曹文斌 卜科彪 陳文永
摘 要 針對大跨度鋼結構桁架施工難點,通過研究提出鋼構件的制作、彎曲、坡口的加工全部在工廠進行,既保證構件加工精度又解決了構件運輸難題;現(xiàn)場設臨時組合支撐胎架拼裝平臺,構件在拼裝平臺上拼裝成整體結構,減少高空作業(yè),降低事故風險;最后利用雙機抬吊技術成功將桁架整體吊裝到指定位置,取得了社會效益與經濟效益的雙贏。
關鍵詞 大跨度鋼結構桁架;構件制作;胎架;桁架拼裝;雙機抬吊
前言
北京環(huán)球主題公園位于北京市東南,通州新城南部,文化旅游區(qū)范圍之內,其中114劇院工程中,采用大跨度鋼結構桁架,最大跨度43.34m,單片桁架最重74.41噸,通過運用本技術在施工中節(jié)省了工期,保證了質量,創(chuàng)造了良好的社會和經濟效益。
1施工工藝流程
加工廠預拼裝→構件進場→構件精度復測→地面放線→胎架定位拼裝→桁架拼裝焊接→檢測及補漆作業(yè)→雙機抬吊桁架吊裝→桁架測量校正→桁架焊接固定→卸載前檢查及檢測→整體多級卸載→拆除臨時組合支撐胎架。
2施工要點
2.1 構件進場與復測
鋼構件的制作、彎曲、坡口的加工全部在工廠進行[1],既保證構件加工精度又解決了構件運輸?shù)碾y題,節(jié)約成本。成品構件要有質量合格證,并按規(guī)定進行規(guī)格、尺寸以及外觀等項目檢查驗收。對于超差或變形的構件應進行修理和矯正。構件的矯正可采用火焰矯正的方法進行,火焰矯正的加熱溫度應根據鋼材性能選定,但不得超過900℃,在加熱矯正后應緩慢冷卻。
2.2 拼裝胎架的制作與測量
拼裝胎架的制作應根據設計施工圖紙進行,本項目中胎架支設在114場內桁架下方,標高為-2.500的靜壓箱底板上。胎架高度為1m,胎架柱采用工字鋼I18,縱向梁為連續(xù)梁,尺寸為I25a,橫向梁均為接梁,尺寸為I18.材質均為Q235B。通過和周圍結構柱相連,滿足胎架的整體穩(wěn)定性。
2.3 桁架的拼裝作業(yè)要點
(1)在拼裝前,拼裝人員必須熟悉施工圖、制作拼裝工藝及有關技術文件的要求,并檢查零部件的外觀、材質、規(guī)格、數(shù)量及胎架模板的位置、角度等情況,復測無誤后方可施工。
(2)拼裝焊縫的連接接觸面及沿邊緣30~50mm范圍內的鐵銹、毛刺、污垢等必須在拼裝前清除干凈。
(3)拼裝時,因桁架整體跨度大,整體結構較柔,拼裝時在桁架上下弦桿設置監(jiān)測測量點,利用全站儀全程監(jiān)控,保證整體桁架的連接節(jié)點的空間定位準確。
(4)胎架在使用前要有專檢人員進行復核,發(fā)現(xiàn)變形或偏差應及時進行糾正。
2.4 桁架雙機抬吊
(1)“雙機抬吊技術”要根據現(xiàn)場實際情況,經過嚴格縝密的計算,選擇經濟合理并滿足吊裝需求的吊裝設備,在吊裝前應對機械設備進行保養(yǎng)及檢查,不可讓機械設備帶病作業(yè)或超期作業(yè)。
(2)大跨度桁架因其跨度大,所以往往整榀桁架的柔性較高,吊裝時必須事前計劃好吊車的站位及行走路線,不可盲目起吊,避免2次吊裝對桁架整體的精度造成變形或偏位。
本項目中屋面桁架T1重74.4t,采用雙機起吊的方式,按照吊裝規(guī)程每臺吊車載荷不能超過額定載荷的75%,得到需要的額定起重載荷為74.4/0.75/2×1.3=64.5t。選用500噸汽車吊,幅度為22米,臂長為42.1米,起重量為67噸,滿足吊裝的要求。
