鋼結(jié)構(gòu)連廊整體吊裝的設(shè)計(jì)與施工

        作者:建筑鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)    
        時(shí)間:2009-12-22 20:46:58 [收藏]

          摘要:本文以長(zhǎng)沙市中天廣場(chǎng)鋼結(jié)構(gòu)連廊整體吊裝工程為例,詳細(xì)介紹了其設(shè)計(jì)主旨及施工方案,對(duì)施工技術(shù)特點(diǎn)進(jìn)行了分析,并結(jié)合作者自身對(duì)該工程的實(shí)際監(jiān)督管理經(jīng)驗(yàn),對(duì)施工過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題及其整改結(jié)果進(jìn)行了論述,對(duì)類(lèi)似工程的推廣及施工有很強(qiáng)的參考價(jià)值。
            關(guān)鍵詞:大跨度鋼結(jié)構(gòu); 連廊; 吊裝; 液壓同步整體提升; 質(zhì)量問(wèn)題
            
            1問(wèn)題由來(lái)
            
            鋼結(jié)構(gòu)因其自重輕、施工周期短、抗震能力強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)被人們廣泛應(yīng)用于高層建筑中。在長(zhǎng)沙市中天廣場(chǎng)高層建筑工程中,連廊鋼結(jié)構(gòu)安裝標(biāo)高為+80.7m~98.5m,總高度為18.15m,軸線寬度為18.3m,總跨度為46.2m。連廊鋼結(jié)構(gòu)在80.7m~屋頂之間將公寓區(qū)與辦公區(qū)兩幢主樓連接為一體(圖1)。連廊鋼結(jié)構(gòu)主要由結(jié)構(gòu)層四榀鋼桁架(+80.7m~+84.1m)和上部鋼框架結(jié)構(gòu)(+84.1m~98.5m)組成(圖2)。其中,鋼桁架為平行布置單層型鋼平面桁架,分別位于2-A~2-D軸線上。鋼材主框架采用Q345B,其余次構(gòu)件采用Q235B。鋼構(gòu)件總噸位約430t。連廊鋼結(jié)構(gòu)共設(shè)有八個(gè)承載支座(設(shè)置在80.7m主樓框架大梁上)和八個(gè)穩(wěn)定支座(設(shè)置在87.720m和94.900m主樓框架大梁上),支座采用球型橡膠支座,按鉸支座連接點(diǎn)計(jì)算,該連廊單體規(guī)模和節(jié)點(diǎn)復(fù)雜程度國(guó)內(nèi)罕見(jiàn)(圖3),其整體吊裝問(wèn)題的解決牽涉到許多方面,對(duì)類(lèi)似工程的指導(dǎo)意義非常突出。
            
            2鋼結(jié)構(gòu)吊裝
            
            2.1 吊裝條件分析
            連廊鋼結(jié)構(gòu)安裝高度達(dá)+80.700m~+98.500m,自重較大,且桿件眾多。若采用分件高空散裝,不但高空組裝、焊接工作量巨大,而且存在較大的質(zhì)量、安全風(fēng)險(xiǎn)。施工的難度也可想而知,對(duì)后續(xù)專(zhuān)業(yè)施工和整個(gè)工程的工期影響很大。
            根據(jù)以往類(lèi)似工程的成功經(jīng)驗(yàn),若將鋼連廊在地面拼裝成整體后,利用“超大型液壓同步提升技術(shù)”將其一次提升到位,將大大降低安裝施工難度,于質(zhì)量、安全和工期等均有利。
            雖然連廊鋼結(jié)構(gòu)的主體長(zhǎng)度略小于主樓間的凈距,但由于1/1-13 線與1-E 軸、2-7 線與1-E 軸交點(diǎn)處的兩根砼立柱以及聯(lián)系梁、幕墻結(jié)構(gòu)的平面位置占用了鋼連廊垂直方向的組裝和安裝位置,使得鋼連廊從幾何尺寸上無(wú)法整體安裝至設(shè)計(jì)位置。也就是說(shuō),鋼連廊必須采用分段吊裝的方式完成安裝。
            2.2 吊點(diǎn)選擇與布置
            根據(jù)工程特點(diǎn)和現(xiàn)場(chǎng)情況,連廊采用地面拼裝,整體提升,高空延伸安裝的方法施工。即在設(shè)計(jì)位置正下方,將鋼連廊整體吊裝的部分在地面拼裝成整體,由分別安裝在兩側(cè)主樓框架柱頂上箱型斷面提升梁端的6套200t液壓提升設(shè)備將鋼連廊同步提升至設(shè)計(jì)高度,高空延伸安裝完成鋼連廊,液壓提升設(shè)備同步卸載后連廊進(jìn)入設(shè)計(jì)受力狀態(tài)。(圖4)



