大跨度梁吊杆悬挂结构施工

来源 :城市建设理论研究 | 被引量 : 0次 | 上传用户:surplushui
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  摘要:随科技的进步,建筑外形越来越独特,结构也随着空间使用功能越来越新颖。建筑在造型上的不断创新,空间构成的变化,使得结构设计理念发生了重大变革,特别是中庭空间的出现和底部空间的变化对结构的实现提出了更高的要求,要求结构形式不断创新。本文结合山东省会文化艺术中心三馆工程的设计、施工针对大跨度梁吊杆悬挂结构施工进行了阐述,以供大家参考交流。
  
  关键词:预拼装、刘扬支架、拔杆、栓焊连接、焊缝无损检测
  中图分类号:TU74文献标识码: A
  
  正文:
  一、概述
  省会文化艺术中心“三馆”项目-群众艺术馆钢结构工程位于济南市槐荫区,东至腊山河东路、西至腊山河西路,南至威海路、北至兴福寺路,东临会展中心、南邻省会文化艺术中心大剧院。“三馆”项目建筑面积约为10.4万平方米,其中群众艺术馆约为42429平方米。群艺馆地下2层、地上6层,6层结构标高为26.500m,屋面钢结构结构顶标高为31.800m,建筑顶标高35.900 m。
  
  
  整体效果图
  本工程钢结构与土建结构相互穿插配合施工,并且由于钢结构绝大部分处于土建结构的内部或者顶部,对钢结构安装施工限制太多,施工条件复杂。
  本文着重描述群众艺术馆三层结构面光桥、音响室钢梁施工,通过吊杆由第四层大跨度钢梁结构悬挂;施工顺序是先施工完成四层大跨度钢梁,然后进行下部悬挂结构的施工。以及后舞池的舞台机械悬挂钢梁施工。此部分结构通过吊杆悬挂提升钢梁施工;施工难度大,结构新颖。
  
  
  
