大懸挑箱型梁鋼結(jié)構(gòu)屋蓋安裝技術(shù)??記泉州市海峽體育中心體育場(chǎng)鋼結(jié)構(gòu)安裝

        作者:夏 克 儉    
        時(shí)間:2009-12-22 20:26:03 [收藏]
        介紹泉州市海峽體育中心體育場(chǎng)鋼結(jié)構(gòu)工程的安裝施工技術(shù).特別是對(duì)大型懸挑箱型梁吊裝施工中的吊機(jī)選型,安裝定位,焊接,卸載等技術(shù)作了詳細(xì)的闡明.為以后進(jìn)行同類工程安裝給予一定的借鑒. 關(guān)鍵詞:箱型梁 鋼結(jié)構(gòu) 安裝技術(shù) 卸載

          1.工程概況
          泉州市海峽體育中心體育場(chǎng)是整個(gè)新體育中心的標(biāo)準(zhǔn)性建筑,為甲級(jí)體育建筑,總建筑面積達(dá)40753多平方米.體育場(chǎng)由約四萬人看臺(tái),三個(gè)燈塔柱,一個(gè)火炬柱三部分組成,用鋼量近5千噸,體育場(chǎng)看臺(tái)屋蓋采用鋼結(jié)構(gòu)箱型梁懸臂梁加支撐體系鋼屋蓋,猶如正在綻放的花瓣;燈塔和火炬柱上部柱身結(jié)構(gòu)采用豎向懸臂鋼衍架結(jié)構(gòu),尋求蓄勢(shì)待發(fā)的力度感.懸挑拱型條箱型條下設(shè)支撐,懸挑端部設(shè)置Ф800鋼管落地拱.懸挑箱型梁之間設(shè)聯(lián)系梁與支撐,梁上分布鋼管檁條.
          2.本工程的技術(shù)難點(diǎn)
          泉州市海峽體育中心體育場(chǎng)看臺(tái)屋蓋鋼結(jié)構(gòu)由44榀懸挑箱型梁及其梁之間支撐,落地拱等結(jié)構(gòu)組成的四塊雙曲面懸挑拱形結(jié)構(gòu).其箱形梁和落地拱,主懔條鋼管等都是彎曲的,構(gòu)件連接有焊接的栓接的和鎖接的,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,施工過程需細(xì)致,安裝起來耗時(shí)耗工.綜合起來工程存在以下難點(diǎn):
          (1)鋼管的彎制加工和管相貫線切割精度控制難.
          (2)懸挑彎曲箱型梁制作的匹配性控制.
          (3)懸挑箱型梁結(jié)構(gòu)安裝精度控制.
          (4)卸載撓度值難以控制.
          3.施工關(guān)鍵技術(shù)
          項(xiàng)目針對(duì)工程結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和施工技術(shù)難點(diǎn),組織技術(shù)攻關(guān),深入到施工現(xiàn)場(chǎng)提煉施工技術(shù)和管理方法的精華,經(jīng)過精心的研究和實(shí)踐,制定了五項(xiàng)具有代表意義的關(guān)鍵技術(shù).即:
          (5)構(gòu)件匹配制造技術(shù).
          (6)鋼結(jié)構(gòu)安裝技術(shù).
          (7)鋼結(jié)構(gòu)安裝測(cè)量定位技術(shù).
          (8)鋼結(jié)構(gòu)安裝焊接技術(shù).
          (9)鋼結(jié)構(gòu)卸載技術(shù).
          4.構(gòu)件匹配制造技術(shù)
          體育場(chǎng)主體鋼結(jié)構(gòu)工程量約為4千噸.其中懸挑彎度箱型梁由于尺寸太大,汽運(yùn)及吊裝都需分段進(jìn)行,因而為保證彎曲箱型梁的流線形狀,必須進(jìn)行整根梁匹配制作,再分段進(jìn)行運(yùn)輸,安裝.由于箱型梁最長(zhǎng)的有40多米,則將箱型梁分為3至4段進(jìn)行運(yùn)輸;在安裝現(xiàn)場(chǎng),再進(jìn)行拼裝,每根梁只留2段進(jìn)行吊裝,以減少空中焊接的工程量.滿足250噸吊機(jī)吊裝參數(shù)的,可將梁拼成一整根梁進(jìn)行吊裝.匹配制作胎架如下:

