付 小 敏

(北京市機(jī)械施工有限公司,北京 100045)

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某大型游樂(lè)場(chǎng)館屋蓋鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)

付 小 敏

(北京市機(jī)械施工有限公司,北京 100045)

結(jié)合北京歡樂(lè)谷三期室內(nèi)館工程的實(shí)際情況，分析了該工程屋蓋鋼結(jié)構(gòu)的施工難點(diǎn)，并從桁架地面小拼、支撐架設(shè)置、吊裝機(jī)械選擇等方面，闡述了屋蓋鋼結(jié)構(gòu)的施工技術(shù)，既保證了結(jié)構(gòu)的安全性，又滿足了工期要求。

屋蓋，鋼結(jié)構(gòu)，桁架，施工技術(shù)

0 引言

近年來(lái)，大跨度管桁架空間結(jié)構(gòu)應(yīng)用于場(chǎng)館較多，其結(jié)構(gòu)形式多樣，采用技術(shù)方法也各有不同。國(guó)內(nèi)外目前多采用高空散裝、地面拼裝與分段吊裝、分塊提升、整體提升、高空滑移等技術(shù)方法。不同工程需要具體分析，根據(jù)其結(jié)構(gòu)形式、場(chǎng)地條件及工程工期等情況，綜合判斷選出一種或多種組合方法。本工程屋蓋結(jié)構(gòu)采用地面拼裝分段吊裝工藝，屋面結(jié)構(gòu)分片安裝，分片卸載，同時(shí)分片完成屋面檁條吊裝。施工前對(duì)施工過(guò)程進(jìn)行詳細(xì)數(shù)值模擬，施工時(shí)按照數(shù)值模擬的安裝和卸載流程進(jìn)行，施工質(zhì)量滿足設(shè)計(jì)和規(guī)范要求。

1 工程概況

北京歡樂(lè)谷三期室內(nèi)館工程平面呈橢圓形，結(jié)構(gòu)長(zhǎng)軸長(zhǎng)93.9 m，短軸長(zhǎng)63.4 m，建筑造型為橢圓拋物面。屋蓋鋼結(jié)構(gòu)為雙向正交立體桁架結(jié)構(gòu)，通過(guò)固定支座或滑動(dòng)支座支承于下部混凝土柱頂。屋面鋼結(jié)構(gòu)主要由5榀主桁架、20榀次桁架及環(huán)型桁架組成。桁架為倒三角結(jié)構(gòu)，矢高為3 m。屋面檁條采用φ400×200×6鍍鋅方管?？偨ㄖ娣e9 789 m2，建筑高度23.450 m。

2 工程特點(diǎn)、難點(diǎn)

1)構(gòu)件拼裝安裝精度要求高：主桁架及環(huán)向桁架均為曲線鋼管結(jié)構(gòu)，加工難度大，對(duì)拼裝和安裝精度要求高。

2)場(chǎng)地狹小工期緊：四周均有建筑物，現(xiàn)場(chǎng)只有一個(gè)進(jìn)出口，場(chǎng)地狹小。屋面結(jié)構(gòu)和檁條近900 t，需在2個(gè)月內(nèi)安裝完成。

3)支撐架和吊裝機(jī)械的選型：主桁架最大跨度達(dá)63.4 m，重55.50 t，需進(jìn)行分段吊裝。桁架的吊裝分段決定了支撐架的設(shè)置，又影響著吊裝機(jī)械的選型。

4)屋蓋鋼桁架的卸載：本工程四周均有建筑，若屋蓋結(jié)構(gòu)安裝完成后整體卸載，會(huì)造成后期屋面檁條安裝困難，因此要采用分片安裝分片卸載。

3 施工技術(shù)

