【摘要】結合某建筑鋼結構網架工程,
從鋼網架吊裝方案選取、吊裝分區、吊裝
順序、吊裝機械行走區域、吊裝前機械部署、
工程吊裝方案、卸荷技術等方面詳細介紹
了 2 臺 1000t 起重機提升跨度近百米的鋼
網架施工技術,特別是在工程吊裝方案中
對吊裝前準備工作、吊裝流程、鋼絲繩及
繩扣驗算等關鍵技術和數據做了詳細闡述。
同時引用了大量的實踐數據證明大跨度鋼
網架采用該技術后在連接過程中及提升后
變形都在規范允許范圍內。
【關鍵詞】鋼結構;網架;起重機;提升;
施工技術
1、工程概況
某建筑鋼結構網架焊接球節點為八坡
雙層折板型網架結構,平面投影為四軸對
稱圖形,尺寸為 116.4m×116.4m,大坡起
坡 18°,小坡起坡 15°,矢高 14.8m,網
架厚度 3m。鋼結構網架支撐在 60 根混
凝土柱上,南北方向為單排支座,東西方
向為雙排支座,支座選用單向和雙向活動
抗震球形鋼支座。網架長跨 92.4m,短跨
75.6m,懸挑 10m,鋼網架結構上平標高
39.75m。
鋼 結 構 網 架 桿 件 采 用 φ76×3.5,
φ102×4.5,φ325×12,φ377×16,
φ426×20 等 ;球 節 點 采 用 WS200×8,
WS450×18,WSR550×22,WSR650×25,
WSR750×35 等。鋼網架結構如圖 1 所示。
圖1 鋼網架
2、工程特點和難點
1)網架跨度大,本工程網架跨度近
100m,吊裝難度大。
2)構件重本工程整個網架總重近
2000t,即使分區后,最重的也有 380t,這
在常見的鋼結構吊裝中算是較重的。
3)工期緊本工程結構工期要求僅有 3
個月,土建工程和鋼結構不能交叉作業,
只能同時施工,在場外預制好鋼網架后通
過吊裝方法就位才能滿足工期要求。
4)高度高本工程鋼網架就位后結構標
高達到 39.75m,這比一般的鋼網架吊裝高
度高得多。
5)梯形變截面網架本工程網架為梯形
變截面,這給吊裝工程增加了很多難度。
6)網架桿件、球節點規格大本工程鋼
網架桿最大為 φ426×20,球節點最大為
WSR750×35,從規格上看,都比常規的鋼
網架桿件和球節點大很多。
3、鋼網架吊裝方案
目前常規的鋼網架安裝技術,主要有
鋼網架的滑移、頂升、高空散裝、起重設
備的吊裝等,吊裝主要以單機吊裝為主,
也有雙機抬吊的,但起重機的噸位均不是
很大,在本工程中,因為鋼網架要與土建
工程同時施工,鋼網架只能在場外預制,
但同時鋼網架的質量大、起吊高度高、構
件重,加上又是梯形變截面,網架桿件、
球節點規格又比較大,通過 20 余次的模擬
試算,詳盡模擬了各種施工工況以及結構
在吊裝、就位、連接過程中的變形、應力
情況,最終形成了 1000t 雙機抬吊才可以滿
足施工工況的技術方案。本技術解決了吊
裝過程中出現的網架桿件應力比過大、雙
機抬吊中出現的奪桿現象和吊具長短的誤
差等對吊裝的影響,可以滿足施工要求。
4、吊裝分區和吊裝順序
本技術考慮到拼裝的安全和穩定將北
區分為 5 個吊裝分區,然后將傾斜的屋架
放平拼裝,解決了拼裝過程中架體失穩的
問題。網架拼裝分為 13 區,安裝順序如圖
2 所示。
圖2 安裝順序
5、吊裝機械行走區域
根據吊裝機械行走路線確定起重機行
車區域,此區域鋪設道路,使得地基承
載力達到 170kN/m 2 。起重機行走時鋪設
2.3m×6m 的路基箱,橫向布置,每塊路
基箱承受荷載為 1130kN,對地面壓強為
94kN/m 2 ,小于場地地基承載力 177kN/m 2 。
6、吊裝前機械部署
在施工現場,經計算,網架經起重機
吊起后最近的行走距離為 35m,最遠為
105m,雙機抬升最好采用同一廠家的同一
型號的 2 臺塔式起重機進行吊裝,但調查
發現不容實現,最終選用同一廠家型號分
別為 CC5800 和 XGC15000 的 2 臺起重機。
型號 CC5800,XGC15000 履帶式起重機起
重工況均為 :主臂固定角度 85°,75°,
主臂長 54m,副臂長 36m。
