李小萍 牙馬忠

隨著建筑理念的不斷更新,火車站無站臺柱雨棚逐漸采用大跨度、復(fù)雜空間鋼結(jié)構(gòu)作為主體結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。建筑的功能多樣化和美觀要求引發(fā)了鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)變革,這些變革不僅僅是施工技術(shù)上的簡單更新,更多是創(chuàng)新出多樣化的施工工藝,比如整體吊裝、整體滑移、計算機輔助模擬技術(shù)等等,推動傳統(tǒng)的施工技術(shù)向跨行業(yè)、高科技領(lǐng)域邁進。針對不同的施工要求和特點,采用因地制宜的吊裝方法,有利于順利施工。

1 吊裝方案的選擇

1.1 吊裝施工技術(shù)比對

滑移工藝是利用能夠控制同步的牽引設(shè)備,將分成若干個穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)沿著設(shè)定的軌道,從拼裝位置水平移動到設(shè)計位置的施工工藝。該工藝要求結(jié)構(gòu)平面外剛度大,需要鋪設(shè)軌道,多點牽拉時同步控制難度大。

整體提升技術(shù)是根據(jù)各作業(yè)點提升力的要求,將若干液壓千斤頂與液壓閥組、泵站等組合液壓千斤頂群,采用計算機同步控制的液壓千斤頂作為動力設(shè)備,保證提升或移位過程中大型結(jié)構(gòu)的姿態(tài)平穩(wěn)。

高空無支托拼裝施工技術(shù)是將結(jié)構(gòu)合理分段、選擇吊裝順序,使施工過程無需搭設(shè)支撐平臺,利用結(jié)構(gòu)自身剛度形成穩(wěn)定單元,通過不斷擴大單元接裝,最后形成整體結(jié)構(gòu)。

高空散裝施工技術(shù)的施工原理是根據(jù)結(jié)構(gòu)特點,選擇合理的吊裝順序,分段搭設(shè)承重腳手架,單根桿件吊裝至設(shè)計位置高空對位焊接。缺點是由于高空焊接難度大影響施工進度,優(yōu)點是適用于超大、超寬的鋼結(jié)構(gòu)以及交叉施工中。

1.2 方案選定

此單體工程為某車站無站臺柱雨棚工程,設(shè)計縱向?,?,?,?四個軸線,軸線間距分別為 81.2 m,22 m,70.9 m,橫向12個軸線,軸線間距36 m,共492 m,總建筑面積為 69 666 m2。該工程主體結(jié)構(gòu)采用空間鋼管桁架結(jié)構(gòu)。?,?軸鋼立柱均為鋼管混凝土直柱,?,?軸鋼立柱為φ 600 mm的V形柱,兩頭采用鉸接結(jié)構(gòu)。主桁架梁采用空間正“Δ”管桁架結(jié)構(gòu),兩下弦桿間距12 m,高6 m;橫向采用寬11 m、高4 m的折板桁架連接保證結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。此單體工程主體鋼構(gòu)件屬超大、超寬結(jié)構(gòu),如采用滑移、整體吊裝方案,選用合適的吊裝機械進行吊裝時就位和操控都比較困難,占用場地大,而且在機械費用方面也不經(jīng)濟?，F(xiàn)結(jié)合施工現(xiàn)場實際施工條件和環(huán)境,同時考慮多家施工單位交叉施工,盡量減小對合作單位的影響,因此對主桁架梁采用更為經(jīng)濟、方便施工的高空散裝方案。施工中嚴(yán)格控制主桁架梁的焊接質(zhì)量和尺寸精度,根據(jù)場地情況和結(jié)構(gòu)受力進行承重點設(shè)置,保證結(jié)構(gòu)不變形,不發(fā)生大的撓度。

2 吊裝施工的技術(shù)設(shè)計

2.1 桁架梁高空散裝的測量控制

1)測量標(biāo)識和永久性觀測點的設(shè)置。主桁架梁高空散裝前搭設(shè)承重支架和相應(yīng)的操作平臺。吊裝時在承重支架上設(shè)置承重頭,在弦桿上設(shè)置測量標(biāo)識,精確控制軸線和標(biāo)高尺寸。支架拆除前,在主桁架梁跨間車站軌道正線上方的兩側(cè)下弦底部焊接三角鋼板作為永久性觀測點。

