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        組合安裝技術(shù)在大跨度及空間鋼結(jié)構(gòu)工程中的應(yīng)用

        2012-11-16 03:11:12鐘信斌
        關(guān)鍵詞:支撐體系網(wǎng)架塊體

        鐘信斌

        (廈門中聯(lián)建設(shè)工程有限公司,福建 廈門 361006)

        一.概述

        隨著大跨度及空間鋼結(jié)構(gòu)工程規(guī)模的日趨大型化、復(fù)雜化,施工方法也朝著集成化方向發(fā)展,多種不同的安裝方法在一個(gè)大型工程中組合應(yīng)用日趨廣泛。

        二.工程概況

        廈門某飛機(jī)維修基地機(jī)庫(kù)工程建成后可滿足兩架B747客機(jī)進(jìn)行維修。該機(jī)庫(kù)主要由鋼筋混凝土柱和鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)架屋蓋兩大部分組成。第一部分為鋼筋混凝土柱,成n型布置,除H軸角柱截面為1.8m×1.8m;其余A軸~H軸均為1.8m×0.9m雙肢柱。第二部分為鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)架屋蓋,為三層棋盤形四角錐網(wǎng)架與橫跨大門的鋼拱架形成的混合空間網(wǎng)架結(jié)構(gòu)。大廳網(wǎng)架軸線間東西向長(zhǎng)度161.6m,南北向?qū)挾?5m,在軸線內(nèi)投影面積12120m2;網(wǎng)架總重量1334.038T,支承在32根鋼筋混凝土柱頂?shù)那蛐毋q支座上。網(wǎng)架網(wǎng)格為5m×5.05m,網(wǎng)架高度4m~7.78m;鋼拱架高度為17.98m,網(wǎng)架下弦標(biāo)高27.00米;機(jī)庫(kù)大廳內(nèi)網(wǎng)架及大門拱架采用鋼管結(jié)構(gòu),焊接空心球節(jié)點(diǎn),個(gè)別采用焊接球加強(qiáng)節(jié)點(diǎn);鋼管φ89×4.0m,空心球最大直徑800mm;支座采用橡膠支座,拱腳采用球鉸支座,柱帽部分采用北京交通大學(xué)專利產(chǎn)品球冠支座。

        三.工程特點(diǎn)及難點(diǎn)

        1、大廳網(wǎng)架跨度大,體量大,支承在呈n型分布的砼柱頂,大門161.6m跨度內(nèi)無(wú)支承點(diǎn)。

        2、大廳內(nèi)工種復(fù)雜;總體工期短。

        3、測(cè)量定位要求高,整個(gè)結(jié)構(gòu)呈封閉,需嚴(yán)控累計(jì)誤差。

        4、網(wǎng)架桿件數(shù)量多;拼裝時(shí)拱度和桿件二端方向性控制及管材節(jié)點(diǎn) 一級(jí)焊縫等要求高,施工難度大。

        四.安裝技術(shù)方案比選

        1、高空散裝法:需要搭設(shè)大規(guī)模的拼裝支撐體系,需大量的支撐材料,搭設(shè)時(shí)間長(zhǎng);高空作業(yè)多工期較長(zhǎng),并且需要占用建筑物內(nèi)場(chǎng)地。

        2、分塊(段)吊裝法:大部分的焊接和拼接工作在地面進(jìn)行,有利于提高工程質(zhì)量、減少高空作業(yè)量,加快施工進(jìn)度,所需臨時(shí)支撐較少;并可以減少使用大型機(jī)械設(shè)備,節(jié)約費(fèi)用。

        3、滑移安裝法:利用在滑移起始端設(shè)置臨時(shí)高空拼裝平臺(tái)組裝成型或者在地面拼裝滑移單元后利用起重機(jī)吊至滑移軌道上再進(jìn)行滑移拼裝。

