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        大型高中空鋼結(jié)構(gòu)屋蓋組合吊裝施工技術(shù)

        2016-10-19 23:45:09劉曉楠
        水能經(jīng)濟(jì) 2016年5期
        關(guān)鍵詞:提升

        劉曉楠

        【摘要】某文化廣場規(guī)劃展示館工程主體結(jié)構(gòu)大型高中空鋼結(jié)構(gòu)屋蓋安裝,采用了組合吊裝施工技術(shù)。通過水平牽引屋蓋內(nèi)心圈構(gòu)件就位拼裝、鋼格構(gòu)柱支架搭設(shè)、屋蓋內(nèi)心圈整體構(gòu)件提升就位并臨時固定、高空桅桿吊主梁吊裝、鋼結(jié)構(gòu)高空拼裝等多項技術(shù)的綜合應(yīng)用,解決了高大中空鋼結(jié)構(gòu)屋蓋安裝的難題,具有明顯的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。

        【關(guān)鍵詞】中空鋼屋蓋;鋼格構(gòu)柱;水平牽引;提升;桅桿吊裝

        目前一些大型公共建筑工程中,經(jīng)常會遇到外形獨(dú)特,內(nèi)部中空的建筑,這類建筑內(nèi)部中空部分空間大、上下通透,且考慮到屋蓋結(jié)構(gòu)跨度大和采光要求,設(shè)計時一般都設(shè)計成鋼結(jié)構(gòu)采光玻璃屋頂。這種屋蓋鋼結(jié)構(gòu)雖外形簡單,但由于處于建筑物內(nèi)頂部,屋蓋中空高度比較高、面積比較大,且屋蓋構(gòu)件自身重量大,結(jié)構(gòu)體系及節(jié)點(diǎn)構(gòu)造復(fù)雜,因此如何安全、快捷地完成鋼結(jié)構(gòu)屋蓋的吊裝,成了擺在工程技術(shù)人員面前的一道難題。

        1、工程概況

        某文化廣場規(guī)劃展示館工程,主體結(jié)構(gòu)屬圓型建筑,4層框架結(jié)構(gòu),直徑53m,高度24.9m。結(jié)構(gòu)內(nèi)部二層以上為中空式中廳,中空中廳芯筒直徑31.2m,其屋蓋形式為單層鋼結(jié)構(gòu)圓形中空鋼化白玻采光頂,整個屋蓋重約87t。屋蓋鋼結(jié)構(gòu)內(nèi)心圈為直徑3.3m、方管截面鋼構(gòu)架結(jié)構(gòu),外圈鋼梁采用變截面H型鋼。鋼屋蓋構(gòu)件連接方式為梁與梁腹板大六角頭10.9級高強(qiáng)螺柱連接,鋼屋蓋支承方式為H型鋼主梁頂端與邊緣混凝土結(jié)構(gòu)柱頂端采用鋼板加M30*900地腳螺栓連接。屋蓋平面布置示意圖及屋蓋內(nèi)心圈整體構(gòu)件平面示意圖分別見下圖1(a)~(b)。

        鋼結(jié)構(gòu)屋蓋安裝時,大型起吊設(shè)備不能進(jìn)入室內(nèi)吊裝,設(shè)置室內(nèi)塔吊吊裝則塔吊拆除又是一個難題,而采用大跨度鋼結(jié)構(gòu)常用的施工方法如整體提升(頂升)、整體吊裝、滑移法施工等工藝均不適合本工程,滿堂腳手架、分段吊裝、高空組拼的施工方法雖然適用,但鋼結(jié)構(gòu)整體內(nèi)心圈重量約11.3t,起吊比較困難,且周轉(zhuǎn)材料投入量會非常大,整體施工工期也比較長。針對該高大中空鋼屋蓋工程的特殊性,采取了組合吊裝施工技術(shù)來保證工程的順利施工。

        2、組合吊裝施工技術(shù)原理

        采用在建筑內(nèi)部中空中心搭設(shè)鋼格構(gòu)柱拼裝支架,通過格構(gòu)柱支架將屋蓋內(nèi)心圈整體構(gòu)件用手拉葫蘆多點(diǎn)牽引提升,提升至設(shè)計高度后臨時固定,同時增設(shè)限位固定裝置。再在格構(gòu)柱支架上安裝臨時桅桿吊,通過桅桿吊將邊緣主梁吊至安裝位置,采用臨時固定螺栓進(jìn)行臨時固定。待邊緣主梁全部吊裝完成后,對構(gòu)件尺寸誤差進(jìn)行整體調(diào)整,采用高強(qiáng)螺栓替代臨時固定螺栓進(jìn)行終擰。邊緣主梁安裝完成后,對屋蓋其余次梁采用手拉葫蘆或塔吊進(jìn)行吊裝安裝,鋼結(jié)構(gòu)全部安裝完成后,安裝鋼化玻璃采光頂,整個中空屋蓋即安裝完成。