           3.1 提升步驟
            3.1.1利用主樓砼框架主柱安裝液壓提升平臺(tái)一~六;安裝液壓提升裝置;在主樓范圍內(nèi)安裝主桁架及次構(gòu)件。
            3.1.2在地面對(duì)應(yīng)平面位置散件拼裝主桁架及框架結(jié)構(gòu)成整體;在主桁架底部安裝提升用托梁結(jié)構(gòu)。
            3.1.3利用提升平臺(tái)上的液壓同步提升裝備,將鋼通廊整體提升至設(shè)計(jì)標(biāo)高;微調(diào)空中姿態(tài),主桁架對(duì)口。
            3.1.4主桁架分段處連接安裝;安裝預(yù)留后裝桁架及其它次結(jié)構(gòu)桿件,至鋼通廊形成設(shè)計(jì)的整體結(jié)構(gòu)體系。
            3.1.5利用液壓同步提升裝置對(duì)鋼通廊整體卸載;拆除提升托梁、液壓提升裝置和提示平臺(tái)等臨時(shí)設(shè)施。
            3.2 提升驗(yàn)算
            本結(jié)構(gòu)按實(shí)際提升狀況進(jìn)行了施工驗(yàn)算,結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、剛度滿足施工要求,根據(jù)吊點(diǎn)反力設(shè)計(jì)提升設(shè)施。反力計(jì)算結(jié)果如表1。
            3.3 液壓同步提升施工技術(shù)
            3.3.1 原理及使用
            液壓同步提升施工技術(shù)采用行程及位移傳感監(jiān)測(cè)和計(jì)算機(jī)控制,通過(guò)數(shù)據(jù)反饋和控制指令傳遞,可全自動(dòng)實(shí)現(xiàn)同步動(dòng)作、負(fù)載均衡、姿態(tài)矯正、應(yīng)力控制、操作閉鎖、過(guò)程顯示和故障報(bào)警等多種功能。
            操作人員可在中央控制室通過(guò)液壓同步計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)人機(jī)界面進(jìn)行液壓提升過(guò)程及相關(guān)數(shù)據(jù)的觀察和(或)控制指令的發(fā)布。
            3.3.2 液壓提升設(shè)備
            本工程中液壓提升承重設(shè)備主要采用TJJ-2000 型穿芯式液壓提升
            3.3.3 液壓提升千斤頂工作步驟
            第1 步:上錨緊,夾緊鋼絞線
            第2 步:提升器提升重物
            第3 步:下錨緊,夾緊鋼絞線
            第4 步:主油缸微縮,上錨片脫開(kāi)
            第5 步:上錨缸上升,上錨全松
            第6 步:主油缸縮回原位
            3.4提升過(guò)程的空中停留
            連廊整體提升高度達(dá)到接近100m,提升速度約為6m/h~8m/h,單個(gè)鋼連廊提升過(guò)程約需要2個(gè)工作日。提升過(guò)程中及高空對(duì)接時(shí),鋼連廊需要在空中停留。液壓同步提升器在設(shè)計(jì)中獨(dú)有的機(jī)械和液壓自鎖裝置,保證了鋼連廊在吊裝過(guò)程中能夠長(zhǎng)時(shí)間的在空中停留。
            本工程建筑物很大,周?chē)鸁o(wú)遮擋,高空風(fēng)力較大。因鋼連廊屬于鏤空結(jié)構(gòu),風(fēng)荷載對(duì)提升吊裝過(guò)程影響較小。為確保鋼連廊提升過(guò)程的絕對(duì)安全,并考慮到高空對(duì)口精度的需要,在鋼連廊空中停留時(shí),通過(guò)導(dǎo)鏈將連廊四角與主樓框架結(jié)構(gòu)連接,起到限制鋼連廊水平擺動(dòng)和位移調(diào)整的作用。
            
