要挂好或放入工具包中, 桁架下方满挂两道安全平网, 同时做好安全围护措施。

(4) 针对焊接作业可能造成危害人身安全, 设置明显标识, 严禁无关人员进入防护区内, 同时做好消防措施。

(5) 编制应急预案。

钢膜结构管桁架坐落在建筑高低差4.5 m的主体结构上, 且吊装场地受限, 故采用制作不等高支腿的起重机, 将管桁架临时吊装在起重机托架上, 行车沿轨道滑移, 将管桁架送到安装位置, 再利用手动葫芦倒链将管桁架调整就位。此施工方法解决了因场地因素、交叉作业的影响, 安装方便, 缩短工期, 保证了工程质量和施工安全, 有较好的经济效益, 此方法对今后大型构件吊装具有推广指导意义。