        鋼格構(gòu)柱支架設(shè)計安裝時,對格構(gòu)柱的整體穩(wěn)定性和承載能力進(jìn)行驗算,并對格構(gòu)柱支架下的混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行支撐加固,以防止屋蓋安裝過程中施工荷載對混凝土結(jié)構(gòu)造成破壞。另外,桅桿吊的承載能力及吊裝安全性也進(jìn)行了相應(yīng)的受力驗算。

        3、施工流程及工藝要點(diǎn)

        3.1 施工流程。本工程中空鋼屋蓋組合吊裝施工的工藝流程為:施工準(zhǔn)備→格構(gòu)柱支架擴(kuò)大底座安裝→格構(gòu)柱支架下混凝土結(jié)構(gòu)加固→屋蓋內(nèi)心圈整體構(gòu)件就位→格構(gòu)柱支架安裝→屋蓋內(nèi)心圈整體構(gòu)件起吊→焊接格構(gòu)柱下部固定拉桿→屋蓋內(nèi)心圈整體構(gòu)件高空臨時固定→格構(gòu)柱支撐桅桿吊安裝→邊緣主梁吊裝→邊緣次梁吊裝→采光玻璃安裝→玻璃接縫注膠→檢查驗收。

        3.2 工藝要點(diǎn)。根據(jù)本工程關(guān)鍵施工步驟,詳細(xì)說明其工藝要點(diǎn)。

        3.2.1 鋼格構(gòu)柱支架底座安裝及下部混凝土結(jié)構(gòu)加固。鋼格構(gòu)柱支架底部采用4000mm×4000mm鋼板(t=30mm)鋪墊,鋼板下部用C30細(xì)石混凝土找平,保證受力均勻。為確保內(nèi)架吊裝安全,樓層下除Φ900芯柱外,另增設(shè)8根鋼格構(gòu)架頂緊在樓板下,鋼格構(gòu)架采用8根Φ159×6水平支撐及斜撐連成格構(gòu)架,與上部吊架體系桿件在對應(yīng)的位置,鋼管下墊鋼板采用400mm×400mm鋼板(t=20mm)。

        3.2.2 屋蓋內(nèi)心圈整體構(gòu)件就位。由于建筑中空結(jié)構(gòu)從二層開始,內(nèi)心圈整體構(gòu)件需要先運(yùn)送至二樓,通過鋪設(shè)斜道,用H20型鋼通長鋪設(shè)兩道鋼梁,作軌道鋪設(shè)在混凝土斜坡道上(包括至室內(nèi)中心區(qū)),用3t卷揚(yáng)機(jī)牽引到預(yù)定位置(見下圖2),這樣構(gòu)件的荷載通過H鋼梁傳遞到梁柱上,而不影響到二層室內(nèi)地面混凝土的損傷。

        3.2.3 格構(gòu)柱支架設(shè)計及安裝

        格構(gòu)柱支架立桿采用Φ159×6鋼管,由于支架高度高,鋼管需對接,接頭錯開≥2000m,對接必須確保同心圓,并分段加固。

        雙肢Φ159×6立桿四組之間等距設(shè)置,并保證支架中能通過內(nèi)心圈整體構(gòu)件的圓弧外挑的翼緣板。Φ159×6鋼管形成的正多邊形,每邊長在高度方向設(shè)置剪刀撐。頂部的收口平面用125工字鋼作橫梁,擱置在鋼管端部頂部并焊接。

        3.2.4 內(nèi)心圈整體構(gòu)件提升牽引。格構(gòu)柱支架安裝完成后,在內(nèi)心圈整體構(gòu)件上對稱設(shè)置4個吊點(diǎn),通過吊掛于支架頂部的4根工字鋼橫梁上的4只5t手拉葫蘆,人工進(jìn)行四點(diǎn)同步提升。牽引前,先將構(gòu)件吊起離地面200mm,全面觀察各部位的工作情況,未發(fā)現(xiàn)問題后再徐徐上升。提升過程中必須隨時檢查構(gòu)件的水平,當(dāng)某一方向高差≥50mm時,該方向應(yīng)停止提升,防止構(gòu)件傾斜引起單個葫蘆超重而受力失穩(wěn),發(fā)生重大安全事故。

        由于構(gòu)件安裝高度比較高,因此必須分多次分段提升(3~4m往復(fù)提升一次),每升一次需在格構(gòu)架立桿兩側(cè)各設(shè)一只托架支撐構(gòu)件轉(zhuǎn)換吊層,并用等粗鋼絲繩環(huán)構(gòu)件一周用鎖扣鎖緊,與上部鋼梁固定。待上部5t起重葫蘆拉索復(fù)位并提升至固定鋼絲繩不受力后,拆除穩(wěn)定鋼絲繩及牛腿,此時固定鋼絲繩隨構(gòu)件提升。內(nèi)心圈整體構(gòu)件吊裝完成后,應(yīng)進(jìn)行臨時固定,以便其余鋼梁安裝。

