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粮储建设项目预应力混凝土屋架安装施工技术

2024-06-25 90 上传者：管理员

摘要：对于大跨度屋架而言，安装是其中最重要的工序，会对整个项目质量产生决定性影响。某粮储建设项目需要对预应力混凝土屋架进行吊装，在对工程基本情况进行概述的基础上，分析了屋架起吊前的准备工序，包括屋架吊装要求、屋架吊装前置流程、吊点设置以及钢丝绳选择、起重机性能确定等。从起模和吊装两个层面详细研究了屋架的安装施工技术，期间必须严格按设计施工要求执行，最后介绍了屋架的安装质量保障措施。

关键词：
吊装
大跨度屋架
安装施工
建筑工程
预应力混凝土
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社会经济的发展和相关技术的不断推进，很多建筑工程项目中会用到大跨度预应力混凝土结构，这种大型混凝土结构通常要预制后再进行吊装施工。但是在长期的实践中人们发现，由于预制的预应力混凝土屋架重量和尺寸都很大，给安装过程带来了很大的难度，期间容易出现安装质量问题，影响整个建筑项目的正常使用，甚至威胁施工生产安全。所以有必要对预应力混凝土屋架的安装施工技术进行研究分析，结合实际情况总结相关施工经验，促进施工技术水平不断提升。本文主要结合某粮储建设项目详细介绍了预应力混凝土屋架的安装施工技术，旨在积累施工经验，为其他类似工程项目提供有效借鉴。

1、工程概况

某粮油物资储备库现结合实际需要建设平房仓，平房仓的跨度为24 m/27 m，设计方案属于单层钢筋混凝土排架结构，使用折线型预应力屋架进行施工，屋架上方利用大型屋面板进行铺设，屋架轴线之间的距离为6 m。平仓房内构建底部胎膜配合侧膜进行现场浇筑施工，屋架则基于叠打方式生产加工。屋架下部利用混凝土框架柱进行支撑，屋架端部位置通过预埋在柱顶中的钢板进行连接，利用焊接方式牢靠固定，屋架之间通过钢支撑进行连接[1]。本文主要以此粮储建设项目的预应力混凝土屋架的安装施工过程为研究对象，详细介绍了相关施工技术。

2、起吊前的准备工作

2.1屋架吊装要求

浇筑的混凝土强度等级满足设计施工要求后，按照设计要求对屋架实施张拉以及灌浆，要求灌浆强度超过30 N/mm。还需要根据相关规范要求及标准对进行质量检验，满足要求以后才能够正式对预应力混凝土屋架实施起模以及吊装。屋架在吊装安装时，相互之间的支撑件包括上弦支撑、竖向支撑、下弦支撑等（图1），全部使用钢结构。施工前要对支撑钢结构材料进行详细验收检查，并在表面涂刷防腐材料，放置在指定区域待用。

图1屋架结构的支撑

2.2吊装前置流程

前置流程主要包含以下几点：第一，技术人员结合实际情况制定专项方案并报审批，通过以后向现场施工人员进行技术交底；第二，起模前对屋架进行详细检查，重点检测预埋件、留孔、规格尺寸、标高、轴线等，满足要求才能使用。如图2所示为预埋件固定方法。对于预留孔以及预埋件表面存在的混凝土浮浆及时清除，若表面存在较小的缺陷问题及时修补。针对每个屋架做好标记，方便识别；第三，吊装时需要用到大型吊车，所以要对相关场地进行平整处理，为保证施工安全，在吊车放置地面上铺设砾石，厚度在30cm以上。为保障施工人员安全，在框架柱外侧周围搭设脚手架，顶部位置铺满脚手架板，设置安全防护栏。

图2四角钻孔铁钉固定

2.3吊点及钢丝绳选择

本工程吊装的预应力混凝土屋架跨度为24 m/27m，根据施工要求，拟在每个屋架上设置4个起吊点，吊点利用直径为20 mm的圆钢制作，混凝土浇筑时对吊点进行预埋。按照设计施工要求，吊装时钢丝绳与水平面之间的夹角需超过45°，据此可以计算出钢丝绳长度超过19.2 m，实际应用时取20 m[2]。钢丝绳的许用拉力[Fg]按下式计算：[Fg]=αFg/K，其中，Fg表示将钢丝绳拉断需要使用的力，α表示拉断力的换算系数，本案例取0.82,K表示安全系数，本工程设置为8。初步选取直径为24 mm的钢丝绳进行计算，该钢丝绳的抗拉强度为1 700 N/mm2。据此可以计算得到钢丝绳的使用拉力为3.74 t，根据预应力混凝土屋架的重量，计算得到每根钢丝绳实际承受的拉力为3.3 t，所以选用的钢丝绳能满足要求。

