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機庫大跨度焊接球網(wǎng)架兩階段整體提升施工技術(shù)

2018-09-10 06:46:18張毅毅李鵬飛耿俊峰
建筑施工 2018年4期
關(guān)鍵詞:結(jié)構(gòu)施工

張毅毅 李鵬飛 耿俊峰

陜西建工機械施工集團有限公司 陜西 西安 710032

1 工程概況

某機庫工程屋蓋鋼結(jié)構(gòu)平面呈長方形,跨度138.6 m,進深63.7 m。為3層斜放4角錐焊接球網(wǎng)架,網(wǎng)格尺寸4.90 m×4.95 m,屋蓋為單側(cè)找坡,網(wǎng)架高度為2.9 m+2.9 m~4.5 m+4.5 m,網(wǎng)架下弦標高21 m;機庫大門門頭采用4層焊接球網(wǎng)架,網(wǎng)架高度為14 m,下弦標高16 m。網(wǎng)架設(shè)計跨中起拱值300 mm,鋼結(jié)構(gòu)總質(zhì)量約1 600 t。采用3面29根型鋼混凝土柱支撐(圖1)。

圖1 機庫屋蓋網(wǎng)架結(jié)構(gòu)示意

2 整體提升方案理論計算分析

該工程的結(jié)構(gòu)特點是機庫大門門頭桁架下翻5 m,且采用地面拼裝整體提升方案。在結(jié)構(gòu)柱頂共設(shè)置17個提升點對結(jié)構(gòu)進行整體提升(圖2)。根據(jù)施工方案,需對屋蓋結(jié)構(gòu)進行2次提升,第1次提升5 m高度,補空安裝大門下弦桿件后,再進行第2次整體提升,就位后補空安裝周邊桿件與混凝土柱頂節(jié)點連接。施工全過程采用了SAP 2000程序的有限元方法對各種工況進行理論分析計算。

圖2 提升吊點分布示意

2.1 第1次整體提升方案分析選擇

第1階段的整體提升,去掉了機庫大門門頭的下弦桿及下層腹桿,網(wǎng)架質(zhì)量按1 200 t進行計算,考慮按以下3種方案進行理論計算[1-3]。

1)直接對未安裝大門下弦桿件的結(jié)構(gòu)進行整體提升。通過對17個提升點進行反力、網(wǎng)架變形及網(wǎng)架桿件應(yīng)力計算,屋蓋網(wǎng)架最大豎向變形為-890 mm,但由于門廳桁架部分跨度過大,塔架吊點處應(yīng)力比超過0.95的桿件有742根,無法進行提升。

2)在大門桁架中間設(shè)置1個臨時提升塔架,對未安裝大門下弦桿件的結(jié)構(gòu)進行整體提升。設(shè)置1個臨時提升塔架,提升點最大反力出現(xiàn)在臨時提升架上,為1 705 kN。屋蓋最大豎向變形為-69 mm,此時,塔架吊點處應(yīng)力比超過0.95的桿件有106根,需調(diào)換的桿件過多,且不利于同步提升。

3)在大門桁架中間設(shè)置2個臨時提升塔架,對未安裝大門下弦桿件的結(jié)構(gòu)進行整體提升。設(shè)置2個臨時提升塔架,提升點最大反力對稱出現(xiàn)在2個臨時提升架上,分別為821 kN和1 021 kN。屋蓋最大豎向變形為-42 mm,應(yīng)力比超過0.95的桿件有18根,通過換桿后,網(wǎng)架屋蓋結(jié)構(gòu)桿件最大應(yīng)力比為0.94。第1次同步提升結(jié)構(gòu)強度和剛度均滿足要求。

綜上對比各方案可知,第1次整體提升在機庫大門桁架處設(shè)置2個臨時提升架方案可行。

2.2 兩階段提升中間轉(zhuǎn)換方法

1)第1次整體提升后安裝大門下弦桿件。第1次提升就位后,對門桁架下弦桿進行安裝。

2)卸載大門桁架兩端及臨時提升塔架,吊點轉(zhuǎn)換。在轉(zhuǎn)換階段,提升點最大反力出現(xiàn)在提升點TSD9,為729 kN。地面支撐點最大反力為768 kN,屋蓋最大豎向變形為-55.3 mm,屋蓋原結(jié)構(gòu)桿件最大應(yīng)力比為0.91。轉(zhuǎn)換階段提升結(jié)構(gòu)強度和剛度均滿足要求。

