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        某體育場屋頂罩棚空間管桁架施工技術(shù)要點淺析

        2013-04-09 14:33:59王志鵬
        河南建材 2013年4期
        關(guān)鍵詞:主桿鑄鋼胎架

        王志鵬 劉 杰

        太康縣住房和城鄉(xiāng)建設(shè)局(461400)

        1 工程情況簡介

        某體育場工程總建筑面積55 000 m2,地上5層,建筑總高為33 m。屋蓋平面投影為橢圓形。內(nèi)緣長軸長211 m,內(nèi)緣短軸長132 m。管桁架懸挑向場內(nèi)懸挑21 m,水平投影長31 m。

        體育場屋架采用的是正放三角形鋼桁架,鋼骨架上覆蓋PTFE膜,具有重量輕,承載力高和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性好等特點;桁架節(jié)點構(gòu)造復(fù)雜,種類多,除相貫節(jié)點外,下弦采用了大量的復(fù)雜鑄鋼節(jié)點;最小鑄鋼節(jié)點為6管相貫。最大的鑄鋼節(jié)點為10管相貫。

        綜合分析體育場結(jié)構(gòu)特點、現(xiàn)場條件、工期、成本等因素。經(jīng)過多方案比較論證,最終選定了“地面胎架分塊組拼,單機吊裝”的施工方法,即支座前、中端管桁架采用塔吊上料,網(wǎng)架腳手架上高空散拼及焊接,支座尾端管桁架采用地面預(yù)拼后分片吊裝,空中焊接。

        2 技術(shù)要點

        2.1 拼裝胎架設(shè)計

        按照桁架拼裝控制點與支座的空間相對位置。采取完全模擬的辦法搭設(shè)桁架尾部拼裝胎架。對拼裝場地澆水壓實后,鋪碎石塊200 mm。按桁架實際位置澆筑1.500 m寬、100 mm厚素混凝土,在尾部十管相貫鑄鋼節(jié)點處的混凝土基礎(chǔ)上,鋪設(shè)10 mm厚鋼板。搭設(shè)前應(yīng)按照胎架水平布置圖進(jìn)行測量放線。將各桿的地面相應(yīng)位置準(zhǔn)確彈出。各定位橫桿的上口標(biāo)高嚴(yán)格按照拼裝胎架剖面圖進(jìn)行控制。胎架搭設(shè)完成后應(yīng)對搭設(shè)質(zhì)量進(jìn)行檢查,對各橫桿標(biāo)高進(jìn)行復(fù)測。確保位置準(zhǔn)確,搭設(shè)連接可靠。

        2.2 定位架設(shè)計

        在網(wǎng)架腳手架與看臺女兒墻間搭設(shè)可滑移定位架,主要用于定位鑄鋼節(jié)點的空間位置。在定位架上將定位點作出明確標(biāo)記,搭設(shè)完成后對其平面位置及標(biāo)高進(jìn)行復(fù)測,對于偏差大的地方應(yīng)及時調(diào)整,確保定位架的準(zhǔn)確。

        2.3 管桁架的預(yù)拼裝、焊接、吊裝

        2.3.1 管桁架的預(yù)拼裝

        1)管桁架工廠預(yù)拼裝。為了驗證圖紙中構(gòu)件尺寸、角度、相貫線切割的正確性。調(diào)整加工工藝參數(shù),驗證和調(diào)整結(jié)構(gòu)起拱的結(jié)果,對不同類型的主桁架,在工廠內(nèi)進(jìn)行了預(yù)拼裝。對管桁架中主管與鑄鋼節(jié)點的連接,按照設(shè)計要求,預(yù)留焊縫間隙,檢查起拱的焊縫間隙變化,調(diào)整各個管件的加工尺寸。通過工廠預(yù)拼裝,保證了各構(gòu)件起拱后的尺寸和角度,確定了結(jié)構(gòu)拼裝的跨度和鑄鋼節(jié)點的定位方法,減少了現(xiàn)場拼裝錯誤和困難,加速了拼裝速度。

        2)管桁架現(xiàn)場預(yù)拼裝。桁架拼裝按照由尾部向前端的順序進(jìn)行,各鑄鋼件和管件的定位均以地面中心投影線為準(zhǔn),為防止碰撞拼裝架造成移位,在管中心垂吊鉛錘,與拼裝架拉設(shè)的鋼絲線及地面投影中心線校核。