(3)吊索選擇。用6×37+1鋼絲繩制作成8股頭吊索,在吊索與桁架桿件接觸部位加設圓弧形護角,屋面桁架采用2臺起重機起吊,桁架最重74.4t,單車負載37.2t,選用4根吊索吊裝,吊索與鉛垂線夾角為30°,對應的吊索拉力為0.58×37.2/2=10.8t
按照公式:[P]=P破×φ修∕K計算鋼絲繩的容許拉力,根據規(guī)范要求作捆綁用時,安全系數(shù)取6,選用6×37+1鋼絲繩時,φ修取0.82,經計算選用抗拉強度為1570MPa、直徑40mm鋼芯鋼絲繩時,鋼絲繩的容許拉力[P]為122.2KN(=894×0.82∕6)=12.22t大于吊索的拉力10.8t,能夠滿足吊要求。
(4)吊耳的設置及計算。吊耳厚度為25mm,長度為200mm,高度為200mm,孔洞大小D50。頂部凈間距65mm,F(xiàn)y=74.4×1.3/4=24.18t,F(xiàn)x=Fy×tan30°=14t,吊耳自身強度滿足吊裝荷載下的應力要求。
(5)桁架落位時,要待桁架穩(wěn)定后再緩慢落鉤,桁架停穩(wěn)后不可以完全松鉤,應及時進行全程監(jiān)控測量校正。待位置校正正確后,將桁架結構連接端進行焊接固定牢固,吊車松鉤,再進行附屬連桿安裝。
2.5 桁架的卸載和監(jiān)測
(1)鋼桁架監(jiān)測。鋼桁架整體吊裝前后的起拱和同步性監(jiān)測;整體桁架設計起拱值為L(兩端剛接時,L=Lo/900;兩端鉸接時,L=Lo/600;Lo為梁軸線跨度),吊裝前測量桁架體拼裝值;桁架體離地后測量其離地值;桁架體吊裝到位后,測量其對位置;焊接完成后,再測量其焊接完成后的撓度值;并做好記錄。
(2)吊索監(jiān)測。吊索的垂直受力監(jiān)測:鋼桁架離開支撐點后單吊點受力標準值為監(jiān)測基準值,提升過程中單吊點受力值允許偏差為±20%,吊車實時反饋受力數(shù)據,每隔1h監(jiān)測一次,并做好記錄。
(3)鋼桁架整體解鉤卸載前的監(jiān)測。待鋼桁架的上下弦桿安裝就位后,上弦桿臨時連接措施就位后,對鋼桁架的起拱值、軸線定位、標高、垂直度進行監(jiān)測,符合設計及規(guī)范要求后再進行鋼桁架的整體解鉤卸載。
3結束語
北京環(huán)球影城主題公園項目采用多項新技術、新工藝,解決了多項施工技術難題。采用的大跨度鋼結構桁架制作和安裝施工關鍵技術,解決了大型構件運輸、拼裝和安裝等施工難題,避免了采用搭設滿堂腳手架的傳統(tǒng)施工工藝,節(jié)省工期,減少高空作業(yè)的資源投入,為今后類似工程施工積累了寶貴的成功經驗,取得了社會效益與經濟效益的雙贏。
參考文獻
[1] 沈祖炎,黃文忠,沈德洪.鋼結構制作安裝手冊[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2011.
作者簡介
曹文斌(1986-),男,河北張家口人;畢業(yè)院校:河南理工大學,專業(yè):結構工程,學歷:碩士研究生,職稱:工程師;現(xiàn)就職單位:中國京冶工程技術有限公司,研究方向:結構工程。