摘要:鋼結(jié)構(gòu)固其自身優(yōu)點(diǎn),在橋梁、工業(yè)廠房、高層建筑、體育館等現(xiàn)代建筑中得到廣泛應(yīng)用,高空桁架施工是鋼結(jié)構(gòu)安裝工程中一個重要的環(huán)節(jié),文章以某體育館工程實(shí)例,提出一套可行的施工方案應(yīng)用于該工程。
關(guān)鍵詞:支撐架,桁架,吊裝,施工工藝
某體育館比賽館大跨度采用雙向鋼桁架,訓(xùn)練館為實(shí)腹式門式鋼框架,其余部分采用剛進(jìn)混凝土框架結(jié)構(gòu),建筑桁架層數(shù)地下一層,地上一層,建筑高度總高為29米。體育館南北向長度為121.2m,東西向長度為101.1m,屋面為雙向BOX鋼管桁架和H型鋼梁組合而成的結(jié)構(gòu),桁架東西向跨度為82.4m、南北向跨度為77.1m。本工程鋼結(jié)構(gòu)為雙向桁架結(jié)構(gòu),結(jié)構(gòu)分布面積大,結(jié)構(gòu)桿件多,桁架跨度大,主結(jié)構(gòu)構(gòu)件材質(zhì)均為Q345B,桁架為BOX管桁架結(jié)構(gòu),桁架構(gòu)件最小管徑為BOX140×4,桁架最大管徑為BOX250×14。其中BOX桁架單榀最重為25.47噸,最輕為19.95噸;單件H型鋼鋼架梁最重為0.9噸,最輕為0.4噸。本工程主結(jié)構(gòu)桁架尺寸較大,均采用“散件出廠,現(xiàn)場拼裝,分段吊裝”。的方法進(jìn)行施工。本文主要就高空桁架施工技術(shù)進(jìn)行一定的論述,以供參考。
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根據(jù)選定的安裝方案,主桁架結(jié)構(gòu)采用分段吊裝、次結(jié)構(gòu)采用高空散裝的施工方案,都需要設(shè)置角鋼支撐架,以便桁架、桿件的高空就位和焊接。通過對桁架、桿件的撓度及剛度計(jì)算,支撐架具體的設(shè)置應(yīng)按要求進(jìn)行:
1.支撐架在不影響承受力的情況下向外懸挑一定的距離,擴(kuò)大操作平臺。平臺四周邊緣位置應(yīng)設(shè)置1.2m的欄桿,并設(shè)置安全網(wǎng),確保施工人員生命安全。
2.考慮到工作人員上下行方便,結(jié)合結(jié)構(gòu)特點(diǎn),在平臺一面設(shè)置一部安全梯。安全梯采用鋼管支撐架搭設(shè),應(yīng)設(shè)有扶手、欄桿等,并設(shè)置安全網(wǎng)。
3.質(zhì)量要求:
①、支撐架的材質(zhì)須符合要求,不能以劣、廢材代用。
、、支撐架的構(gòu)造及搭設(shè)必須符合各類支撐架的技術(shù)規(guī)定,并符合設(shè)計(jì)要求,搭接要牢固可靠。
、、支撐架各立桿要垂直,底腳要穩(wěn)固,支撐架的垂直允許偏差不得大于H/500(H為架高),同時(shí)不超過支撐架的設(shè)計(jì)規(guī)定。
(二)桁架高空組拼工藝
桁架高空組拼順序必須按照已經(jīng)審查通過的工藝進(jìn)行,具體組拼工藝流程是:1.高空對接支承架搭設(shè)→2.復(fù)核支座處埋件的軸線位置及標(biāo)高→3.用大型吊機(jī)將分段桁架吊裝支撐架上臨時(shí)固定→4.調(diào)整分段桁架的軸線位置及標(biāo)高→5.按吊裝順序?qū)⒎侄舞旒艿跹b到位(此過程用經(jīng)緯儀、水準(zhǔn)儀進(jìn)行全程監(jiān)測)→6.對整榀桁架進(jìn)行測量校正→7.焊接→8.焊接探傷→9.合格→10.涂裝→11.中間驗(yàn)收。
(三)桁架的吊裝措施
由于本工程桁架長度較長,且為平面桁架,根據(jù)桁架的分段,為了保證分段構(gòu)件在吊裝過程中的穩(wěn)定性,空中姿態(tài)的可調(diào)節(jié)性,并防止分段桁架發(fā)生變形,根據(jù)施工類似性質(zhì)的經(jīng)驗(yàn),采用扁擔(dān)梁吊裝的方式進(jìn)行吊裝,吊點(diǎn)設(shè)置在桁架上弦節(jié)點(diǎn)處,每個吊點(diǎn)處吊索與水平面的角度控制在45~70度。桁架起吊時(shí)的重心水平通過手拉葫蘆對起吊鋼絲繩的調(diào)整達(dá)到平衡。