        通過(guò)綜合比較分析,在滿足質(zhì)量、安全、進(jìn)度和經(jīng)濟(jì)效果的要求下,結(jié)合網(wǎng)架受力和構(gòu)造特點(diǎn),考慮到節(jié)約施工成本和總體工期及場(chǎng)內(nèi)外現(xiàn)場(chǎng)條件等因素最終確定:采用機(jī)械分塊吊裝法與滑移安裝法兩種技術(shù)組合實(shí)施;即先在地面拼裝小單元、然后分塊吊裝、移動(dòng)網(wǎng)架腳手架與固定扣件式鋼管腳手架輔助高空拼裝的組合安裝技術(shù)。

        五.總體施工技術(shù)路線

        通過(guò)對(duì)結(jié)構(gòu)的深入研究,結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)條件和施工實(shí)力,選擇了如下的總體施工技術(shù)路線:

        1、合理分段,將整個(gè)大廳網(wǎng)架結(jié)構(gòu)分成四個(gè)自身穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)分段;

        2、設(shè)置合理的臨時(shí)支撐體系;

        3、分塊(段)吊裝、拼裝;

        4、將每個(gè)拼裝成整體的單元結(jié)構(gòu)滑移到位;

        5、實(shí)施工程監(jiān)測(cè)與校正;

        6、支撐輔助,卸載均衡,控制變形與監(jiān)測(cè)。

        六.分塊吊裝、滑移安裝技術(shù)

        1.臨時(shí)支撐系統(tǒng)

        1.1 結(jié)合工程實(shí)際,合理地選擇和設(shè)計(jì)支撐結(jié)構(gòu);采用移動(dòng)網(wǎng)架支撐與固定扣件式鋼管腳手架支撐作為網(wǎng)架鋼結(jié)構(gòu)成型前的臨時(shí)支承依靠。

        1.2 平面布設(shè):四個(gè)網(wǎng)架式腳手架,分別設(shè)在4軸與11軸間;11軸與21軸 間;21軸與33軸間;33軸與40軸間;三道固定鋼管腳手架支撐設(shè)置在14、34軸外側(cè)及23軸;詳見臨時(shí)支撐體系平面圖(圖1)。

        1.3 支撐體系設(shè)計(jì)

        (1)網(wǎng)架式腳手架

        1)運(yùn)用MST2004空間結(jié)構(gòu)分析設(shè)計(jì)軟件按永久結(jié)構(gòu)要求進(jìn)行設(shè)計(jì),采用螺栓球節(jié)點(diǎn)型式,腳手架桿件和螺栓球經(jīng)工廠化加工、制作,現(xiàn)場(chǎng)安裝,詳見網(wǎng)架腳手架設(shè)計(jì)圖(圖-2)。

        2)腳手架寬15m,高26.4m,以其頂層螺栓球?yàn)榛A(chǔ),用槽鋼鋪設(shè)施工平臺(tái),上鋪架板,在網(wǎng)架上弦球節(jié)點(diǎn),設(shè)置管、板式臨時(shí)支撐鋼板,在其上設(shè)經(jīng)放線定位的8~16t螺旋千斤頂,用于安裝網(wǎng)架塊體時(shí)調(diào)整支承標(biāo)高和滑移前與網(wǎng)架安裝支點(diǎn)脫離。

        3)地面地耐力≥200kN/M2,滿足要求,故在土層上(標(biāo)高-0.4m)鋪20mm厚鋼板,設(shè)置鋼軌,焊接牢固,形成滑移軌道;軌道直線度5mm/20m,水平度≤10mm。

        (2)固定腳手架設(shè)計(jì)

        1)采用φ48*3.5mm扣件式鋼管腳手架,14、34軸腳手架頂寬6米,底部放大為9m,23軸頂寬15m,底寬18m,高度26.4m垂直步距1.5m,縱橫向步距1.2m,詳見圖 1。

        2)根據(jù)施工工況驗(yàn)算結(jié)果計(jì)算,為滿足受力要求在安裝支點(diǎn)部位設(shè)多肢柱,斷面800*800mm。

        3)網(wǎng)架上部各弦層安裝根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)需要搭設(shè)臨時(shí)腳手架。

        1.4 臨時(shí)支撐系統(tǒng)的卸載與拆除

        大廳主體網(wǎng)架臨時(shí)支撐點(diǎn)共設(shè)195個(gè),每道支撐區(qū)域拆除順序從中間向兩邊對(duì)稱小幅度多次降位,根據(jù)卸載方案嚴(yán)格實(shí)施;卸載后,由上至下,由人工拆除。