2)測量控制。初步控制:吊裝前將弦桿在承重頭上的軸線位置和標(biāo)高尺寸(含起拱高度:大跨度鋼結(jié)構(gòu)在拼裝時提前預(yù)留的高度)控制點引至胎具上。精確控制:主桁架梁弦桿吊裝放置承重頭上后,測量人員利用全站儀控制弦桿的直線度和標(biāo)高,通過承重頭支撐游托調(diào)整標(biāo)高,利用焊接定位塊控制軸線尺寸。

在主桁架梁腹桿拼裝完成后,復(fù)測軸線的偏差及承重頭位置下沉情況,及時跟蹤測量和調(diào)整。承重支架拆除后,全面復(fù)測主桁架梁標(biāo)高及下?lián)锨闆r,為次桁架梁及檁條安裝提供數(shù)據(jù)。

2.2 承重支架及操作平臺搭設(shè)

根據(jù)施工組織設(shè)計,按照主桁架梁承重頭設(shè)置位置搭設(shè)承重支架。因考慮運輸方便、搭設(shè)便捷,承重支架采用扣件式φ 48×3.5普通腳手架鋼管搭設(shè)(見圖1)。搭設(shè)高度為桁架梁下弦以下500 mm～600 mm至實際地面高度,承重支架承重立桿采用雙立桿,雙立桿上部插入游托,游托上放置16號工字鋼對桁架下弦桿進行支撐。在吊裝前預(yù)先調(diào)整好游托的標(biāo)高,且考慮下沉因素,游托標(biāo)高要比實際需要的標(biāo)高高2 cm。承重支架所有立桿下部安放底座,且底座下墊有枕木,承重支架基礎(chǔ)承載力必須滿足受力要求,并比自然地面高5 cm。承重支架之間設(shè)操作平臺連接,操作平臺鋪滿厚度不小于50 mm的木跳板,板寬200 mm～300 mm,并將木跳板綁扎牢固。操作平臺周圍搭設(shè)1.2 m的護欄,護欄中部搭設(shè)一道水平桿,底部設(shè)置高20 cm的踢腳板。護欄上設(shè)置安全網(wǎng)。

2.3 桁架梁吊裝計算與校核

以上弦桿吊裝為例進行計算與校核。

1)起重機的選擇。已知上弦桿構(gòu)件長約20 m,重量加上吊鉤等不超過8 t,按8 t計算。查100 t吊車特性曲線可得回轉(zhuǎn)半徑為15 m時起重機的起重量為9.7 t,吊臂長度可達44 m,就位高度不超過26 m,完全滿足吊裝要求。

2)鋼絲繩的校核。Qj=K動×K不動×Q=1.1×1.2×8=10.56 t。

其中,Qj為鋼絲繩所受的拉力;K動為動荷載系數(shù);K不動為不動荷載系數(shù);Q為靜荷載(構(gòu)件及吊鉤的重力)。

所選鋼絲繩為6×37+1φ 24 mm-170 MPa,其破斷拉力約為35 800 kg。每根鋼絲繩實際所承受的拉力 F=0.5Qj/sin60°=6 097 kg,安全系數(shù) K=P破/F=35 800/6 097=5.87,所選鋼絲繩滿足要求。其中,P破為鋼絲繩破斷拉力。

同理可得,下弦桿吊裝計算與校核根據(jù)長約20 m,重量加上吊鉤等不超過6 t,選用50 t吊車,當(dāng)回轉(zhuǎn)半徑為10 m時起重機的起重量為10.06 t,吊臂長度可達32.85 m,就位高度不超過20 m,完全滿足吊裝要求,選用鋼絲繩為 6×37+1φ 24 mm-170 MPa滿足要求。

經(jīng)過計算校核,再通過繪圖模擬施工現(xiàn)場吊車就位位置及可伸出臂長(見圖2),進一步驗證所選吊車能滿足使用要求。

3 結(jié)語

此單體工程無站臺柱雨棚的超大、超寬鋼結(jié)構(gòu)吊裝工作是一項技術(shù)性強、涉及面廣、各相關(guān)環(huán)節(jié)相互制約性強、現(xiàn)場不確定因素多、安全隱患多的工作,需要精心設(shè)計和嚴(yán)密組織。

1)優(yōu)化設(shè)計吊裝方案是提高吊裝工作效率、產(chǎn)生經(jīng)濟效益的最重要環(huán)節(jié),吊裝設(shè)計人員需對吊裝方案作多方案比較,從中篩選最優(yōu)設(shè)計方案。2)吊裝施工設(shè)計人員必須全面了解所選吊車的特性。3)吊裝施工設(shè)計中采用了計算機輔助設(shè)計和模擬技術(shù),快速精確,行之有效。4)吊裝中采用精確的測量控制方法。

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