摘要:文章主要介紹江蘇省泰州博物館懸挑鋼桁架梁的安裝施工工藝,重點(diǎn)在于大跨度桁架懸挑結(jié)構(gòu)借助臨時(shí)支撐胎架的定位和卸載,保證施工安裝精度和現(xiàn)場(chǎng)焊接的變形控制。
關(guān)鍵詞:懸挑大 臨時(shí)支撐胎架 卸載
1、工程概況
泰州博物館位于江蘇泰州市文化中心,東臨鼓樓南路,南臨圖書館,西臨藝術(shù)廣場(chǎng),北臨規(guī)劃展覽館,詳見圖1。建筑面積22251平方米;結(jié)構(gòu)層次分為:地下一層和地上四層的框剪結(jié)構(gòu);主體鋼結(jié)構(gòu)件約為1110噸,鋼柱為十字柱和H型柱總體重量約321噸,鋼桁架及鋼梁約789噸;東側(cè)懸挑主桁架共4榀,最大桁架懸挑長(zhǎng)度18米,西側(cè)懸挑主桁架共5榀,每榀桁架長(zhǎng)約18米;屋面采光頂主桁架7榀,每榀長(zhǎng)度約為13.5米。此工程由中國(guó)建筑北京設(shè)計(jì)研究院設(shè)計(jì),主體結(jié)構(gòu)為型鋼混凝土結(jié)構(gòu),基礎(chǔ)頂?shù)蕉咏Y(jié)構(gòu)有17根鋼柱,在二層以增加鋼柱數(shù)量達(dá)到25根。西側(cè)四層至屋面有兩層懸挑桁架中心高度為6.95米,桁架懸挑長(zhǎng)度為18米。東側(cè)二層開始有三層外懸挑桁架,三層桁架高度為13.8米,最大懸挑長(zhǎng)度為18米。鋼柱構(gòu)件單重比較重,最大截面鋼柱每米重量約為800kg,懸挑鋼梁截面比較大最大規(guī)格為H1150*570*34*34,每米重量約為593kg/m。
圖1 泰州博物館效果圖
2、工程重點(diǎn)及難點(diǎn)分析
(1)本工程重點(diǎn)鋼構(gòu)件制作精度要求比較高,焊接量比較大,焊縫等級(jí)要求比較高,節(jié)點(diǎn)位置比復(fù)雜,組裝比較困難。
(2)鋼柱及懸挑鋼梁截面積比重比較大,單根構(gòu)件重量比較大,現(xiàn)場(chǎng)塔吊不能滿足吊裝要求,必須采用大型吊裝機(jī)械進(jìn)行場(chǎng)施工,由于現(xiàn)場(chǎng)周圍建筑同時(shí)施工,施工道路受限,構(gòu)件及吊裝機(jī)械不能直接運(yùn)到施工區(qū)域,必須進(jìn)行回填滿足構(gòu)件運(yùn)輸及吊裝要求。
(3)東、西兩側(cè)懸挑跨度比較大,最大懸挑長(zhǎng)度18米,單榀桁架重量比較大,最大單榀桁架重量約為38T,單榀桁吊裝比較困難,必須合理分段進(jìn)行吊裝,安裝精度要求比較高,懸挑桁架下?lián)隙瓤刂票容^困難。
(4)四層以上鋼梁型號(hào)規(guī)格比較大,現(xiàn)場(chǎng)塔吊不能滿足吊裝要求,必須進(jìn)行利用自制吊裝安裝,安裝難度比較大。
(5)本工程與土建單位交叉作業(yè)同時(shí)進(jìn)行,安裝工藝及工序比較復(fù)雜,必須混凝土強(qiáng)度達(dá)到一定等級(jí)要求時(shí),我鋼構(gòu)件方能進(jìn)行安裝,須配合工作比較多。
主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
型鋼柱主要節(jié)點(diǎn)模型(見圖2):
圖2 泰州博物館 主要節(jié)點(diǎn)模型圖
懸挑部分鋼結(jié)構(gòu)整體模型:
A東懸挑部分(見圖3):
圖3 泰州博物館東懸挑部分模型圖
B西懸挑部分(見圖4):
圖4 泰州博物館西懸挑部分模型圖
3、施工方法