        按圖紙拼裝桁架尾部鑄鋼節(jié)點及下弦桿件,每一榀下弦小拼單元包含3個鑄鋼節(jié)點,3個下弦主桿,2個支座撐桿;為了防止拼裝安裝時支座萬向轉(zhuǎn)動,我們將支座上下板通過焊接4個支管將其固定,待安裝膜結(jié)構(gòu)之前拆除約束,使其進(jìn)入設(shè)計工作狀態(tài)。拼裝各桿件時,使拼裝自由就位,不能強迫約束就位。

        每一榀小拼單元吊離拼裝胎架后,都必須重新對拼裝胎架的尺寸進(jìn)行復(fù)核,確保每榀小拼單元拼裝尺寸的準(zhǔn)確,并檢查拼裝胎架的整體穩(wěn)定性。

        2.3.2 管桁架焊接

        在小拼裝單元中重點工序是鑄鋼節(jié)點與無縫鋼管的焊接,全場共有300個鑄鋼節(jié)點,8個類型,它們分別是直線段,弧線段,直線段與弧線段交接處。

        按照焊接工藝評定報告進(jìn)行焊接,鑄鋼節(jié)點與無縫鋼管要進(jìn)行多角度全位置焊接。由于鑄鋼節(jié)點管壁比較厚,與無縫鋼管焊接時要預(yù)熱,焊后用小錘敲擊以消除殘余應(yīng)力。每一小拼單元焊接完成24 h后進(jìn)行外觀檢查,合格后做超聲波檢測,按照設(shè)計要求此焊縫為二級焊縫;項目部采取一級焊縫檢查,全部接口做100%超聲波探傷,實測結(jié)果一次合格率均達(dá)到99%以上。

        2.3.3 管桁架吊裝

        1)管桁架尾部下弦小拼單元吊裝。采用兩點綁扎法吊裝,其中一點采用雙股ф16鋼絲繩綁扎,鋼絲繩與鋼絲繩之間連接用GD7.5型卡環(huán);另一點采用雙股ф16鋼絲繩綁扎,在吊鉤雙股鋼絲繩與吊裝單元雙股鋼絲繩之間用SH10型手控葫蘆連接,便于調(diào)節(jié)兩個綁扎點與吊點之間的角度;在下弦小拼單元首末端系上攬風(fēng)繩,防止構(gòu)件搖晃,調(diào)節(jié)構(gòu)件的方向使其就位。

        在構(gòu)件吊裝就位后,利用控制點對位,符合要求后,迅速地進(jìn)行斜腹桿與24.100 m鑄鋼球支座球體的焊接,此接口焊縫為一級焊縫:焊接完成后。用鋼絲繩與手動葫蘆綁扎拉緊,防止構(gòu)件失穩(wěn)。此時吊車才可摘鉤:用同樣方法吊裝對稱位置的下弦小拼單元。

        2)管桁架中部和端部下弦主桿與連接桿吊裝。待下弦小拼單元形成穩(wěn)定體系后,網(wǎng)架腳手架移動到此位置,利用內(nèi)場兩臺塔吊吊裝前、中端的各構(gòu)件。在網(wǎng)架腳手架平臺上,用千斤頂、簡易馬凳拼接下弦主桿及連接桿。

        3)管桁架尾部上弦小拼單元吊裝。將已經(jīng)焊接完成的上弦小拼單元吊離地面拼裝胎架,通過計算確定上弦小拼單元的重心,再進(jìn)行上弦小拼單元吊裝用吊具驗算;正式吊裝前需要試吊。

        采用兩點綁扎法吊裝,采取的措施與吊裝下弦小拼單元方法一致。在上弦小拼單元腹桿~端系上攬風(fēng)繩,防止構(gòu)件搖晃及碰撞其他桿件。在構(gòu)件各口就位后,迅速地焊接各口,焊接完成后,用鋼絲繩及手動葫蘆綁扎拉緊,防止構(gòu)件失穩(wěn);此后吊車才可摘鉤。