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構(gòu)件吊裝后在高空中的上下之間的微調(diào)采用設(shè)置在高空支架上的千斤頂來完成,側(cè)向主要利用支撐架上的拼裝胎架來保證構(gòu)件的相對位置,在利用設(shè)置在胎架兩側(cè)千斤頂調(diào)整側(cè)向位移,在調(diào)整到構(gòu)件的安裝預(yù)計(jì)位置進(jìn)行整體的焊接工作。在桁架分段處下方搭設(shè)臨時(shí)高空支撐平臺,解決分段桁架的高空定位要求,分段桁架間高空采用耳板連接裝置來對鋼桁架實(shí)施空中對接,在整榀桁架安裝完成,進(jìn)行檢測無誤后,實(shí)施最終焊接。
(五)現(xiàn)場高空拼接組裝技術(shù)保證措施
如何在高空中進(jìn)行精確拼接是一個直接影響到工程安裝質(zhì)量的重要因素之一,為此采取以下措施保證高空的拼接質(zhì)量。
1.為了能在高空對桁架進(jìn)行拼接,心須設(shè)計(jì)可行的支撐架可以搭放桁架,并能對接頭的位置進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)接,并按要求安裝固定到承重支撐架上。
2.焊接前必須編制合理的焊接工藝和焊接順序;嚴(yán)格按焊接工藝進(jìn)行焊接。對組裝焊縫進(jìn)行檢驗(yàn),根據(jù)焊接工藝方案的要求,選用對應(yīng)的焊材。
3.組裝焊接時(shí),實(shí)施對稱反向焊接,最大限度減少焊接變形。
4.嚴(yán)格按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行焊縫尺寸控制,不任意加大或減小焊縫的高度和寬度。
5.焊接前將焊接區(qū)邊緣30~50mm內(nèi)的鐵銹、毛刺、污垢等清除干凈,以減少產(chǎn)生焊接氣孔等缺陷的因素。
6.焊后應(yīng)清理焊縫表面的溶渣及兩側(cè)飛濺物,檢查焊縫外觀質(zhì)量,檢查合格后,在工藝規(guī)定的焊縫及部位打上鋼印。
7.焊工必須持有效證件上崗,施焊前應(yīng)進(jìn)行相應(yīng)的培訓(xùn)。
8.嚴(yán)格按照工藝流程施工
(六)高空拼裝的測量檢驗(yàn)
桁架高空拼裝的質(zhì)量如何,焊縫的質(zhì)量是否達(dá)到工藝的要求,應(yīng)通過測量檢驗(yàn)才能驗(yàn)證。
1.焊接接頭質(zhì)量檢驗(yàn):所有接頭為對接焊縫,焊縫焊接保證一級,并100%超聲波檢查,執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)GB50205-2002《鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》中有關(guān)規(guī)定。
2.對跨距、中心線及位移、標(biāo)高、起拱度的測量,利用鋼尺、經(jīng)緯儀器、水準(zhǔn)儀、全站儀進(jìn)行精確測量,及時(shí)發(fā)現(xiàn)并糾正可能出現(xiàn)的位置偏差,確保整體拼裝精度。
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為了保證桁架結(jié)構(gòu)在安裝過程中的穩(wěn)定,同時(shí)保證結(jié)構(gòu)由施工狀態(tài)緩慢過度到設(shè)計(jì)狀態(tài),結(jié)構(gòu)在拆除支撐架后,保證桁架通過內(nèi)、外支座的穩(wěn)定的受力,與設(shè)計(jì)相吻合,此間,桁架結(jié)構(gòu)發(fā)生較大的內(nèi)力重分布,并逐漸過渡到設(shè)計(jì)狀態(tài),因此,必須針對不同結(jié)構(gòu)和支承情況,確定合理的拆除順序。
1.支撐卸載方法選擇:
、傩遁d過程是一個緩慢的受力體系轉(zhuǎn)變、傳力路線轉(zhuǎn)變的過程,是從施工安裝階段到設(shè)計(jì)階段的轉(zhuǎn)化過程,拆除過程要避免結(jié)構(gòu)局部構(gòu)件和節(jié)點(diǎn)的破壞,這個過程要保證結(jié)構(gòu)的安全、支架的安全。