7、吊裝技術
7.1 吊裝前準備工作
7.1.1 各區桿件調整
調整時機 :①各區網架吊裝狀態 ;②
吊裝就位時 ;③逐漸連成整體的過程中 ;
④卸荷過程中,桿件應力比超過 0.75 須增
大截面進行調整 ;相鄰弦桿截面級差較大
時進行調整。根據上述原則通過計算和桿
件甄別,需調整桿件數量為 86 根。
7.1.2 臨時支撐的布設
1)施工中共設置 19 組臨時支撐,其
中 15 組格構式支撐,由 4 根 φ325×10 的
鋼管組成,截面尺寸 2.8m×2.8m,最高
35m,另外 4 根為單根 φ630×10 鋼管。臨
時支撐布置后在四面拉緊纜風繩,支撐布
置如圖 3 所示。
圖3 支撐布置
2)現場對臨時支撐進行臨時加固可滿
足承載力要求。
3)對格構式臨時支撐進行了驗算,滿
足要求。
7.1.3 現場拼裝質量再檢測
1)所有焊縫進行重新檢測。
2)重新檢查需調整桿件的管徑大小。
3)檢查臨時支撐連接節點,保證其連
接牢固。
安裝前在支座位置設置止滑鋼板,各
吊裝分區安裝時與支座節點連接,防止網
架在水平力作用下產生滑動。
7.2 吊裝流程
1)根據事先設計好的吊點位置進行鎖
扣準備。
2)各區網架先鎖好下部吊點,再鎖上
部吊點。
3)采用儀器檢測,預防構件變形,做
好試吊前準備。
4)現場由 1 名總指揮全面負責、控制
起吊過程,一旦發現問題,及時向上級主
管領導匯報。同時,現場還需配備 4 名副
指揮,4 名副指揮所站位置為:建筑物上部,
大部件兩側各站 1 名,兩部大型起重機司
機駕駛室各站 1 名,一旦發現問題,及時
向現場中央總指揮報告,做到現場全方位
控制。2 名站在司機駕駛室副指揮還需進行
設備行走、路基箱倒運等準備工作。
5)起吊構件分為 8 個步驟,當每部起
重機噸位表分別達到 80,120,150,160,
170,180,185,190t 起 重 量 時( 每 一 個
噸位代表一個步驟),由施工人員進行全方
位檢測,包括鎖具、路基檢測,設備工況
檢測,桿件變化情況等,每次檢測時間為
20 ~ 30min,達到萬無一失,為起吊構件
做好準備。起吊過程中,各個起重機必須
及時聽從總指揮信號,精神高度集中。以
上步驟為試吊過程。
6)當構件距離胎具 30cm 時停止吊裝,
持荷 1h 觀察焊縫應力比較大桿件的情況,
測量網架位移及變形,符合要求后進行下
一步吊裝或起重機行走試驗。
網架吊裝需行走時,進行起重機行走
1m 試驗。東側起重機開始向前行走,西側
起重機不動,行走 0.5m 時停車,檢測構件
行走變化,檢測后,西側起重機開始向前
行走,東側起重機不動,行走 0.5m 后停車,
再進行一次構件行走變化的檢測,最后兩
部起重機同時行走 0.5m,再次對構件行走
變化進行檢測,檢測完畢后,兩車同時行走。
7) 當構件行走至建筑物附近時,兩部
起重機做好同時起落鉤的準備工作。
8)兩部起重機同時起鉤,提升構件
5m,檢測無誤后再降低構件 5m,再次檢測。
以上為提升構件試驗。將構件提升至建筑
物高度(2 名副指揮的位置)后,總指揮全
面觀察構件及構件位置情況,同時 2 名副
指揮檢查構件情況,發現問題,及時向總
指揮報告。檢查無誤后,由總指揮發出指令,
進行行走。
9)行走至構件就位位置后,保持起重
機變幅不動,左右甩桿將構件垂直方向就
位,緩慢落鉤,同時利用起重機噸位表控
制構件噸位,到達安全部位,臨時支撐發
揮作用。對構件進行找正,根據起重機噸
位表,當構件質量占每部起重機起重構件
質量的 50% 時,起重機熄火斷電,對構件
進行焊接。
以上吊裝構件過程,嚴格按照經過研
究制定的方案執行,所有參加人員必須具
備高度的責任心,嚴格按照起重工的操作
規范進行操作,聽從總指揮信號統一調度,
上下交接清楚、及時,保證吊裝工作的順
利完成。
7.3 鋼絲繩及繩扣驗算
工程吊裝中使用全新 6×37+NF、直
徑 65mm 鋼絲繩,吊裝時鋼絲繩拉力最
大 400kN,安全系數 5,此時最小破斷拉
