您現在的位置:網站首頁 >>新聞中心
            新聞中心

            機場大跨度單層拱形網架鋼結構安裝施工工藝

             1 引 言

             
            鋼結構因其輕質、高強、耐久等特點,被廣泛應用于各種超高層和大跨度結構中,F代建筑在滿足結構安全的同時,也越來越追求建筑的美感和低碳、經濟,本文所列項目大量采用了單層拱形網架鋼結構,充分發揮了拱形網架鋼結構的承載優勢,大大降低了結構用鋼量,建筑線條靈動,造型優美,但同時也給結構安裝、施工帶來了較大難度,提出了更高的要求。
            2 拱形網架鋼結構的特點
             
            拱與其同跨度同荷載的簡支梁相比其彎矩要小得多(如圖1所示),所以拱結構適用于大跨度的建筑物,被廣泛應用于房屋和橋梁當中。但是由于它是一種推力結構,對拱腳約束要求較高,因此拱的支座必須足夠的牢固,這是采用拱的結構形式時必須注意的。
            圖1 拱的受力情況
             
            3 次拱結構的拼裝
             
            某項目次拱跨度為36m,為方便運輸,將其分成3段(見圖2),在現場進行地面拼裝,兩個次拱及其中間連梁+天窗拱梁共同組成一個次拱單元。
             
            由于屋面為波浪形狀有起伏,因此兩個次拱高度不一致,為了方便拼裝以及精度控制,將拼裝胎架設計成三個單元組拼的形式(如圖3所示),上部鋪設木跳板作為拼裝就位校正作業平臺,同時作為焊接施工作業平臺。經過現場實際施工驗證(見圖4),該種拼裝方式可以很好地控制精度,同時拼裝完成后構件即為高空就位姿態,可以直接綁鉤、起鉤,不需要調整角度,同時胎架設計成組裝式,周轉方便(可重復利用),施工作業效率極高。
            圖2 拼裝胎架三維效果圖
            圖3 拼裝立面圖
            圖4 現場拼裝照片
             
            4 次拱單元受力變形分析
             
            1) 中間無支撐工況
             
            通過計算結果可以得出以下結論:一是水平側向推力較大,單個次拱拱腳推力在5t以上(見圖5);二是如拱腳不約束,其在自重作用下水平變形較大(近200mm,如圖6所示)。
            圖5 無支撐兩側約束典型單元支座反力驗算
            (單位:kN)
             
            圖6 無支撐一側約束一側自由工況位移驗算
             
            (單位:mm)
             
            2)中間添加豎向支撐
             
            如在次拱跨中位置設置豎向支撐,支撐假定為HEA200型鋼,經驗算,其受力及變形分析如圖7、圖8所示
            圖7 有支撐兩側約束典型單元支座反力驗算(單位:t)
            圖8 有支撐一側約束一側自由工況位移驗算(mm)
             
            通過計算結果可以得出結論:一是水平側向推力較大,單個次拱拱腳推力在4.8t以上;二是如拱腳不約束,其在自重作用下水平變形較小(約10.9mm),對結構安裝精度影響在可控范圍之內。
             
            5 方案比選
             
            經過對次拱結構的驗算分析,可以從兩個方面著手控制安裝精度:一是抵消水平推力,可以采用足夠強度的拱腳約束或者采用水平鋼索抵消水平推力的方式控制變形;二是抵抗水平變形,通過增加支撐約束結構變形的方式使結構變形趨勢大大減小,雖然水平推力沒有降低,但是不影響結構的安裝。以下介紹三個不同的備選方案以供比較。
             
            1)跨中設置輕型胎架+水平橫梁(見圖9)
            圖9 跨中設置輕型胎架+水平橫梁
             
            優點:可以有效抵抗次拱水平變形,胎架可按較大間距設置,不影響樓板上機械設備的作業施工,同時胎架可旋轉。
             
            缺點:一是胎架制作及安裝成本較高;二是胎架最大高度接近18m,出于自身穩定性要求,需要剛性支撐或者纜風繩固定;三是后期胎架拆除作業工作量較大。
             
            2)跨中搭設支撐腳手架(見圖10)
            圖10 跨中搭設支撐腳手架
             
            優點:可以有效抵抗次拱水平變形,腳手架搭設較為靈活,同時上部可設施工作業平臺,作為安全防護措施。
             
            缺點:一是腳手架搭設需要投入大量材料,同時耗費大量人工,耗時時間長且影響工期進度;二是搭設腳手架的區域機械設備無法占位,工人無法行走,影響場地規劃和其他專業施工;三是后期胎架拆除作業工作量較大,周轉成本高。
             
            3)設置水平鋼索及側向纜風繩(見圖11)
            圖11 設置水平鋼索及側向攬風繩
             
            優點:一是可以有效抵抗次拱水平變形;二是鋼索設置簡單、方便快捷,鋼索張緊后即可松鉤,施工安裝效率高;三是鋼索設置在高空位置,下方施工區域完全不受影響,方便場地規劃和地面施工作業;四是周轉方便。
             
            缺點:一是鋼索拉設位置雖然設置柔性墊塊,但仍然會破壞油漆,導致后期高空油漆涂裝作業量增加;二是鋼索內部應力較大,需要可靠固定,同時后續構件吊裝施工時,需要注意避開鋼索,如不慎發生刮碰,存在一定的安全風險。
             
            綜合以上所述三種方案并進行比對得出結論:前兩種方案成本較高,周轉難度大,不適合大面積使用,第三種方案簡便快捷,風險可控,是最優的施工方案。
             
            6 吊裝就位及鋼絲繩張拉
             
            吊裝時,拉索掛設在次拱上,隨次拱一起吊裝就位,就位時先不松鉤(如圖12所示),在吊裝就位工況安裝高強度螺栓,高強度螺栓安裝完成后,拉設鋼索并張緊,考慮鋼索受力后會拉伸伸長,因此張緊時在設計開檔尺寸的基礎上增加10mm,張拉完成后進行測量復核,滿足要求后吊機松鉤(如圖13所示)。
            圖12 鋼索處于不受力狀態
            圖13 鋼索張緊后松鉤
             
            7 結論及經濟效益分析
             
            1)選用MIDAS計算軟件模擬構件受力特點及進行變形分析,采用水平鋼索抵消單層拱形網架鋼結構水平推力的方案是安全、合理、可行的,用該方案指導現場施工,施工簡潔、安裝拆除方便,對現場施工場地規劃布置影響最小。
             
            2)相比支撐胎架和滿堂腳手架的方案,該方案在成本上節省了約150萬元。
             
            3)主拱及胎架支撐體系的檢測數據表明,水平變形滿足安裝精度要求和設計要求,并且相鄰跨安裝完成后,其推力對前一跨的變形有平衡作用,會減小原來的側向變形。
             
            4)最終,全部鋼絲繩拆除、胎架卸載后,經測量觀測,整個結構最終變形與理論變形值差別不大,說明雖然卸載順序對過程有影響,但是對最終結果的影響很小?傊,施工過程中需要根據后續的安裝施工順序考慮卸載對相鄰跨的影響,盡量隔跨卸載。


            上一篇:鋼結構網架加工施工方案

            下一篇:鋼結構網架加工【焊接工藝標準】

            如果您有任何產品咨詢,您可以通過電話或郵件和我們聯系,我們將熱忱為您服務!
            CopyRight 2016 徐州玖盛發鋼結構有限公司 版權所有.  網站地圖 后臺管理
            日本护士后进式高潮