3)第2次整體提升。第2次同步提升時,采用17個柱位吊點,提升力最大出現(xiàn)在提升點TSD2,為833 kN和964 kN。屋蓋最大豎向變形為-141 mm,屋蓋原結(jié)構(gòu)桿件最大應(yīng)力比為0.94。第2次同步提升結(jié)構(gòu)強度和剛度均滿足要求。

綜上所述,采用兩階段提升中間轉(zhuǎn)換、高空補空的方案可行。

3 兩階段整體提升施工步驟

1)網(wǎng)架地面拼裝〔圖3(a)〕:網(wǎng)架地面拼裝整體上由中間向四周進行擴展,定位好下弦節(jié)點球后,下弦桿件散裝安裝,下層腹桿及中層節(jié)點球拼裝為1球4桿單元體安裝并散裝中弦桿,上層采用4球12桿單元體安裝。

2)提升架及中間提升塔架安裝:網(wǎng)架拼裝前,施工完中間塔架基礎(chǔ),混凝土柱澆筑前做好提升架在柱頂?shù)念A(yù)埋,通過3D模擬設(shè)計提升架和中間提升塔架并考慮其對補空桿件安裝的影響,進行提升架及提升塔架的安裝。

3)液壓提升系統(tǒng)安裝調(diào)試:計算機控制液壓同步提升系統(tǒng)主要包含鋼絞線及提升油缸集群、液壓泵站、傳感檢測及計算機控制和遠程監(jiān)視系統(tǒng)等幾個部分,各部分安裝完成后進行系統(tǒng)調(diào)試。

4)第1階段整體提升〔圖3(b)〕:第1階段提升前,做好結(jié)構(gòu)及提升系統(tǒng)的全面檢查及初始狀態(tài)的數(shù)據(jù)采集。按照比例進行分級加載至結(jié)構(gòu)全部離地。懸停檢查不少于8 h后轉(zhuǎn)入正式提升就位。

5)安裝大門桁架下弦桿件〔圖3(c)〕:由中間向兩端同步安裝大門下弦桿件,隨安裝隨支撐。

6)卸載大門兩端及臨時提升塔架提升力:卸載后,將大門桁架坐落于地面支撐上,拆除2個提升塔架。

7)置換大門兩端下吊點:拆除大門兩端下吊點,將下吊點置換于大門桁架后補的下弦節(jié)點處。

8)第2階段整體提升就位:內(nèi)容同第四步。

9)高空補空:提升就位后,將網(wǎng)架與混凝土柱頂支座補空連接安裝。

10)整體分級卸載〔圖3(d)〕:執(zhí)行10%、20%、40%、60%、80%、100%分級卸載,將網(wǎng)架施工受力狀態(tài)轉(zhuǎn)換為設(shè)計受力狀態(tài)。

圖3 兩階段整體提升實景

11)懸挑結(jié)構(gòu)補裝。

4 施工結(jié)果

在兩階段整體提升施工過程中,桿件最大應(yīng)力比為0.62,最大撓度在大門桁架中間位置,為169 mm,滿足設(shè)計要求,焊縫等級滿足設(shè)計要求。經(jīng)對該工程進行主體結(jié)構(gòu)驗收,各項檢驗批及分項工程均驗收合格,觀感質(zhì)量良好。該項目為陜西省土木學(xué)會現(xiàn)場交流項目,并于2016年11月被評為中國鋼結(jié)構(gòu)金獎。

5 結(jié)語

目前整體提升技術(shù)施工工藝越來越多地在大跨度網(wǎng)架施工中被應(yīng)用,但對兩階段或多階段整體提升施工尚缺乏總結(jié)和進一步討論,本文通過工況分析計算及實際應(yīng)用,有力地說明了分階段整體提升施工技術(shù)的可行性,對類似工程實踐具有一定的指導(dǎo)意義。對于大跨度空間網(wǎng)架結(jié)構(gòu)施工,我們認為:在滿足設(shè)計位型的同時,還需盡可能地滿足設(shè)計力型,這也是施工技術(shù)方案選擇的必要條件。

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