大跨度悬挑钢结构制作与吊装施工
摘要:本文通过工程实例，浅谈跨度悬挑钢结构制作与吊装施工。
关键词:大跨度；悬挑；钢结构；桁架
一、工程概况及特地
某工程为钢筋混凝土框架结构，该工程的特点主要表现在以下几个方面：
1.地上结构布局多样，包括钢筋混凝土结构、钢结构、玻璃幕墙、钢板幕墙等。
2.本工程是群体工程，层数少，单层建筑面积大，需合理协调处理质量、安全、进度和成本之间的关系。
3.管理协调任务重。对于分包单位的协调难度大。
4.专业系统齐全、智能化、信息化程度高。
二、工程施工难点
钢结构首层层高为5.3m，二层层高为4.8m，沿三层四周外挑，最高处悬挑桁架距室外地坪10.08m，钢结构总高14.85m。北侧及西侧悬挑长度为10.5m，东侧及南侧悬挑长度为7m。
该工程垂直受力构件为四根钢板箱形柱，采用工厂分段加工，现场连接。每根柱子均存在四个主桁架同时与柱子相贯的情况，相贯端口异常复杂，受力构造复杂，加工、组拼及焊接难度较大，精度要求非常高。
吊装、拼接及焊接难度大。该工程共由24榀桁架组成，每榀桁架由若干H型钢组成，主梁和腹杆通过连接板焊接。将主桁架作为悬挑梁，各个悬挑梁通过与钢结构柱上的牛腿预接件，在主桁架悬挑端的次桁架依次连接，形成整体骨架，各个连接点先通过高墙螺栓连接，调整就位后，统一焊接。楼层用H型钢梁与主梁连接，然后支模浇筑钢筋混凝土楼板。
东侧、南侧及三层内廊局部楼板悬挑处下侧为首层楼板，首层楼板标高为一0．5m，悬挑处距楼板净距为9．95m。施工场地狭小，吊装、拼接难度大，施工工艺复杂。
三、解决思路
通过三维立体建模进行深化设计，所有桁架及箱型柱(含牛腿预接件)，均采用计算机1：1实体放样，放样后的图形文件传输至数控六维相贯线切割机，进行精确加工，确保构件相贯及长度的精确。
由于各桁架尺寸大、重量大，整拼对接精度及焊接质量难以控制。因此，所有桁架均在加工厂内按建筑造型进行放样，整拼焊接成片，并在工厂进行预拼装，最大限度地保证安装精确度和施工准度。
由于跨度大，高度高，下方结构复杂，确定采用高空分榀拼装法施工。使用大型吊装设备(1OOt汽车吊)进行吊装，搭设必要的高空脚手架承重及操作平台，可以顺利解决钢桁架拼装完成后的整体卸载问题，且操作简便，进度快，成本低。
四、施工方法
1.现场拼装
本工程钢结构采用高空分榀拼装法施工。按照预定的吊装顺序，进行首次拼装，然后按既定顺序依次进行各个桁架的吊装，将所有构件拼装成为一个整体。
1）试吊：在吊装设备、设施和施工人员全部检查到位、安全有保障、气候条件允许的情况下进行试吊。将主桁架调离平台500mm，观察被吊桁架有无异常，确认安全无误、无摆动后开始吊升。
2）移位与就位：吊升应缓慢匀速，平稳吊升并确保吊索垂直，尽量避免产生外拉力。
3）固定：吊装就位后，用经纬仪等核实轴线及垂直度后，用高强螺栓拧紧固定。
4）次桁架安装：利用塔式起重机将次桁架吊装就位，并与主桁架焊接，确认检查整体稳定安全后，依次进行下榀桁架吊装，形成空间桁架体系。在桁架两端拉线检查并调整起拱高度，然后进行找正等细部调整并临时固定，用经纬仪等核实轴线及垂直度符合要求后，通过高强螺栓进行定位连接。
所有焊缝经过验收合格后浇筑楼板混凝土，达拆模条件后，整体卸载落位。
2.焊接
1)焊接工艺评定
按照事先预定工艺评定参数试焊试件，经过外观检查、超声波无损探伤、机械性能及工艺性能检测全部符合规定要求后，确定了本工程的焊接工艺参数和焊接方法。
2)焊接质量控制
被焊接部位表面应干燥、清洁、无锈蚀、无油污等，坡口角度、钝边、间隙及错口量应事先检查并符合设计及施工验收规范的要求。
焊接必须按照先焊接中间节点，再向两端节点扩展的施工顺序，使得桁架始终处于自由伸张的状态，避免由于焊缝收缩向一端累积而引起的尺寸误差；同时做好偏差预留值，有效地控制焊接收缩时产生的内应力。
同一构件的两端不得同时施焊，焊完一端冷却后再焊另一端。
通过确定合理的焊接顺序，杜绝或减少了焊接变形及焊缝裂纹，有效地提高了焊接质量。
3)焊接质量检验
焊接完成后，按《钢结构工程施工质量验收规范》(GB50205-2001)规定对焊缝的施工质量进行检查验收。
①无损检测
对工厂的构件做100％的目视检查，并按规范要求进行超声波测试。通过测试来发现焊接区域的分层、夹杂物或其它不连续的地方。
②焊接缺陷的修复
裂缝：采用MT或PT方法，确定裂纹的长度和走向，报监理备案后，采用碳刨刨除裂纹及裂纹两端各50mm长度，然后补焊。焊缝尺寸不足、凹陷、咬边超标，应补焊。焊缝过溢或焊瘤，用砂轮打磨或碳刨刨除。
因焊接而产生变形的构件，采用火焰加热法进行校正，低合金钢加热区的温度不应大于850℃，严禁用水进行急冷。
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