            4施工方案的優(yōu)點(diǎn)
            
            鋼連廊在地面整體拼裝作業(yè)。液壓提升設(shè)施及設(shè)備安裝在主樓砼框架頂,對(duì)土建專(zhuān)業(yè)施工影響較小;
            鋼連廊主要的拼裝、焊接及油漆等工作在地面進(jìn)行,將高空作業(yè)量降至最少,施工效率高,施工質(zhì)量易于保證,能夠有效保證鋼結(jié)構(gòu)安裝工程的工期;
            鋼連廊上的樓承板等其它構(gòu)件可在地面安裝或帶上,可最大限度地減少高空吊裝工作量,縮短總體施工周期;
            采用“超大型構(gòu)件液壓同步提升施工技術(shù)”吊裝鋼連廊,技術(shù)成熟,有大量類(lèi)似工程成功經(jīng)驗(yàn)可供借鑒,吊裝過(guò)程的安全性有保證;
            通過(guò)鋼連廊的整體吊裝,鋼連廊結(jié)構(gòu)整體提升對(duì)其它專(zhuān)業(yè)要求和影響較小,充分利用了現(xiàn)場(chǎng)施工作業(yè)面,有利于總體施工組織;
            液壓提升設(shè)備設(shè)施體積、重量較小,安裝和拆除方便;提升平臺(tái)等臨時(shí)結(jié)構(gòu)利用主樓砼框架設(shè)置,使得臨時(shí)設(shè)施用量降至最小。
            
            5施工期間存在的質(zhì)量問(wèn)題及處理結(jié)果
            
            該類(lèi)大型吊裝工程在長(zhǎng)沙市尚屬首次,市質(zhì)監(jiān)站對(duì)此高度重視并組織了多名技術(shù)骨干對(duì)其進(jìn)行了細(xì)致的檢查和嚴(yán)格的監(jiān)督,發(fā)現(xiàn)了一系列的質(zhì)量隱患:
           ?、?已安裝的第一、二層樓面?zhèn)€別ф25圓鋼拉桿未緊固到位,已變形且未調(diào)直;

           ② 電焊條未按焊接工藝文件的規(guī)定進(jìn)行烘焙和存放,導(dǎo)致個(gè)別焊條藥皮脫落、焊芯生銹(違反GB50205-2001第4.3.4條);
           ?、?廠家加工的個(gè)別桿件(東西兩端加強(qiáng)桁架及其它部分個(gè)別桿件)在工廠加工時(shí)偏差較大,嚴(yán)重影響高強(qiáng)螺栓安裝,部分高強(qiáng)螺栓連接副終擰后絲扣外露達(dá)5扣以上(違反GB50205-2001第6.3.5條);
           ?、?個(gè)別桿件或節(jié)點(diǎn)局部防腐涂料在運(yùn)輸及安裝過(guò)程中涂層已損壞(違反GB50205-2001第14.2.3條);
           ?、?拼接焊縫及角焊不飽滿,且焊縫高度不符合設(shè)計(jì)及規(guī)范要求,個(gè)別立柱垂直度偏差較大(違反GB50205-2001第5.2.6條);
           ?、?吊點(diǎn)3、6提升界面加強(qiáng)桁架未按設(shè)計(jì)圖紙施工,吊點(diǎn)4位置移動(dòng)且未提交設(shè)計(jì)方進(jìn)行圖紙變更;
           ?、?本工程所用廂梁需要先將鋼板吊裝到位后在樓頂進(jìn)行二次加工,所用20mm厚鋼板有一部分未按要求在其表面開(kāi)坡口,導(dǎo)致無(wú)法焊透;
           ?、?部分球型支座結(jié)點(diǎn)保護(hù)不到位,存有少量雜物且未及時(shí)清理;
           ?、?住宅樓鋼板吊裝處混凝土構(gòu)件不密實(shí),存在露筋現(xiàn)象。
            以上幾個(gè)方面的質(zhì)量問(wèn)題均已在吊裝工程正式開(kāi)始前由施工單位按有關(guān)要求進(jìn)行了徹底的返工整改,監(jiān)理單位旁站監(jiān)理并驗(yàn)收合格。(圖6)
            