3.1 桁架地面小拼

桁架采用在地面設(shè)置拼裝胎架進(jìn)行小拼，小拼時(shí)在胎架上放線、找平、支千斤頂，通過(guò)千斤頂調(diào)節(jié)桁架弦桿的標(biāo)高。由于工程現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)地狹小，所以，桁架只能在場(chǎng)外拼裝，用平板車運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)后再將兩個(gè)運(yùn)輸單元進(jìn)行中拼成吊裝單元。為了確保拼裝的桁架分段高空能夠順利進(jìn)行對(duì)接，避免出現(xiàn)錯(cuò)口現(xiàn)象，桁架在小拼時(shí)，必須嚴(yán)格控制弦桿對(duì)接口的精度?，F(xiàn)場(chǎng)實(shí)際采用同一榀桁架在兩套拼裝胎架上連續(xù)依次拼裝。

3.2 支撐架設(shè)置

本工程桁架為倒三角結(jié)構(gòu)，主桁架僅兩端支撐于混凝土柱頂；環(huán)桁架連接于主桁架兩端，橢圓形兩端環(huán)桁架支撐在混凝土柱頂；次桁架連接于主桁架之間(端部為主桁架和環(huán)桁架之間)。

現(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí)主桁架需要分段吊裝，主要靠支撐架來(lái)臨時(shí)支撐，支撐架的選型和位置十分關(guān)鍵。支撐架主要設(shè)置在主桁架下部，根據(jù)桁架長(zhǎng)度和重量每榀主桁架設(shè)置1組～2組支撐架，每組支撐架采用2個(gè)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)，支撐主桁架的上弦桿。端部環(huán)桁架依靠混凝土柱頂支座支撐，對(duì)接口處在環(huán)梁上設(shè)置兩根型鋼支撐環(huán)桁架上弦，方便吊裝就位。支撐架均布置在主弦桿與腹桿交叉節(jié)點(diǎn)位置處，以保證桁架的安裝精度，避免安裝時(shí)直接支撐在支撐架上的桁架弦桿因受力而產(chǎn)生較大變形，影響安裝精度。

主桁架支撐架采用公司自有塔式標(biāo)準(zhǔn)節(jié)架，支撐架基礎(chǔ)根據(jù)受力大小設(shè)置臨時(shí)混凝土承臺(tái)。

3.3 吊裝機(jī)械選擇

本工程場(chǎng)地狹小，只能場(chǎng)內(nèi)進(jìn)行吊車站位，要求吊車覆蓋范圍大；主桁架吊裝單元重量大，起吊高度較高，要求吊車吊重能力強(qiáng)，所以選用大型履帶吊(塔式工況)。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)地條件屋蓋鋼結(jié)構(gòu)選用1臺(tái)260 t履帶吊(42 m主臂+30 m副臂)作為吊裝機(jī)械，1臺(tái)50 t履帶吊在地面卸車、桁架二次組對(duì)及支撐架安裝。桁架為倒三角結(jié)構(gòu)，中拼時(shí)為了確保現(xiàn)場(chǎng)胎架及組拼安全，需將桁架翻轉(zhuǎn)成兩根上弦桿朝下組拼。桁架吊裝前需翻身，其體形大，翻身難度大，為避免翻身過(guò)程中因桁架自重造成沖擊力，使吊車吊臂承受瞬間沖擊負(fù)荷，需采用2臺(tái)吊車進(jìn)行雙機(jī)抬吊，大履帶吊為主吊機(jī)，另1臺(tái)吊車為輔助吊機(jī)，雙機(jī)協(xié)調(diào)工作將桁架翻身。

3.4 施工順序

本工程進(jìn)場(chǎng)口設(shè)置在東側(cè)，只能從西向東退步施工，按主桁架1～5的順序，依次完成分區(qū)1～6的屋面結(jié)構(gòu)吊裝施工。環(huán)桁架南北兩側(cè)依次對(duì)稱吊裝，齊步并進(jìn)。主桁架(環(huán)桁架)吊裝完成后立即安裝分區(qū)中的次桁架，以保證屋蓋體系和支撐架的整體穩(wěn)定性。屋面檁條落后屋蓋主結(jié)構(gòu)一個(gè)分區(qū)，屋面檁條在其分區(qū)主桁架卸載完成后再安裝。

3.5 現(xiàn)場(chǎng)焊接

本工程屋蓋采用管桁架結(jié)構(gòu)形式，節(jié)點(diǎn)復(fù)雜，相貫口多，焊接量大。卸載時(shí)，桿件內(nèi)力重新進(jìn)行分配，對(duì)焊接質(zhì)量要求高。為確保焊接質(zhì)量，制訂了以下措施：