        3.2.5 格構(gòu)柱支架桅桿吊及頂部臨時吊點(diǎn)安裝。內(nèi)心圈整體構(gòu)件吊裝到位后,在格構(gòu)柱支架上安裝桅桿吊,桅桿吊采用Φ108×4單支斜立桿,斜立桿支腳采用抱箍與格構(gòu)柱支架立桿連接,桅桿吊斜立桿上端通過雙道鋼絲繩與格構(gòu)柱支架拉結(jié)固定。桅桿吊吊裝采用滑輪加鋼絲繩的形式,鋼絲繩采用直徑Φ17mm,利用卷揚(yáng)機(jī)進(jìn)行牽引。

        格構(gòu)柱支架頂部采用雙拼Φ108×4鋼管扁擔(dān)式吊點(diǎn),作為鋼主梁吊裝時梁端的臨時吊點(diǎn)。雙拼鋼管與格構(gòu)柱支架頂部橫梁使用螺栓扣連接,保證吊點(diǎn)的穩(wěn)固。

        3.2.6 邊緣主梁吊裝。在邊緣主梁重力中心設(shè)置一處吊耳,通過桅桿吊將主梁吊起,吊起時在構(gòu)件吊起離地面200mm時,全面觀察各部位的工作情況,未發(fā)現(xiàn)問題后再徐徐上升。主梁兩端用繩子配專人牽拉以防止主梁擺動。主梁吊裝到一定高度后,配合梁兩端臨時吊點(diǎn)進(jìn)行梁安裝。吊裝時,先將4根貫通鋼主梁依次提升至內(nèi)心圈整體構(gòu)件標(biāo)高所在位置,并采用臨時固定螺栓與內(nèi)心圈整體構(gòu)件進(jìn)行對接臨時固定,再將另外4根不貫通鋼主梁進(jìn)行上述同樣步驟安裝。

        主梁安裝完后,對已安裝的8根主梁進(jìn)行位置高度、中心位置、坡部、起穹、主梁與主體連接螺柱標(biāo)高測量,經(jīng)反復(fù)校正確認(rèn)后采用高強(qiáng)螺柱替換臨時螺栓,并進(jìn)行初擰、中擰、終擰。并對鋼梁翼緣由下向上進(jìn)行焊接拉接,使整個鋼構(gòu)采光頂形成一個完整的穩(wěn)固剛性體系。

        3.2.7 次梁吊裝。次梁及弧形鋼梁利用塔吊吊裝,并利用手拉葫蘆配合,到位進(jìn)行高強(qiáng)螺栓拼裝連接。所有構(gòu)件安裝完成后,對構(gòu)件進(jìn)行防火、防銹漆噴涂。

        3.2.8 格構(gòu)柱支架拆除。格構(gòu)柱支架隨支撐體系下降隨層拆除,Φ159×6支撐系統(tǒng)拆除按6~8m一段,焊接接頭采用C2H2-O2氣割斷開,用塔吊將構(gòu)架分小片塊起吊(≤1000kg),置于2層室內(nèi)地面木枕上,向外清運(yùn),如此向下循環(huán)拆除。拆除時須派專人指揮,專人監(jiān)護(hù),上部不作業(yè)時,下部清運(yùn)鋼管架。同時做好防火、防構(gòu)件墜落等安全工作。

        4、結(jié)語

        本工程采用的組合吊裝技術(shù)與傳統(tǒng)的施工工藝相比具有較為明顯的優(yōu)越性,施工方便,快捷安全,節(jié)省投資。經(jīng)測算,在本工程中,采用大型高中空建筑鋼結(jié)構(gòu)屋蓋組合吊裝施工技術(shù)與采用傳統(tǒng)的施工方法相比,共節(jié)約投資40萬元,工期提前20天,產(chǎn)生了較大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益,對類似工程具有廣泛的應(yīng)用價值和指導(dǎo)意義。

        參考文獻(xiàn):

        [1]曾令權(quán),郭正興,羅斌等.潮汕機(jī)場航站樓鋼屋蓋整體提升技術(shù)[J].施工技術(shù),2011,40(1):70-72.

        [2]李志鵬,汪仲琦,馬洪春.常州市體育場游泳館鋼結(jié)構(gòu)屋蓋吊裝施工[J].施工技術(shù),2009,38(3):55-57+66.

        [3]田李,劉振華,李娟等.大型體育場鋼結(jié)構(gòu)屋蓋施工技術(shù)[J].施工技術(shù),2008,37(5): 56-58.

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