2.4起重机性能确定

根据现场的施工条件，将起重机位置标高设置为-0.5 m，则起重机的起吊高度H可按下式计算：H≥h1+h2+h3+h4+h5，式中，h1～h5依次表示安装支座的表面高度、安装间隙、吊装构件实际高度、吊索高度、吊索与起重机臂杆之间的高度，以上5个数据分别取6m、0.5 m、3.3 m、6.8 m和1 m，基于此可以计算出起重机起吊高度为17.6 m。预应力混凝土屋架的重量为11 000 kg。选用的钢丝绳密度为163 kg/100 m，本案例需要使用的钢丝绳长度约41 m，则钢丝绳的重量为67 kg。起重机的吊钩按460 kg计算。则起重机需要起吊的总重量为11.527 kg，约11.5 t。基于以上信息确定选用起重机型号为QY50，该设备外臂伸长可以达到31 m，在外臂达到最长状态时设备的最大额定起重重量为11.8 t，超过了需要吊装的重量11.5 t。不管是起吊重量还是外臂长度方面完全能满足本工程的使用要求。如图3所示为50T吊车吊装示意图。

图3 50T吊车吊装示意图

2.5主要工器具配备情况

如表1所示为本案例对预应力混凝土屋架进行安装施工过程中的主要施工器具一览表。

表1主要施工器具一览表

3、屋架起模以及吊装作业

3.1屋架起模

施工现场利用起重机对预应力混凝土屋架进行起模时，结合现场情况将起重机设置在场地南侧。实践经验表明，预应力混凝土屋架的表面刚度相对较差，起模时如果操作不当很可能出现破坏问题。基于此操作时可以采取以下措施进行控制：在下弦上方50cm左右的位置利用木杆对屋架进行加固处理，提升其平面刚度，起重机设置在屋架平面正中心位置，起吊时可以先将吊臂伸长至20 m左右，这样吊钩正好落在屋架垂直中心区域，起吊过程必须缓慢进行；确保设置起吊环受力均匀后停住吊钩，对屋架上弦与模板之间的分离状态进行检查，确保完全分离，若存在黏结现象，应该利用专业工具进行处理；继续抬高屋架，当屋架下弦与底膜距离5 cm左右时停住吊钩，随后将四根规格为φ20 mm×200 mm的圆钢均匀放置在下弦和底膜中间区域，再将吊钩稍微回落，利用撬杆缓慢撬动屋架下弦，使位置前移10 cm～15 cm。起重机继续起吊，逐渐将屋架抬高到立直状态，然后将加固作用的木杆去除[3]。通过人工方式在屋架下弦两端绑上溜绳，将屋架转运至吊装位置，在下弦两端设置规格合适的垫木，提升屋架下落时的稳定性。屋上弦依靠在柱子上，中间利用木块间隔，确保屋架整体稳定后可以脱钩处理。依次循环对所有屋架进行吊装，直到所有屋架吊装完毕。

3.2屋架吊装作业

本工程利用50 T的起重机对预应力混凝土屋架及其他结构件进行吊装施工。如图4所示为预应力屋架的主要安装流程图。起重机正式进入施工场地前，为保证吊装过程的安全，需要对相应场地进行平整并加固，对于相对软弱的场地可以通过铺设厚钢板或枕木的方式进行加固。对屋架正式安装前要根据设计施工图纸对支座轴线及其标高进行仔细校核，保证位置的准确性。对相关构件的变形以及断裂情况进行检查，若发现存在质量不合格情况，必须弃用。沿着粮储建设项目纵向长度对所有屋架进行矫正后，进一步对梁与柱及梁连接件进行检查，确保焊接的牢靠性。完成预应力混凝土屋架的安装工序后，可以对屋面板进行吊装施工，允许半跨不对称吊装屋面板。屋面通过焊接方式安装，每块屋面必须确保三个角与屋面梁进行焊接，并且保证焊接的可靠性。对于伸缩胯或端胯必须确保一个肋的两端与梁进行焊接。位于梁端面位置的屋面板外侧纵肋两端需要和梁进行牢固焊接。对天沟板进行焊接时至少保证有4个焊点[4]。本工程属于非抗震设防区，因此要求焊缝高度超过5 mm，焊缝长度超过60 mm即可。对屋架和屋面板进行吊装时必须通过吊点进行起吊，屋架和屋面板的吊点都必须按照设计图纸进行预埋。