        4)管桁架中部度前端上弦主桿的安裝。在已經(jīng)形成完整穩(wěn)定體系的下弦各水平桿中心上,焊接一個ф80鋼管,鋼管頂部做一個弧形板,用人字支撐四面固定,形成穩(wěn)定體系,作為拼裝上弦主桿的撐桿。用場內(nèi)塔吊吊裝上弦主桿及各斜腹桿,上弦主桿共分4節(jié)對接拼接,在最前段一節(jié)主桿內(nèi)徑未變,外徑改變下對接焊縫。待全部主桿及斜腹桿焊接完畢后。一榀空間管桁架就已成型。

        2.4 聯(lián)系桁架預(yù)拼裝、安裝、焊接

        在完成相鄰兩榀管桁架之間的聯(lián)系桁架及下弦弧形連系桿安裝后,空間管桁架才能形成一個穩(wěn)定的空間體系。

        2.4.1 聯(lián)系桁架的拼裝

        在內(nèi)場的混凝土硬化地面上,用ф48腳手架管搭設(shè)一個簡易拼裝平臺,利用塔吊拼裝聯(lián)系桁架,拼裝時正放,吊裝就位后呈現(xiàn)倒三角形。

        2.4.2 聯(lián)系桁架的安裝焊接

        在網(wǎng)架腳手架頂部,利用內(nèi)場塔吊將已經(jīng)拼接完成的聯(lián)系桁架吊裝到位,在與主桁架端部連接到位后,經(jīng)檢查無誤、點焊并且加臨時支撐,塔吊方可摘鉤。

        在兩個桁架之間,焊接聯(lián)系桁架及下弦弧形連系桿后形成了一個穩(wěn)定的空間體系。

        3 高空作業(yè)安全措施

        由于管桁架尾部向外傾斜,土建施工搭設(shè)的腳手架不能滿足鋼結(jié)構(gòu)安裝,根據(jù)結(jié)構(gòu)特點和安裝順序,因地制宜地對高空作業(yè)的安全設(shè)施做系統(tǒng)設(shè)計,不僅滿足施工安全,方便安全設(shè)施搭設(shè),而且降低了施工費用。

        在網(wǎng)架腳手架上鋪滿木板,腳手架平臺臨邊設(shè)置1.2 m高的防護(hù)欄桿,腳手架平臺下滿掛一道安全網(wǎng);十管相貫的鑄鋼節(jié)點焊接處,采用1.2 m高的吊籃作為操作平臺,吊籃采用鋼絲繩可靠系在桁架上。如安全帶無牢固系設(shè)處,將設(shè)置生命線作為安全帶系設(shè)之用。

        4 卸載

        在完成一榀管桁架全部安裝、檢測和涂裝作業(yè)后,對網(wǎng)架腳手架平臺上的胎架進(jìn)行卸載;在設(shè)計施工階段,通過計算機進(jìn)行模擬卸載,利用有限元內(nèi)力和變形計算進(jìn)行分析。計算結(jié)果顯示卸載對各個腹桿的內(nèi)力重分配不會造成破壞,是安全的。實踐證明,卸載后各個節(jié)點保持穩(wěn)定,桁架下?lián)蠑?shù)值最大為10 mm,在設(shè)計允許范圍內(nèi)。

        5 雨季施工措施

        鋼結(jié)構(gòu)安裝施工過程中所有機電設(shè)備必須安全可靠,并有專人負(fù)責(zé),定期檢查。露天存放的空壓機、電焊機,要上有蓋、不漏雨,下有墊、不水淹,操作者使用前檢查電的接地情況,電工定期檢查絕緣情況。在露天焊接鋼結(jié)構(gòu)時,要搭設(shè)臨時防雨棚,嚴(yán)禁雨水飄落在炙熱的焊縫上。由于鋼結(jié)構(gòu)安裝全部是高空作業(yè),在施工前必須采取避雷措施。

        6 小結(jié)

        在空間管桁架施工過程中,為了控制鋼結(jié)構(gòu)的施工精度,對結(jié)構(gòu)形態(tài)和就位精度進(jìn)行了實時監(jiān)測。將調(diào)整就位精度放在4個伸縮縫處,最后管桁架成功合攏,合攏精度高于設(shè)計允許值,鋼結(jié)構(gòu)施工達(dá)到了預(yù)期目標(biāo),取得了很好的效果。

        體育場屋面工程采用“前、中端高空散拼,后端地面拼裝分片吊裝”方案,高質(zhì)量、順利安全地完成了安裝任務(wù)。通過施工實踐證明方案是科學(xué)合理的。所采取的一系列措施為施工提供了必要的技術(shù)保證。

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