  首先施工第四层大跨度箱型钢梁,由于箱型钢梁两端与圆弧墙面型钢混凝土柱的钢柱牛腿为栓焊连接。故在预埋圆弧墙面型钢混凝土柱的钢柱时要精确控制型钢柱的三维坐标,以免造成后期箱型钢梁安装偏差,而直接影响箱型钢梁下表面悬挂吊耳偏差;致使悬挂结构偏差。
  先施工东西、南北向的箱型主钢梁,再施工次钢梁。箱型主钢梁吊装时采用刘扬支架支撑,首先对刘扬支架底座承载力进行验算、加固,再搭设到一定标高后用H钢梁拉结成一个稳定的整体,然后用合适厚度的钢板找平到箱型钢梁底面。有了操作平台和支撑平台,才能进行箱型主钢梁安装。箱型主钢梁吊装、预拼装,拼装校准定位后先用普通安装螺栓连接,再对箱型钢梁对接口进行焊接。待焊缝探伤检测合格后组织验收,方可进行次钢梁的安装。安装次钢梁时一定要核对清楚钢梁的安装方向,因为次钢梁下表面悬挂耳板随悬挂结构成弧形分布;故待校对核准定位后方可更换普通安装螺栓为高强螺栓连接、终拧,即第四层大跨度箱型钢梁安装完成。待焊缝探伤检测合格后组织验收,方可进入下部悬挂结构施工。
  二、施工控制
  (一)、测量控制
  测量组由测量工程师组织、所有测量人员参加,经过讨论拟定初步测量作业指导书,指导后面具体测量工作的展开实施。测量重点:部分临时支撑架的安装定位测放与检查、吊装过程、钢梁安装就位后拆除临时支撑架过程变形监测等。
  1、控制网的复核
  平面基准点复测应按国家四等导线测量要求,用电子经纬仪对导线进行角度观察四测回,观测控制网精度,记录并做出平差计算,符合规范要求;最后做出报验资料并报给监理与总包单位复核审批。复测过程必须是与总包、监理三方共同进行。
  2、钢结构施工控制网的建立
  根据总包提供的控制网基准点和测量数据,对施工现场观察,选好点用全站仪做后方交会设计基准点,然后再用四等导线测量方法对所做控制网进行复测,平差后做出报验资料报与监理和总包单位复核审批。
  3、工程测量质量控制
  4、测量加密控制网精度控制及限差要求
  (1)、平面控制施测方法及限差要求
  平面加密布设为一级导线。在原有首级控制网的基础之上,超过三个转折点根据实际情况布设为符合导线或布设成闭合导线,特殊情况下可布设为支导线。水平角观测两个测回,距离往返两个测回。
  加密控制网精度要求
  项 目 精度要求
  控制网边长相对中误差 >100m ≤1/40000
   >40m,且≤100m ≤1/30000
   ≤40m 1/20000
  控制网测角中误差 10″
  相邻点位中误差 测距误差 ≤3mm
   测角横向误差 ≤2mm
  所有布设的导线要经过严密平差最后求得各导线点的坐标。
  (2)、高程加密控制方法及限差要求
  水准加密施测必须采用附合水准线路或闭合水准线路,四等水准测量精度。观测方法:变动仪器高差,临时水准点采用尺垫,间距≤50m。所布设的水准线路经过平差后求取各水准点的正确高程。
  水准点两点间高差中误差不超过±3.0mm。水准尺传递高程每站两次高差较差≤2mm;水准尺和50m钢尺(悬挂5kg重球)两次高差较差≤3mm;水准仪和全站仪配合传递高程,两次高差较差≤3mm。
  5、吊装过程中的测量误差注意事项
  (1)、测量本身的误差;
  (2)、变形误差;
  (3)、日照温差;
  (4)、预留偏差等。
  (二)、焊接控制
  1、焊前准备:
  组对前,先采用锉刀、砂布、盘式钢丝刷将接头处坡口内壁15~20mm处仔细清除锈蚀及污物。由于钢材的表面光洁度较差,在组对前必须把凹陷处用角向磨光机磨平,坡口表面有得不平整、锈蚀等现象,坡口清理是工艺的重点。
  用千斤顶之类起重器具把接头处坡口间隙顶开,预留焊接收缩量。用钢直尺、角尺、楔尺、焊縫量规核查拼对间隙、错边状况、坡口角度是否符合要求。
  对接接头定位焊采用小直径Φ3.2mmE5515焊条,焊条按使用说明书进行烘烤,定位焊的焊接长度每处≤50mm,焊肉厚度约为4mm。
  定位焊后采用角向磨光机将始焊与终焊处磨成缓坡状。
  2、焊接过程中控制
  焊缝的层间温度应始终控制在100~150℃之间,要求焊接过程具有最大的连续性,在施焊过程中出现修补缺陷、清理焊渣所需停焊的情况造成温度下降,则必须用加热工具进行加热,直至达到规定值后方能再进行焊接。焊缝出现裂纹时,焊工不得擅自处理,应报告焊接技术负责人,查清原因,订出修补措施后方可进行处理。
  3、焊后热处理及防护措施
  母材厚度25mm≤T≤80mm的焊缝,必须立即进行火焰或电加热后保温处理,火焰或电加热应在焊缝两侧各100mm宽幅均匀加热,加热时自边缘向中部,又自中部向边缘由低向高均匀加热,严禁持热源集中指向局部,后热消氢处理加热温度为200~250℃,保温时间应依据工件板厚按每25mm板厚1小时确定。达到保温时间后应缓冷至常温。焊接完成后,还应根据实际情况进行消氢处理和消应力处理,以消除焊接残余应力。
  4、焊后清理与检查
  焊后应清除飞溅物与焊渣,清除干净后,用焊缝量规、放大镜对焊缝外观进行检查,不得有凹陷、咬边、气孔、未熔合、裂纹等缺陷,如不符合要求,应焊补或打磨,修补后的焊缝应光滑圆顺,不影响原焊缝的外观质量要求,并做好焊后自检记录,自检合格后鉴上操作焊工的编号钢印,钢印应鉴在接头中部距焊缝纵向50mm处,严禁在边沿处鉴印,防止出现裂源。外观质量检查标准应符合GB-50221表4-7-13的I级规定。
  (三)、检测控制
  焊缝外观检查合格后,经24小时冷却,使钢材晶相组织稳定后,按设计要求对焊缝进行超声波无损检测,执行GB11345-89钢焊缝手工超声波探伤方法和结果分级,规定的检验等级并出具探伤报告。为确保焊后撕裂现象的及时发现,选择具有代表性的重要承力节点跟踪复查、监测,每天检测一次,持续检测30天,汇总复检结果。
  三、大跨度吊杆悬挂结构施工
  