            6結(jié)語(yǔ)
            
            6.1 在吊裝工作開(kāi)始前的專(zhuān)家論證會(huì)上,設(shè)計(jì)單位曾提出對(duì)該鋼連廊的卸載過(guò)程參照“鳥(niǎo)巢”方案進(jìn)行電腦數(shù)字化操控,但由于資金和場(chǎng)地條件的限制該提議沒(méi)有實(shí)現(xiàn),給卸載過(guò)程中鋼結(jié)構(gòu)正常的沉降和扭曲變形程度的觀察及計(jì)算結(jié)果帶來(lái)一定的不確定性。
            6.2 在吊裝開(kāi)始前的現(xiàn)場(chǎng)檢查中,質(zhì)監(jiān)人員發(fā)現(xiàn)本工程的個(gè)別焊縫外觀質(zhì)量較差,達(dá)不到設(shè)計(jì)及規(guī)范要求,給連廊吊裝的順利進(jìn)行帶來(lái)質(zhì)量隱患,后委托長(zhǎng)沙市建設(shè)工程質(zhì)量檢測(cè)中心對(duì)焊縫內(nèi)在質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)(二級(jí)焊縫采用超聲波探傷檢測(cè),比例為20%,三級(jí)焊縫只做外觀檢測(cè)),對(duì)有缺陷者全部進(jìn)行返工整改,并經(jīng)監(jiān)理驗(yàn)收合格,出具了書(shū)面整改報(bào)告。
            6.3 本工程吊裝期間天氣晴好,溫度適宜,風(fēng)速很低,過(guò)程順利(沒(méi)有使用攔風(fēng)索),但對(duì)于類(lèi)似情況的操作我們建議同樣應(yīng)該關(guān)注施工時(shí)的天氣情況,避免在惡劣的天氣情況下進(jìn)行提升操作,對(duì)提升過(guò)程中可能出現(xiàn)的意外情況(大風(fēng)、雷雨、停電等)要做到未雨綢繆,并制定切實(shí)可行的應(yīng)急預(yù)案。
            6.4 本鋼結(jié)構(gòu)所采用的球型橡膠支座在未來(lái)的工作過(guò)程中將面臨橡膠老化的現(xiàn)象,這就需要在未來(lái)的使用過(guò)程中加強(qiáng)觀察和檢測(cè),并參照設(shè)計(jì)圖紙和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況制定切實(shí)可行的定期維護(hù)及更換措施。
            6.5 本工程有部分鋼結(jié)構(gòu)防火涂料涂裝及防銹處理施工由于場(chǎng)地原因甩項(xiàng),需待幕墻工程全部完工后再繼續(xù)進(jìn)行,故建議在裝飾階段繼續(xù)加強(qiáng)對(duì)鋼結(jié)構(gòu)連廊的成品保護(hù),同時(shí)各方責(zé)任主體對(duì)該鋼連廊整體吊裝工程也暫未作出結(jié)論性的驗(yàn)收意見(jiàn)。
            
            參考文獻(xiàn):
            [1] 范基,路克寬,張繼承.1 800t鋼結(jié)構(gòu)液壓千斤頂同步整體提升施工技術(shù).施工技術(shù),1995(11).
            [2] 郭彥林,崔曉強(qiáng).大跨度復(fù)雜鋼結(jié)構(gòu)施工過(guò)程中的若干技術(shù)問(wèn)題及探討.工業(yè)建筑,2004,34(12).
            [3] 冶金工業(yè)部建筑研究總院主編.中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范GB50205-2001.
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