图4预应力屋架的主要安装流程图

构件在整个吊装过程中设置一名指挥员对现场进行统一指挥，指挥人员确保能够目视全场，能够清楚全面观察整个起吊过程。起重机必须由专业人员进行操作，起重人员和指挥人员事先需要沟通交流信号，通过先进的对讲机进行沟通。对屋架进行起吊时，首先将屋架抬高至距离地面50 cm～80 cm时停止起吊，对各个吊点进行进一步检查，确保无误以后才能继续起吊，直到吊至安装位置。整个吊装过程需要时刻关注构件的平衡度，防止发生倾斜现象，需要缓慢移动构件，确保构件始终处于水平状态。

4、吊装质量保障措施

吊装部门专门设置一名质检员，主要任务是对所有使用原料、工器具等进行质量检验，对现场质量安全主体责任。本项目建立了全面的质量以及技术交底制度，每个环节必须按制度做好记录，技术人员以及现场施工人员必须熟练掌握施工图纸，且在具体操作时严格按照图纸进行操作，包括工艺流程、操作规范等。制定并严格落实工序检验制度。关键工序完成施工后必须进行质量检测，确保合格后才能进入下一道工序，所有过程均保留文字记录。尤其是对隐蔽工程更要严格验收，比如对混凝土进行浇筑前需要对钢筋骨架以及模板安装质量等进行验收，为屋架的混凝土浇筑奠定坚实基础。在每个验收环节，若发现质量不达标现象，必须整改完成以后才能进入下一道工序。

吊装安装质量的具体保障措施主要有：第一，所有进入现场的技术人员和施工人员进行岗前培训，确保熟练掌握安全规范和技术要点后才能进入现场工作，尤其是对现场技术人员，必须做好安全和技术交底工作；第二，安排专门人员对施工现场的电气设备、工器具等进行管理，对于大型专用设备必须由专人操作施工[5]；第三，在指定区域进行预应力钢筋张拉工作，并且结合现场情况设置安全警戒区，区域内尤其是预应力钢筋两端不能出现施工人员，避免钢筋突然拉断弹伤工作人员，现场设置一名人员对施工过程进行安全指挥，如表2所示为24 m/27 m屋架预应力张拉控制表；第四，正式施工前对压力表进行仔细检测，确保设备的可靠性和准确性，同时安排专门人员对压力表进行维护；第五，施工过程中要防止预应力筋孔道发生堵塞现象，使得预应力钢筋张拉过程无法正常进行。

表2 24 m/27 m屋架预应力张拉控制表

5、结束语

随着社会经济的快速发展，对大跨度建筑项目需求量越来越大。预应力混凝土屋架是大跨度工程项目建设中的重要组成部分，对其进行安装是关键工序，安装施工质量会直接影响建筑工程项目的整体质量。作为关键工序，项目部门在组织过程中必须精心准备，对安装施工技术方案进行全盘设计，对现场施工人员进行技术交底，并严格落实设计的施工方案，只有这样才能保障屋架吊装工序的安全以及施工质量。本文通过案例详细介绍了预应力混凝土屋架安装施工技术，积累了相关经验，以期能够为其他工程项目提供借鉴。

参考文献:

[1]张新朋.屋面21m折线形屋架预制及吊装施工技术[J].安徽建筑,2015,22(4):65-66.

[2]秦栋涛.大跨度预应力钢筋混凝土拱板屋架空中制作安装技术应用[J].建筑工程技术与设计,2016(23):43.

[3]张庆,王新,卢杰,等.某30m跨预应力混凝土折线形屋架迭层施工技术[J].福建建设科技,2017(6):61-63.

[4]谭建国,周正,于新平,等.大型公用工程钢屋架与现浇混凝土结构连接件施工技术[J].建筑施工,2015(10):1186-1188.

[5]王金荣,倪时华.滑模技术在大跨度钢屋架安装中的应用[J].施工技术,2014,43(23):20-23.

文章来源:杨小健.粮储建设项目预应力混凝土屋架安装施工技术[J].科学技术创新,2024(13):141-144.