建筑技术丨钢结构桁架连廊“分段吊装、高空散拼” 施工技术

首都医科大学附属北京朝阳医院东院建设项目为钢框架结构建筑群，其内科住院楼和外科住院楼之间设有钢结构连廊。

针对连廊之间的地下室顶板上大型吊装机械无法正常行驶至作业区域，需分属两个施工标段的两台塔式起重机协作吊装的施工特点。

采用“塔式起重机分段吊装，高空散拼”施工技术，该施工技术的要点如下。

（1）利用计算机辅助设计软件进行塔式起重机的吊重分析，对吊装过程中出现的最不利工况进行分析，绘制吊重分析图，确保所有杆件起吊重量均在塔式起重机的额定起重能力范围内，保证塔式起重机起重吊装过程绝对安全。

（2）连廊深化设计时根据吊重分析图对连廊主弦杆进行合理分段，确保所有杆件均在塔式起重机的额定起重范围内，厂内分段制作。

分段思路为单根弦杆分两段，立柱、斜拉杆采用自然分段方式进行吊装。

（3）连廊结构安装前，根据下弦杆分段位置在其正下方设分段就位胎架，用于搁置分段弦杆，待连廊杆件安装完成并焊接完成后进行卸载拆除。

1、分项工程概况
本工程施工现场共设置6台塔式起重机，其中2号、5号塔式起重机均为8040塔，在内科住院楼和外科住院楼之间设有钢结构连廊，连廊的两端分别在两台塔式起重机的半径覆盖范围。

钢结构连廊，由平面桁架形成的3层空间桁架连廊结构，其主要由H形和箱形构件通过焊接而成，连廊立面设有斜向钢拉杆，钢拉杆两端通过销轴与主框架相连（图1）。

图1 连廊整体三维轴测示意
连廊底部通过设置抗震滑动支座与两侧结构相连，结构跨度24.88 m。

连廊整体结构平面投影尺寸为25.13 m×5.8 m。

最低处标高–0.100 m，与下层楼板面落差5.7 m，结构顶标高为13.700 m。

连廊楼板为组合式钢筋桁架楼承板。

2、吊装施工难点分析
2.1 施工条件复杂
连廊位于内、外科住院楼之间，连廊下部为下沉地下室顶板。

地下室顶板及结构周边基坑边均未完成土方回填，地下室顶板结构限重，大型吊装机械无法正常行驶至吊装作业区域。

为此，结合现场施工条件及特点，利用现有施工机械，采用“塔式起重机分段吊装，高空散拼”的施工方法。

2.2 安装协调难度大
本工程钢结构共分为两个标段，连廊恰好横跨2个标段。

根据现有施工条件，连廊安装涉及2号和5号2台塔式起重机，由两个标段的塔式起重机共同作业，协调难度大。

为此，在连廊施工前提前沟通，安排专人负责对接协调，提前进行钢结构安装计划申报，错开两台塔式起重机的作业时间。

2.3 高空作业安全防护难度大
连廊安装高度相对较高，高空散拼作业量大，会增加高空坠落风险。

为此，项目部加强安全教育，增强工人安全知识和自我防范意识，制订针对性的安全防护措施，施工全程设专职安全员旁站监督落实各项安全保证措施。

3、吊装施工
3.1 吊重分析
连廊施工区域主要由2号和5号塔式起重机覆盖范围，两台塔式起重机均为XGT8040型塔式起重机，塔式起重机工作半径为80 m。

根据安装需求，连廊安装均采用2倍率钢丝绳为主吊装工况配置，其最小额定起重量为4 t，最大额定起重量为31.60 t。

3.2 吊装分段划分
连廊设计为3层，主要由4层平面桁架焊接而成。

桁架杆件主要有箱形和H型钢两种类型。

结构宽度5.55 m，弦杆最大长度25 m，最短19.8 m，单根弦杆最小重量为 3.88 t，最大重量为 4.33 t，最大水平联系杆件重量为0.7 t。

通过结构重量分析，最小弦杆重量为3.88 t，约为额定起重量的97%。

为确保安装过程安全可控，按规范要求，连廊弦杆需进行分段（图2）。

图2 连廊分段立面示意
由于连廊立面设有钢拉杆节点板和相贯节点，现场焊接难以保证质量，故此部分节点在厂内制作。

竖向连系杆件分段时需设置结构托座，水平杆件则以自然分段为主。

3.3 钢连廊分段吊装及高空散拼
安装流程为：安装胎架→桁架安装测量→下弦杆分段吊装→弦杆间横梁和水平撑安装→铺设首层楼承板并安装桁架立柱→安装二层弦杆，依次进行二层弦杆间横梁和水平撑安装→立面斜拉杆安装→同理安装上层桁架直至安装完成→拆除胎架。