現(xiàn)場(chǎng)主弦桿對(duì)接口在保證焊透的前提下采用小角度窄間隙坡口形式，以減少收縮量和焊接應(yīng)力。提高構(gòu)件制作精度，構(gòu)件長(zhǎng)度按正偏差驗(yàn)收；盡量擴(kuò)大吊裝單元，減少桁架高空對(duì)接口的數(shù)量。桁架小拼時(shí)根據(jù)腹桿對(duì)稱布置的特點(diǎn)，從中間向兩端發(fā)散焊接，避免焊接誤差的積累?，F(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行焊接考試甄選優(yōu)秀焊工，對(duì)接口等關(guān)鍵部位選用最優(yōu)秀的焊工進(jìn)行焊接，定人定崗。對(duì)接口搭設(shè)防風(fēng)防雨棚，做好防風(fēng)防雨措施，確保焊口一次連續(xù)完成。焊后進(jìn)行嚴(yán)格質(zhì)量檢查，熔透焊縫必須采用超聲波探傷。

3.6 屋架卸載

本工程鋼屋架需按主桁架進(jìn)行分步、多次卸載。卸載時(shí)通過(guò)對(duì)卸載桁架的擾度，鄰近支撐架的沉降和垂直度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，確保卸載過(guò)程安全受控。

1)卸載順序。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工安排，經(jīng)過(guò)詳細(xì)的施工模擬，決定每榀主桁架單獨(dú)進(jìn)行卸載，共分5次進(jìn)行，由主桁架1向主桁架5分步進(jìn)行。每榀主桁架卸載都要待其下榀主桁架和施工分區(qū)內(nèi)的次桁架安裝焊接完成后再進(jìn)行。如主桁架1在主桁架2和分區(qū)2次桁架安裝焊接完成后進(jìn)行卸載。

2)分級(jí)卸載。

本工程屋蓋主桁架卸載后的變形最大約36 mm，最小約10 mm。根據(jù)施工模擬，每級(jí)卸載約10 mm，既能保證卸載時(shí)相鄰支撐架的受力不會(huì)產(chǎn)生過(guò)大的變化，同時(shí)保證結(jié)構(gòu)體系的桿件內(nèi)力不超出規(guī)定的容許應(yīng)力。

3)卸載方法。

直接通過(guò)火焰逐步切割進(jìn)行卸載，每次切割量約10 mm，直至支撐架頂托完全離開弦桿約20 mm。觀察24 h，桁架變形穩(wěn)定后才能拆除支撐架。

4 結(jié)語(yǔ)

北京歡樂(lè)谷三期室內(nèi)館工程，在我國(guó)場(chǎng)館屋蓋大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)中跨度并不算大，但現(xiàn)場(chǎng)施工場(chǎng)地狹小，施工工期很緊。本工程通過(guò)詳細(xì)的施工模擬，采用地面拼裝分段吊裝工藝，整體采用分片施工分片卸載，檁條緊跟屋蓋主體結(jié)構(gòu)吊裝，滿足了安全質(zhì)量工期的要求，該施工技術(shù)對(duì)同類結(jié)構(gòu)具有廣泛的指導(dǎo)和借鑒意義。

[1] GB 50205—2001，鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范[S].

[2] GB 50755—2012，鋼結(jié)構(gòu)工程施工規(guī)范[S].

The construction technology of roof steel structure of a large amusement park

Fu Xiaomin

(BeijingMachineryConstructionLimitedCompany,Beijing100045,China)

Combining with the actual situation of indoor hall engineering of Beijing Happy Valley Pavilion three phase, this paper analyzed the construction difficulties of the engineering roof steel structure, and from the truss ground small fight, support frame arrangement, hoisting machinery selection and other aspects, elaborated the construction technology of roof steel structure, both to ensure the safety of structure, and meet the construction period requirements.

roof, steel structure, truss, construction technology

2016-11-26

付小敏(1981- )，男，碩士，工程師

1009-6825(2017)04-0121-02

TU391

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