        2.塊體制作

        2.1 塊體制作在地面進(jìn)行,為保證工期,設(shè)三個(gè)制作平臺(tái)。

        2.2 配備一臺(tái)15t履帶吊和50t履帶吊進(jìn)行塊體制作、出模、轉(zhuǎn)移和堆放。

        2.3 塊體制作采用經(jīng)緯儀和鋼卷尺定點(diǎn),水準(zhǔn)儀測(cè)量標(biāo)高,上下弦鋼球支點(diǎn)水平位置和標(biāo)高誤差不超過(guò)±2mm。

        2.4 塊體組裝順序:下弦球、下弦桿、上弦球、較粗桿件、斜腹桿、上弦桿;焊接次序從中間向兩邊進(jìn)行,先下弦后上弦。

        2.5 塊體焊接完成后進(jìn)行外觀和焊縫質(zhì)量檢驗(yàn),焊縫質(zhì)量一級(jí),采用超聲波探傷。

        2.6 塊體出模后涂刷面漆一道,然后就位待安裝。 塊體制作允許偏差:長(zhǎng)度±5mm,高和寬±2.0mm,對(duì)角線±3mm。

        2.7 塊體制作和堆放按安裝次序進(jìn)行,堆放平直,支墊牢固,防止變形沉降。

        3.網(wǎng)架安裝

        3.1 每段網(wǎng)架分7個(gè)單元完成高空拼裝。

        3.2 選用1臺(tái)H3/36B和1臺(tái)FO/23B軌行式塔式起重機(jī)配合小跨進(jìn)行塊體、構(gòu)件吊裝,鋪設(shè)70m長(zhǎng)、6m寬塔吊軌道。1臺(tái)QUY50履帶式起重機(jī)配合大跨度網(wǎng)架安裝補(bǔ)空,網(wǎng)架成型,支座固定 。

        3.3 塊體吊裝就位后用1.5t倒鏈臨時(shí)固定,塊體間散裝桿件補(bǔ)空,逐單元安裝。

        3.4 拼裝次序:從H軸向A軸進(jìn)行;橫向單元安裝次序?yàn)榭缰邢騼蛇呥M(jìn)行;散裝桿件安裝次序?yàn)橄认孪?,后腹桿、再上弦。

        3.5 塊體吊裝按四點(diǎn)綁扎,每個(gè)倒鏈上設(shè)安全繩,以防倒鏈滑脫和斷鏈。

        3.6 塊體就位后,上端拉2個(gè)纜風(fēng)繩臨時(shí)固定,桿件上下弦各安裝2根,固定可靠后纜風(fēng)繩拆除。

        3.7 邊緣塊體就位后,必須將支座臨時(shí)用電焊或螺孔卡子固定,以防支座位移。

        3.8 每拼裝完成一個(gè)單元,驗(yàn)收合格后方可滑移。

        4.網(wǎng)架滑移

        4.1 滑移牽引方式

        (1)滑移軌道采用鋼軌和滾輪組合,下滑道在滑道基礎(chǔ)上和條形鋼板焊接固定。

        (2)牽引設(shè)備采用5t手動(dòng)倒鏈2臺(tái),兩臺(tái)倒鏈型號(hào)相同,鋼絲繩統(tǒng)一為φ21mm(6×19+1);滑輪組牽引點(diǎn)固定端固定在軌道上,反力由軌道承擔(dān)。

        4.2 滑移計(jì)算

        (1)網(wǎng)架腳手架及附加腳手架總重按70t計(jì),Gok=700kN。

        (2)滑移采用滾動(dòng)摩擦,為了減少摩擦阻力,采取措施有:a、控制軌道不平度為±5mm;b、支座前下方倒角處理;c、滑軌表面充分涂抹黃油,起到潤(rùn)滑作用;d、啟動(dòng)時(shí)采用助推器,克服靜摩擦力。采用上述措施后,滾動(dòng)凈摩擦系數(shù)取0.04,阻力系數(shù)取1.15,則需要總牽引力為:Ft=μ1×ξ×Gok=0.04×1.15×700=32.2kN