  
   三层结构面光桥、音响室钢梁施工
  第三层结构面光桥、音响室钢梁施工:在吊装第四层钢梁时,悬挂吊杆提前与钢梁对应吊耳栓接,并将吊杆绑扎在箱型钢梁下表面安装。待第四层主钢梁跨度31.778米,一整根重量达39.69吨的箱型钢梁分段安装、焊接完成,检测、验收合格后。采用同样方法依次安装次钢梁,有悬挂吊杆的一样绑扎于钢梁下表面。当第四层结构钢梁安装、焊接完成,检测、验收合格后。采用带钢爬梯的吊篮骑挂在相应吊杆部位的钢梁上,安装人员顺着爬梯从第四层钢梁下到吊篮,用麻绳捆绑吊杆,在解开吊杆与钢梁的同时通过滑轮松放将吊杆挂立。
  在第四层钢梁上抱钢绞线挂转向滑轮,通过卷扬机牵引钢丝绳提升吊杆下部悬挂钢梁,依次提升悬挂钢梁与吊杆用普通安装螺栓连接,当对接就位后进行校正,确保在误差范围内方可进行焊接固定。依次吊装,连接成完整的悬挂体系。按设计图纸铺设花纹钢板,采用跳焊与下部悬挂钢梁焊接固定成活。
  
  
  舞台机械悬挂钢梁施工
  两层舞台机械钢梁以及后台滑轮钢梁同属于悬挂结构。24.65米标高层舞台机械钢梁通过吊杆焊接于26.35米标高的箱型钢梁下表面;22.2米标高舞台机械钢梁通过吊杆栓焊连接在24.65米标高舞台机械钢梁下表面。由于舞台机械升降舞台沉入地下室12米多,综合安全方面考虑,舞台机械悬挂钢梁采用分单元预拼装,然后提升各单元,空中对接就位再焊接连接。后台滑轮钢梁10.5米标高钢梁通过门型悬挂吊杆骑于12.5米标高混凝土梁上,下端悬挂10.5米标高后台滑轮钢梁。
  26.35米标高箱型钢梁单根27.5吨,采用拔杆提升就位、校正、焊接、无损检测合格、验收合格,依次安装完成26.35米标高的7根箱型主钢梁;再安装次钢梁。箱型主钢梁通过3段栓焊对接组成一整根大跨度钢梁,单根长20.2米,重量约20.5吨。待26.35米标高结构整体安装完成,验收合格后方可进行下部悬挂结构施工。
  如上图所示单元先在地面预拼装,同时将悬挂杆件尺寸校正;然后在26.35米标高次钢梁H钢梁上设置可自由滑动装卸的固定把杆的装置。通过转向滑轮和滑轮组挂于把杆上,在地面通过卷扬机对预拼单元进行提升。提升就位后进行测量控制,然后从26.35米标高箱型钢梁上骑挂带钢爬梯的吊篮下到相应吊杆部位,焊接人员在吊篮内对悬挂吊杆与26.35米标高箱型钢梁下表面进行焊接,逐步提升安装、校正、焊接完成所有拼装单元,使之成为一个整体结构。经过无损检测合格、验收合格完活。
  采用同24.65米标高安装的方法进行22.2米标高钢梁悬挂安装。
  10.5米标高后台滑轮钢梁采取地面预拼装成整体,经校正、焊接、无损检测、验收合格后再提升。10.5米标高后台滑轮钢梁采用钢绞线环抱于混凝土梁上,通过多点同步提升就位。
  四、大跨度梁吊杆悬挂结构施工前景
  在高层建筑中采用悬挂结构至少有一下优势:1)便于建筑布局的灵活性,易于创造各种不同尺度的大空间,能满足建筑师的创新要求;2)符合几种使用材料和张力构件、轴力构件多的原理,可充分发挥材料强度,体现了结构的先进性;3)具有显著减小地震作用的效果;4)便于实现按控制结构原理设计结构;5)可减少占地面积,提供城市通道。随着经济的飞速发展,这种新型的特殊结构形式将会成为未来主要的高层建筑结构形式之一。我相信将来会有更多大跨度梁吊杆悬挂结构的施工,以及更好、更先进的施工方法和工艺的发展空间。
  五、结语
  悬挂结构不仅可以使建筑造型更加美观,而且由于底部空间减小,地面交通不受妨碍,可以为城市节约用地。随着经济的发展,这种新型的特殊结构形式将会成为未来高层建筑结构形式之一;而且通过合理的设计技术和施工方案,可以使原本较贵的悬挂机构造价得到控制,能在保障安全的前提下,同时满足经济、实用、美观等要求。与此同时,编写本工程的大跨度梁吊杆悬挂结构施工的土办法、土思路以供交流。
  
  参考文献:
  《钢结构设计规范》GBJ50017-2003.北京:中国计划出版社,2003
  《建筑抗震設计规范》GB50011-2001.北京:中国建筑工业出版社,2001
  《型钢混凝土组合结构构造与计算手册》.北京:中国建筑工业出版社,2004
  《钢结构高强度螺栓连接的设计、施工与验收规程》JGJ 82-91
  《建筑施工高处作业安全技术规范》JGJ80-91
  《建筑机械使用安全技术规程》JGJ33-2001
  《钢结构施工规范》GB50755-2012
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