力 2100kN,允許拉力 420kN。根據鋼絲
繩最大拉力 400kN,采用 6 倍安全系數的
550kN 弓形繩扣保證結構吊裝安全。
7.4 各區吊裝分析
1)1 區吊裝過程及工況分析 1 區網架
長 96.822m,寬 33.731m,吊裝總負荷約
3840kN,采用雙 1000t 履帶式起重機吊裝,
每臺履帶式起重機負責 8 個吊點,8 個吊點
采用 4 根直徑 65mm 鋼絲繩連接,連接方
式為 1 和 3 一根繩,2 和 4 一根繩,5 和 7
一根繩,6 和 8 一根繩,如圖 4 所示。
圖4 鋼絲繩連接方式
1 區網架拼裝區起吊后,由 2 臺 1000t
履帶式起重機平移至安裝位置進行安裝。1
區吊裝立面如圖 5 所示。
圖5 1區吊裝立面
2)1 區吊裝變形、應力分析 :1 區吊
裝中豎向變形最大值 23mm,水平向最大值
6mm,滿足安裝精度的要求。
3)1 區飛鉤后變形、應力分析 :1 區
網架安裝就位飛鉤后,豎向最大變形 5mm,
水平最大位移 1mm,滿足網架安裝精度要
求 ;內力分析 :1 區網架飛鉤后,4 根桿件
應力比超過 0.75,最大應力比 0.77,調整
截面后所有桿件應力比< 0.75,滿足要求。
4) 同樣對 2,3,4,5,6,7,8 區吊
裝進行分析,滿足要求。7.5 各區連接過程
中結構變形、應力分析
對 1 區 +2 區,1 區 +2 區 +3 區,1 區
+2 區 +3 區 +4 區,1 區 +2 區 +3 區 +4 區
+51 區,1 區 +2 區 +3 區 +4 區 +51 區 +52 區,
1 區 +2 區 +3 區 +4 區 +51 區 +52 區 +6 區,
1 區 +2 區 +3 區 +4 區 +51 區 +52 區 +6 區
+71 區,1 區 +2 區 +3 區 +4 區 +51 區 +52
區 +6 區 +71 區 +72 區,1 區 +2 區 +3 區 +4
區 +51 區 +52 區 +6 區 +71 區 +72 區 +8 區
結構變形、應力等進行了分析,滿足要求。
例如對 8 區位移分析 :8 區網架安裝就位飛
鉤后,所有網架安裝完畢成為整體受力結
構,此時網架最大變形 4mm,滿足網架安
裝精度要求 ;內力分析 :最大值為 111kN,
最大應力比 0.73 < 0.75,滿足要求。
8、卸荷技術
1)臨時支撐卸荷順序本工程由于四周
為 18°傾斜網架,如果先卸荷內部支撐會
造成支頂傾斜網架的支撐水平力過大(單
支撐 300kN),若先卸荷傾斜處臨時支撐
也會造成中間支撐豎向力過大(單支撐
77kN),經反復比較論證后采用傾斜網架處
臨時支撐和中間臨時支撐進行交替卸荷的
技術。
2)荷載轉換施工要點①施工前檢查千
斤頂、網架支頂節點標高等,在千斤頂上
做出設計值下撓變形的量程,以供施工人
員控制。②荷載轉換施工中設總指揮和分
指揮,分區把關,整個轉換過程在總指揮
的統一調度下進行。施工過程中操作人員
發現問題立即上報分指揮,由分指揮上報
總指揮,總指揮統一處理。③每次卸荷后
對各點的卸荷結果進行記錄,反饋至工程
技術人員,技術人員對實際結構的卸荷狀
態進行分析,如符合預期則進行下一步卸
荷,如不符合再重新進行計算,根據實際
情況制定下一步卸荷方案。④千斤頂卸荷
時,每次下降量≤ 10mm,間隔≥ 30min,以
確保桿件之間內力的調整與重分布。⑤ 8
個臨時支撐監控下撓變形如果發現超出設
計值 15%,立刻停止卸荷施工,查明并解
決問題后,方可繼續施工。
9、結語
因工程量較大,采用此技術該建筑鋼
網架 2 個月才完成吊裝及卸荷,自 8 月完
工以來,嚴格按照《鋼結構工程施工質量
驗收規范》GB50205—2001 的要求對鋼網
架的撓度值、支座的中心偏移、周邊支撐
網架相鄰支座高差、支座最大高差等數據
進行了實測實量,結果均滿足規范要求,
吊裝取得圓滿成功。
參考文獻
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