、谥涡遁d采用千斤頂卸載法進(jìn)行卸載。
、壑渭苄遁d應(yīng)遵循逐級、分批、分區(qū)對稱卸載的原則進(jìn)行,卸載時(shí)統(tǒng)一指揮,步調(diào)一致。
2.卸載原則:
卸載實(shí)際就是荷載轉(zhuǎn)移過程,在荷載轉(zhuǎn)移過程中,必須遵循“變形協(xié)調(diào)、卸載均衡”的原則。不然有可能造成臨時(shí)支撐超載失穩(wěn),或者桁架結(jié)構(gòu)局部甚至整體受損。因?yàn)槭┕るA段的受力狀態(tài)與結(jié)構(gòu)最終受力狀態(tài)完全不一致,必須通過施工驗(yàn)算,制定切實(shí)可行的技術(shù)措施,確保滿足多種工況要求。
3.千斤頂卸載法:
、僭谙孪覘U安裝前,在支撐架與下弦桿之間設(shè)置可調(diào)支撐架,并按設(shè)計(jì)要求放置千斤頂,確保將接觸面頂緊。
、谡w安裝完成后,根據(jù)卸載步驟及預(yù)定卸載釋放量,控制千斤頂?shù)幕爻虒?shí)現(xiàn)支撐架卸載。
、鄄鸪渭茼敳肯孪倚遁d工具。
4.卸載措施:
根據(jù)“變形協(xié)調(diào),卸載均衡”的原則,將通過放置在支架上的千斤頂,多次循環(huán)微量下降來實(shí)現(xiàn)“荷載平衡轉(zhuǎn)移”,具體采取的措施如下:
、僭谛遁d過程中同一卸載步驟中的各支撐點(diǎn)無法做到絕對同步,支架支撐點(diǎn)卸載先后次序不同,其軸力必然造成增減,應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)要求或計(jì)算結(jié)果,在關(guān)鍵支架支撐點(diǎn)部位,放置檢測裝置(如貼應(yīng)變片),檢測支架支點(diǎn)軸力變化,確保臨時(shí)支架和桁架的安全。
、谠谛遁d過程中,必須嚴(yán)格控制循環(huán)卸載時(shí)的每一級高程控制精度,設(shè)置測量控制點(diǎn),在卸載全過程進(jìn)行監(jiān)測,并與計(jì)算結(jié)果對照,實(shí)行信息化施工管理。
、坭旒茉O(shè)置的支撐架,其狀況相當(dāng)于給桁架節(jié)點(diǎn)荷載,而臨時(shí)支座分批逐步下降,其狀況相當(dāng)于支座的不均勻沉降。這都將引起桁架結(jié)構(gòu)內(nèi)力的變化和調(diào)整。對少量桿件可能超載的情況應(yīng)事先采取措施,局部加強(qiáng)或根據(jù)計(jì)算可事先換加強(qiáng)桿件。為防止個別支撐點(diǎn)集中受力,宜根據(jù)各支撐點(diǎn)的結(jié)構(gòu)自重?fù)隙戎,采用分區(qū)、分階段按比例下降或用每步不大于5mm的等步下降法拆除支撐點(diǎn)。
5.卸載注意事項(xiàng):
①卸載前需檢查千斤頂?shù)南陆敌谐塘渴欠穹显擖c(diǎn)撓度值的要求、計(jì)算千斤頂行程時(shí)要考慮由于支架下沉引起行程增大的值,據(jù)此余留足夠的行程余留量(應(yīng)大于50mm)。關(guān)鍵支撐點(diǎn)要增加設(shè)備,以防應(yīng)急使用。
②落位過程中要“精心組織、精心施工”,要編制專門的“落位責(zé)任制”,設(shè)總指揮和分指揮分區(qū)把關(guān);整個落位過程在總指揮統(tǒng)一指揮下進(jìn)行工作。操作人員要明確崗位職責(zé),上崗后按指定位置“對號入座”。發(fā)現(xiàn)問題向所在區(qū)域分指揮報(bào)告,由分指揮向總指揮報(bào)告,由總指揮統(tǒng)一處理問題。
6.支撐架的拆除:
桁架通過千斤頂卸載完成后,拆除設(shè)置的各種支撐架。支撐架拆除順序按照原桁架吊裝的先后次序依次進(jìn)行拆除。
(八)結(jié)語
本文論述了高空桁架施工中從支撐架的設(shè)置開始,到桁架吊裝、組裝、焊接及檢測,最后支撐架卸載及拆除整個過程,為類似的鋼結(jié)構(gòu)高空桁架的安裝提供很好的參考。
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