        每條軌道上的牽引力為:F=Ft/2=32.2/2=16.1kN

        (3)5T倒鏈可提供滑輪組拉力S=50kN,F(xiàn)b=S=50kN>[16.1kN]

        牽引設(shè)備所能提供的牽引力滿足腳手架滑移的需要。

        4.3 滑移步驟與措施

        (1)滑移前,所有千斤頂同步降落使網(wǎng)架與拼裝架脫離;滑移方向從H軸向A軸方向逐單元滑移,配合網(wǎng)架吊裝、補(bǔ)空安裝,滑移進(jìn)程約65米。

        (2)每次網(wǎng)架安裝、焊接完成,主次檁條安裝和補(bǔ)刷面漆完畢,降下千斤頂使網(wǎng)架和支承點(diǎn)離開一定距離,腳手架中部在地面的支承點(diǎn)松開,檢查無(wú)遺留問(wèn)題,進(jìn)入滑移作業(yè)。

        (3)每單元滑移到位后,拼裝架上所有千斤頂升至設(shè)計(jì)標(biāo)高,進(jìn)行下一步單元拼裝。

        (4)為保證滑移時(shí)兩側(cè)進(jìn)程的同步協(xié)調(diào),滑移設(shè)總指揮一人,分指揮2人,觀察員2人,用對(duì)講機(jī)聯(lián)系;滑移軌道側(cè)面標(biāo)注進(jìn)程刻度尺,控制滑移速度約為50mm/min,力求平穩(wěn)緩和,當(dāng)不同步差>30mm時(shí),進(jìn)行調(diào)整。

        (5)每次滑移一個(gè)單元,每滑移單元終點(diǎn)設(shè)阻進(jìn)器,防止超滑,距終點(diǎn)約1.0m時(shí)必須將不同歩差調(diào)到5mm以內(nèi)。

        (6)每次腳手架滑移到位,必須按規(guī)定拉設(shè)纜風(fēng)繩穩(wěn)固。

        七.測(cè)量監(jiān)測(cè)

        1.腳手架四周設(shè)安裝支點(diǎn)控制樁。

        2.安裝過(guò)程隨時(shí)監(jiān)測(cè)網(wǎng)架基礎(chǔ)的沉降及水平位移。

        3.滑移過(guò)程對(duì)滑道水平、豎向位移進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

        4.單元安裝完成后、總拼裝完成后均須測(cè)量網(wǎng)架擾度;擾度值不應(yīng)超過(guò)設(shè)計(jì)值的1.15倍,擾度測(cè)量點(diǎn)在跨度方向設(shè)3點(diǎn)。

        結(jié)語(yǔ)

        通過(guò)不同安裝方法的綜合應(yīng)用,成功地完成該工程大跨度及空間鋼結(jié)構(gòu)的安裝:

        最大限度地滿足了機(jī)庫(kù)內(nèi)其他工種的交叉施工,保證了工程總體進(jìn)度。有效減少大型設(shè)備的使用,節(jié)約機(jī)械費(fèi)用,提高了作業(yè)效率,降低了施工成本。選擇了螺栓球節(jié)點(diǎn)網(wǎng)架,減少臨時(shí)支撐措施用鋼,節(jié)約了成本和資源。

        鋼結(jié)構(gòu)工程質(zhì)量達(dá)到優(yōu)良。

        同時(shí)尚需注意的問(wèn)題有

        臨時(shí)支撐體系的可靠性,須進(jìn)行必要的驗(yàn)算并組織專家論證。臨時(shí)支撐體系的卸載順序應(yīng)事先設(shè)計(jì)、卸載過(guò)程應(yīng)進(jìn)行變形監(jiān)測(cè)和內(nèi)力監(jiān)測(cè)。

        [1]吳欣之.現(xiàn)代建筑鋼結(jié)構(gòu)安裝技術(shù)[M].北京:中國(guó)電力出版社.2009.

        [2]JGJ7-91.網(wǎng)架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工規(guī)程[S].

        [3].GB50205-2001.鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范[S].

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