          匹配制作工藝是將整根箱型梁進(jìn)行整體側(cè)臥拼裝制作,整根梁的線形在地面拼裝平臺(tái)區(qū)放樣好.再按梁結(jié)構(gòu)線形進(jìn)行裝配,當(dāng)梁焊接完成后,再分段拆開,噴砂,油漆工作完成后,最后裝車發(fā)運(yùn)到工地現(xiàn)場(chǎng).這樣完整的匹配制作,保證了箱型梁彎曲弧形的線形及箱型梁的制作精度.
          5.鋼結(jié)構(gòu)安裝測(cè)量定位技術(shù)
          針對(duì)工程施工的實(shí)際情況,鋼結(jié)構(gòu)安裝的工序交叉多,對(duì)測(cè)量精度要求非常高,必須建立長(zhǎng)期穩(wěn)定,統(tǒng)一基準(zhǔn)的測(cè)量控制體系.
          由于本工程鋼結(jié)構(gòu)安裝定位點(diǎn)均為空間三維坐標(biāo)點(diǎn),鋼結(jié)構(gòu)安裝時(shí)間緊迫,因而采取分層測(cè)量,作地面標(biāo)記,吊裝定位測(cè)量與地標(biāo)吊線核對(duì)結(jié)合確定定位坐標(biāo).形成一整套從地面看臺(tái)到空中點(diǎn)的施測(cè)方法的空間三維快速定位技術(shù).并通過快速定位,精確校核的方法進(jìn)行快速安裝.示意圖如下:

          鋼結(jié)構(gòu)的安裝測(cè)量,為保證構(gòu)件安裝控制點(diǎn)的相對(duì)精度.首先采用全鉆儀在體育場(chǎng)原點(diǎn)進(jìn)行全場(chǎng)44榀梁和燈,火炬柱的軸線測(cè)量劃線,并作好控制點(diǎn)的垂直地面投影標(biāo)記.再進(jìn)行軸線之間控制點(diǎn)水平距離的復(fù)核,采用鋼卷尺拉側(cè)復(fù)查.
          當(dāng)構(gòu)件吊裝時(shí),再采用全鉆儀多構(gòu)件控制點(diǎn)進(jìn)行定位測(cè)量,同時(shí)從定位點(diǎn)處用線錘吊線復(fù)核看臺(tái)上軸線標(biāo)記點(diǎn),這種天地結(jié)合的施測(cè)方法,即快又準(zhǔn)地保證了三維空間位置的精確定位的精度要求.
          6.鋼結(jié)構(gòu)安裝技術(shù)
          6.1 體育場(chǎng)鋼結(jié)構(gòu)屋蓋的吊裝
          體育場(chǎng)鋼結(jié)構(gòu)屋蓋工程,共有大懸挑箱型44榀,其中最長(zhǎng)45.5米,型高13米.箱型的吊裝分段很重要,不僅要考慮各分段重量,安裝作業(yè)半徑和采用最經(jīng)濟(jì)合理的吊裝,用時(shí)各分段吊裝中的支撐塔架的穩(wěn)定性,吊裝順序的確定都是施工的關(guān)鍵.根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工情況,工期緊迫的要求及吊裝機(jī)的經(jīng)濟(jì)性,將大懸挑箱型梁分為每段兩段安裝,在高空只有一處對(duì)接縫施工.吊裝分段最長(zhǎng)為22.6米,型高12.5米,最重一段為42.8噸,作業(yè)半徑最小15米.箱醒梁分段工分成80吊,斜支撐有36吊,將能滿足吊機(jī)參數(shù)的盡量合拼,見少吊數(shù),以縮短工期.燈塔,火炬柱分成1~2段進(jìn)行吊裝.
          綜合考慮體育場(chǎng)箱型梁,燈塔,火炬柱等大構(gòu)件的吊裝,主大構(gòu)件最終選用一臺(tái)250噸履帶吊機(jī)和一臺(tái)100噸履帶吊.250噸履帶吊機(jī)在體育場(chǎng)外圍圈進(jìn)行吊裝,箱型梁采用250噸履帶吊機(jī)吊裝參數(shù)如下:

          大懸挑箱型梁吊裝步驟如下:
          步驟一:四個(gè)區(qū)大懸挑箱型梁吊裝,將箱型梁第一和第二在地面拼裝好后,安裝好斜撐。箱型梁第一和第二兩段合成一段采用250t履帶吊進(jìn)行吊裝,當(dāng)梁段吊裝落位時(shí)梁座板套進(jìn)錨栓后,拉動(dòng)斜撐上的手拉胡蘆,安裝好斜撐下端銷軸,調(diào)整箱梁晃繩的手拉胡蘆,調(diào)整好梁段坐標(biāo),將梁段左右晃繩錨固在看臺(tái)上,用手拉胡蘆拉緊,保證箱梁的平面穩(wěn)定性。

          步驟二:四個(gè)區(qū)大懸挑箱型梁第三段在場(chǎng)內(nèi)拼裝好后用1臺(tái)100t級(jí)履帶吊吊裝,箱型懸臂梁端點(diǎn)加支撐架;箱型懸臂梁第三段與第二段焊接采用吊籃或腳手架操作臺(tái)操作;示意圖如下:

          四個(gè)區(qū)箱型懸臂梁第三段吊裝前,需用油漆在看臺(tái)上和梁端口作好中心線、軸線及定位點(diǎn)等的標(biāo)記。并在箱型懸臂梁第一段端口底板下面焊接上兩塊定位板,在一邊腹板外側(cè)上焊接兩塊限位擋板。
          箱型梁最端點(diǎn)高度坐標(biāo)需加下?lián)现怠F渲渭艿闹吸c(diǎn)需墊高個(gè)下?lián)现?。支撐架落在看臺(tái)上的,其看臺(tái)下相應(yīng)位置斜梁下進(jìn)行加固支撐一層,作為看臺(tái)強(qiáng)度的加強(qiáng)保險(xiǎn)。
          大懸挑箱型梁第三段吊裝落位后,調(diào)準(zhǔn)定位坐標(biāo),梁段左右晃繩錨固在看臺(tái)上,用手拉胡蘆拉緊,保證箱梁的平面穩(wěn)定性;在進(jìn)行箱型梁第二段與第三段對(duì)接縫的施焊,先焊上面板對(duì)接縫,再對(duì)稱焊兩腹板對(duì)接縫,最后焊底板對(duì)接縫。
          當(dāng)本區(qū)箱梁第二段連續(xù)吊裝好三榀以上后,需在前一二榀之間吊裝一根水平支撐鋼管,增加箱梁平面穩(wěn)定性。
          6.2 燈塔,火炬柱的吊裝
          在體育場(chǎng)四個(gè)角均在著三個(gè)燈塔,一個(gè)火炬柱.塔柱均?架結(jié)構(gòu)最高標(biāo)高為70米.由于塔柱?架結(jié)構(gòu)H型鋼桿件較多,高空散裝,片裝的支撐架太大且高,因而采用?架地面整體拼裝,分節(jié)段進(jìn)行一節(jié)一節(jié)的吊裝.這樣即減少了空中工程量,又縮短了施工周期,并保證了燈塔,火炬柱的線型精度.
          燈塔,火炬柱吊裝步驟如下.
          燈柱火炬為格構(gòu)桁架結(jié)構(gòu),拼裝時(shí)先分片拼裝,在整體拼裝。
          燈柱分片拼裝胎架示意圖如下:



          7.鋼結(jié)構(gòu)安裝焊接技術(shù)
          針對(duì)鋼結(jié)構(gòu)安裝的實(shí)際情況,在地面采用CO2氣焊和手工電弧焊;在高空全部采用手工電弧焊.  
          本工程使用低合金高強(qiáng)度Q345B級(jí)鋼材,焊縫質(zhì)量要求高,箱型梁在空間組對(duì)焊縫均為平,立,橫,仰焊,圓鋼管為全位置焊,制定了完善的組對(duì)構(gòu)件焊接工藝流程,減少焊接變形是施工的技術(shù)難點(diǎn).
          根據(jù)構(gòu)件實(shí)際使用的強(qiáng)度等級(jí),接頭約束度大小及焊接方法,防止焊縫及熱影響區(qū)形成脆性金相組織和焊縫冷裂紋問題.
          制定合理的焊接方法和焊接順序來控制焊接變形,箱梁空中對(duì)接,采用了對(duì)稱焊接,先焊上部,再焊下部的焊接工藝,保證焊接質(zhì)量.箱梁地面拼裝,搭設(shè)擋風(fēng)蓬,采用CO2氣體保護(hù)焊,對(duì)稱施焊,控制焊接質(zhì)量.
          箱型梁端部落地拱鋼管的焊接.按照吊裝順序,對(duì)鋼管落地拱的焊接采用"從兩端到中間施焊"的方法進(jìn)行焊接作業(yè).另外,由于管徑較大采取兩名焊工同時(shí)對(duì)稱施焊的方法,有效縮短單個(gè)焊縫的焊接時(shí)間.
          懸臂梁安裝兩三榀完畢后,進(jìn)行懸臂梁落地拱鋼管的吊裝。采用100和250噸履帶吊,場(chǎng)內(nèi)外吊車同時(shí)作業(yè)。示意圖如下:

          落地拱鋼管分段需在廠內(nèi)預(yù)拼,并且接頭部位錯(cuò)開箱形懸臂梁端部300?,保證落地拱鋼管弧度的光順及坐標(biāo)的準(zhǔn)確性。
          落地拱鋼管安裝是從兩邊低端開始安裝,向中間高端安裝合攏。當(dāng)本區(qū)落地拱鋼管安裝到最后一條封閉合攏縫時(shí),要采取特別的時(shí)段進(jìn)行施工;落地拱鋼管最后一條封閉合攏縫焊接施工時(shí)間為:晚上九點(diǎn)以后,到早晨九點(diǎn)以前;使焊接施工期間氣溫在25℃至35℃之間,并且天氣晴朗無雨。
          落地拱鋼管封閉合攏要求:
          ①落地拱封閉合攏處:本區(qū)落地拱最高鋼管對(duì)接縫。如兩條一樣高,則任取一條鋼管對(duì)接縫。
          ②落地拱封閉合攏時(shí)間:晚上九點(diǎn)至早上九點(diǎn)。
          ③落地拱封閉合攏時(shí)機(jī):本區(qū)落地拱除封閉縫外,其它焊縫全部焊接完。
          ④封閉縫焊接要求:封閉處鋼管對(duì)接焊縫需對(duì)稱施焊并一次焊接完成。
          8.大懸挑箱型梁鋼結(jié)構(gòu)屋蓋卸載技術(shù)
          體育場(chǎng)每區(qū)拱形鋼結(jié)構(gòu)屋蓋在吊裝時(shí)是在每根懸挑箱型梁端部采用支撐胎架支承的空間結(jié)構(gòu)體系,支撐拆除過程是一個(gè)結(jié)構(gòu)體系轉(zhuǎn)換的過程.由于箱型梁懸挑較大,支撐胎架卸載過程必然使懸挑拱形屋蓋結(jié)構(gòu)發(fā)生復(fù)雜的內(nèi)力和變形變化,本工程的卸載方案以懸挑箱型梁結(jié)構(gòu)計(jì)算分析為依據(jù),模擬單根卸載過程對(duì)箱型梁結(jié)構(gòu)下?lián)现档挠绊?,保證結(jié)構(gòu)內(nèi)力和變形在設(shè)計(jì)及施工控制范圍內(nèi).
          卸載時(shí)荷載對(duì)整個(gè)結(jié)構(gòu)的沖擊力比較大,因此卸載時(shí)一定要使荷載緩慢逐步轉(zhuǎn)移,使支撐架荷載減少到零后,再拆除支撐架.卸載程序如下:
          支撐卸載第一階段:支撐點(diǎn)更換成千斤頂。在每榀箱梁前端支撐處裝上50噸千斤頂,加力頂緊后,將箱梁相連的支撐焊接點(diǎn)割除,并留有箱梁下?lián)峡臻g,使箱梁支撐處只與千斤頂接觸;
          支撐卸載第二階段:箱梁整體卸載。當(dāng)本區(qū)每榀箱梁支撐點(diǎn)都換上千斤頂后,檢查支撐架,擰緊扣件螺栓,收緊支撐架各攬風(fēng)繩,進(jìn)行整體統(tǒng)一的千斤頂下降,操作時(shí)需協(xié)調(diào)統(tǒng)一,步調(diào)一致,達(dá)到千斤頂同步下降。整個(gè)千斤頂下降過程需全站儀測(cè)量跟蹤觀測(cè)監(jiān)控。
          卸載監(jiān)測(cè):本區(qū)箱梁整體卸載時(shí),將全站儀架設(shè)在箱梁軸線對(duì)應(yīng)區(qū)中間,對(duì)本區(qū)每榀箱梁端點(diǎn)坐標(biāo)進(jìn)行測(cè)量,并記錄卸載前其各坐標(biāo)點(diǎn)坐標(biāo)值;當(dāng)支撐卸載操作中時(shí),用全站儀進(jìn)行逐個(gè)箱梁端點(diǎn)坐標(biāo)測(cè)量,即跟蹤下降數(shù)值;當(dāng)支撐卸載操作到位時(shí),用全站儀進(jìn)行逐個(gè)箱梁端點(diǎn)坐標(biāo)測(cè)量,并記錄卸載后其各坐標(biāo)點(diǎn)坐標(biāo)值,計(jì)算出下?lián)现怠?br /> 支撐卸載第三階段:支撐拆除。當(dāng)本區(qū)箱梁卸載完后,箱梁與支撐架完全分離,開始進(jìn)行腳手架拆除,拆至腳手架頂標(biāo)高為馬道位置,形成一工作平臺(tái),用于滿足馬道結(jié)構(gòu)安裝時(shí)的施工。
          9.結(jié)束語
          泉州市海峽體育中心體育場(chǎng)是目前國(guó)內(nèi)唯一采用箱型懸挑梁鋼結(jié)構(gòu)屋蓋的結(jié)構(gòu)形式,特別是梁端的落地拱設(shè)計(jì),起到平衡,加固,美觀了屋蓋拱結(jié)構(gòu)的作用.這種獨(dú)特新穎空間結(jié)構(gòu)形式的建筑,使施工要尋求適合此工程特點(diǎn)的加工制作,安裝方法及焊接技術(shù);本文中介紹的各種技法對(duì)以后類似工程具有一定的參考借鑒作用。
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