3.3.1 安装胎架
胎架底部需设置转换梁（□300×300）将下弦两根单管支撑基础联系成整体，距离支撑顶部1 m左右设置水平联系杆件兼作高空水平通道，支撑两侧设置抛撑增强结构整体稳定性。

3.3.2 桁架安装的测量
（1）桁架垂直度测量。

采用吊线锤和仪器相结合的方法检查。

（2）桁架为空间体系，桁架空间状态采用全站仪进行监控，按设计提供的坐标点进行监测。

测量内容包括胎架的测控、主桁架标高控制、下挠观测等。

空间桁架安装精度的控制，关键在于拼装质量的控制，而胎架的安装控制直接影响拼装质量的控制。

承重支撑测控：根据分段处附近的节点坐标值测放出首层桁架分段处胎具的位置、中心线和标高。

调校过程中需随时检测胎架上中心线是否发生位移、标高控制线是否有变化。

由于主桁架为直线形状，桁架弦杆上各点标高相同，故可通过节点的三维坐标，使用全站仪测控主桁架的位置。

桁架卸载后，根据现场实际情况选择控制点来观测桁架的下挠情况。

3.3.3 弦杆安装
先安装下弦平面桁架两侧主弦杆，精确定位调平后安装下弦杆之间的水平联系杆及支撑；再安装竖向联系杆，铺设楼承板。

利用铺设好的楼承板安装上弦杆及其水平联系杆和支撑，最后安装上弦杆与下弦杆之间的钢拉杆。

以此类推，由下向上完成整个连廊所有杆件安装。

本工程连廊钢桁架主弦杆均按起重能力分成两段，安装首层下弦杆时，必须设置胎架。

在安装首层下弦杆时，先安装连接D栋的下弦杆，再安装连接C栋的下弦杆。

为了方便现场安装，构件上表面均焊有吊装耳板，全部采用两点起吊。

（1）分段弦杆起吊前，预先在地面利用角钢设置临时安全防护栏杆，张拉2道“生命线”。

（2）首段下弦杆分段缓慢起吊至结构安装正上方1m左右，操作工人扶正缓慢落位于支座及胎架上。

（3）经测量校正无误后，将下弦杆两端与支座和支撑胎架点焊固定。

（4）紧接着安装分段弦杆之间水平联系杆件，将其形成稳定平面桁架。

3.3.4 竖向杆件安装
连廊上弦杆安装前，先安装竖向杆件可兼作上弦杆定位支撑。

竖向杆件制作时设有吊装耳板，现场安装采用2点起吊。

所有竖向
杆件安装均为平口对接，对接口未设置对接连接板，现场安装就位难度大。

为此，考虑在竖向杆件安装前，预先在托座上腹板两侧焊接竖向导向连接板，用于竖向杆件连接吊装就位（图3）。

图3 竖向导向连接板模型示意
设有托座的竖向杆件安装就位后，先将其校正垂直度和标高，确认无误后，将竖向杆件与连接板焊接固定，安装连廊上弦杆。

3.3.5 钢拉杆安装
本工程连廊上、下弦杆之间设有斜向钢拉杆，本拉杆为建筑用“UU”形钢拉杆。

钢拉杆两端为销轴连接。

钢拉杆安装采用柔性吊带两点起吊，先就位上端，后就位下端，穿入连接固定销轴。

每层桁架安装完成后，按楼层分批次由中间向两侧安装拧紧。

3.3.6 拆除胎架
待钢连廊杆件安装完成并焊接完成后，拆除胎架（图4）。

图4 连廊安装完成后三维图
4、结束语
朝阳医院东院工程连接内、外科住院楼的钢结构空间桁架连廊采用“塔式起重机分段吊装，高空散拼”施工技术，与传统的搭设满堂架的安装方式或大型起重设备吊装的方式相比，本施工技术可利用已有的塔式起重机，既不增加成本投入，又节省了材料；还不影响地下室顶板找坡层、防水层、保护层等工序施工，节约了工期，技术经济效益良好。