3.1 東側(cè)、西側(cè)懸挑桁架安裝:
東、西兩側(cè)懸挑桁架安裝,在混凝土主體結(jié)構(gòu)澆注完畢并強(qiáng)度達(dá)到100%時(shí),東西兩側(cè)懸挑桁架同時(shí)進(jìn)行安裝。
西側(cè)懸挑桁架安裝思路(見圖5):
懸挑桁架地面組裝 根據(jù)吊裝圖進(jìn)行桁架分段 安裝支撐架格構(gòu)柱設(shè)立 內(nèi)側(cè)與鋼柱相連接桁架安裝 桁架間鋼梁安裝 外側(cè)桁架安裝 桁架間鋼梁安裝 組裝焊接完畢與東側(cè)懸挑桁架同時(shí)卸載
圖5 泰州博物館西側(cè)懸挑桁架支撐架
東側(cè)懸挑桁架安裝思路(見圖6):
懸挑桁架地面組裝 根據(jù)吊裝圖進(jìn)行桁架分段 安裝支撐架格構(gòu)柱設(shè)立 二三層懸挑桁架安裝 桁架間鋼梁安裝 四層桁架及腹桿安裝 桁間鋼梁進(jìn)行安裝 組裝焊接完畢與西側(cè)懸挑桁架同時(shí)卸載
支撐格構(gòu)架設(shè)立(見圖7)
根椐桁架支撐點(diǎn)的位置進(jìn)行放線定位,格構(gòu)柱支撐點(diǎn)平面圖(見圖8):
圖6 泰州博物館東側(cè)懸挑桁架支撐架
圖7 泰州博物館支撐架示意圖
圖8 格構(gòu)柱及攬風(fēng)繩柱腳圖
根據(jù)懸挑桁架的位置考慮施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況及運(yùn)輸要求,在工廠內(nèi)對(duì)桁架分段制作,現(xiàn)場(chǎng)分段拼裝、吊裝。現(xiàn)選取典型吊裝單元進(jìn)行吊裝演示:
3.2 西側(cè)懸挑桁架分段吊裝:
西側(cè)懸挑桁架分段后最大重量約為16.1T,吊裝采用130T汽車吊進(jìn)行吊裝
桁架吊裝鋼絲繩選擇
圖9 泰州博物館桁架吊裝示意圖
圖10 受力簡(jiǎn)圖
最大桁架重量16.1T,用兩根鋼絲繩進(jìn)行起吊,F(xiàn)=G=16.1T
F1=F/(2cos30)=161000/(2*0.866)=92956N
鋼絲繩選型號(hào)為6×37+1,鋼絲繩抗拉強(qiáng)度為1770N/mm2
P破=0.3×d2×σ P破/k=P許 吊裝用鋼絲繩安全系數(shù)K取值為8。
P許=92956=0.3×d2×σ/k
d=37.4mm,鋼絲繩取值d=38mm,滿足吊裝要求。
3.3 桁架吊裝步驟
第一步:HJ-1-1、HJ-2-1、HJ-1A-1、HJ-2A-1桁架進(jìn)行吊裝(見圖11)
圖11 泰州博物館桁架進(jìn)行吊裝
第二步:HJ-1-1、HJ-2-1、HJ-1A-1、HJ-2A-1斜撐腹桿安裝(見圖12)
圖12 斜撐腹桿安裝
第三步:HJ-1-1、HJ-2-1、HJ-1A-1、HJ-2A-1桁間鋼梁安裝(見圖13)
圖13 泰州博物館桁間鋼梁安裝
第四步:HJ-1-2、HJ--2、HJ-1A-2、HJ-2A-2桁架進(jìn)行吊裝(見圖14)
圖14 桁架進(jìn)行吊裝
第五步:HJ-1-2、HJ-2-2、HJ-1A-2、HJ-2A-2斜撐腹桿安裝(見圖15)
圖15 泰州博物館斜撐腹桿安裝
第六步:HJ-1-2、HJ-2-2、HJ-1A-2、HJ-2A-2桁架間鋼梁安裝(見圖16)
圖16 桁架間鋼梁安裝
第七步:HJ-3安裝及外側(cè)相連鋼梁安裝(見圖17)
圖17泰州博物館 HJ-3安裝及外側(cè)相連鋼梁安裝
全部安裝就位后,進(jìn)行對(duì)稱焊接,應(yīng)以偶數(shù)位焊接工人對(duì)稱進(jìn)行,焊接時(shí)應(yīng)由內(nèi)向外,順時(shí)針進(jìn)行,保證焊接應(yīng)力的釋放。全部焊接完成后,經(jīng)檢測(cè)合格后,進(jìn)行卸載。
3.4 支撐卸載:
東、西兩側(cè)懸挑桁架整體安裝完畢后,兩側(cè)同時(shí)進(jìn)行卸載,卸載次序:首先卸載次要支撐格構(gòu)柱,再次進(jìn)行卸載重要支撐格構(gòu)柱。HJ-1,HJ-1A、HJ-2、HJ-2A、HJ-4、HJ-5外側(cè)支撐格構(gòu)柱為主要支撐,其余支撐為次要支撐格構(gòu)柱。
桁架卸載步驟:
第一步:次要支撐卸載(此卸載以西側(cè)為例)(見圖18)
圖18 泰州博物館西側(cè)次要支撐格構(gòu)柱卸載立面圖
西側(cè)次要支撐在卸載時(shí),四根支撐同時(shí)按10mm的層次進(jìn)行調(diào)節(jié)區(qū)割除,同時(shí)觀察桁架下弦變化情況,在沒異常情況發(fā)生后再次進(jìn)行割除下一個(gè)層次,直至支撐柱與桁架下弦脫離。(見圖19)
圖19 泰州博物館次要支撐脫離桁架下弦立面圖
第二步:次要支撐拆除(見圖20)
圖20 次要支撐拆除后方面圖
第三步:主要支撐卸載
所有次要支撐卸載完畢后進(jìn)行卸載主要支撐格構(gòu)柱,拆除方法與次要支撐格構(gòu)柱方法相同,在主要支撐拆除過程中進(jìn)行測(cè)量桁架下?lián)隙?,發(fā)現(xiàn)異常急時(shí)停止。(見圖21)
圖21 泰州博物館主要支撐卸載圖
卸載完畢后進(jìn)行主支撐格構(gòu)柱移除,卸載完畢。
至此,本工程鋼結(jié)構(gòu)安裝全部結(jié)束,經(jīng)過無(wú)損檢測(cè),應(yīng)力測(cè)定及基礎(chǔ)沉降和桁架繞度觀測(cè)均符合設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。
4、結(jié)束語(yǔ):
因篇幅有限,未對(duì)全部施工過程進(jìn)行敘述,本文僅對(duì)大跨度懸挑桁架的安裝過程進(jìn)行簡(jiǎn)單描述。從本文可以看出大跨度懸挑桁架的施工應(yīng)根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況科學(xué)、合理的選擇施工方法,在有可能的情況下架設(shè)支撐點(diǎn),使懸挑桁架兩端受力平衡,保證施工安全。
參 考 文 獻(xiàn)
[1] 董石麟,羅堯治,趙陽(yáng):新型空間結(jié)構(gòu)[J].人民交通出版社,2006(34):31-34.
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[3] 王秀麗.大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)分析與概念設(shè)計(jì)[J].機(jī)械工業(yè)出版社, 2001, 30(5):70-85.
[4] 孫建琴.大跨度空間結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[J].科學(xué)出版社,2009(2):75-80.
作者簡(jiǎn)介:何海(1978-),浙江中南建設(shè)集團(tuán)鋼結(jié)構(gòu)有限公司銷售副總,工程師
聯(lián)系地址:杭州市濱江區(qū)長(zhǎng)河街道(310052)
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