大跨度屋盖钢桁架安装控制技术_李伟.pdf
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1、21INSTALLATION2023.6Electromechanical Installation 机 电 安 装李伟 黄胜 邓章铁 胡建伟 任昊 马威(中建三局安装工程有限公司 武汉 430064)摘 要:湿地论坛国际会议中心项目主体结构为现浇混凝土框架结构,中央大厅屋盖为空间钢桁架结构。屋盖钢桁架跨度大,高空安装精度高,施工难度大。为提高钢桁架安装精度,本文使用Midas计算软件对桁架变形进行模拟分析,通过控制钢桁架在施工过程中的变形,提高了钢桁架安装精度,确定了较为先进合理的屋盖钢桁架施工工艺。关键词:钢桁架 大跨度 钢结构安装控制中图分类号:TU745.2 文献标识码:B 文章编号:
2、1002-3607(2023)06-0021-04大跨度屋盖钢桁架安装控制技术1 工程概况湿地论坛国际会议中心项目包含地下一层、地上两层,主体结构为现浇混凝土框架结构,中央大厅屋盖为空间钢桁架结构,总建筑面积25,529m2。大厅屋盖钢桁架由6片主桁架及钢檩条、系杆组成,通过预埋螺栓与四周混凝土结构柱连接。屋盖钢桁架安装高度21.5m,跨度38.5m。单榀桁架重量10.5t,采用方形钢管相贯焊接而成,屋盖钢桁架模型见图1。(1)分段吊装。需搭设临时支撑胎架,将桁架分成3段进行吊装,并高空焊接组装。支撑胎架位于地下室顶板上方,需进行顶板加固,胎架使用量较大,且高空焊接难度大。(2)整体吊装。单榀
3、桁架在地面拼装成整体,然后用汽车吊整体起吊。整体吊装法可以避免搭设临时支撑胎架,且减少高空焊接作业,但需采用大吨位汽车吊,安装精度控制难度较高。经研究,选用整体吊装法作为本工程屋盖钢桁架施工方案。在此基础上,使用Midas结构分析软件对钢桁架施工全过程进行模拟分析,对钢桁架各施工阶段的应力及变形进行分析和控制,根据计算结果合理设置吊点和安装顺序,从而保证桁架的安装精度。3 施工方案3.1 桁架节段划分用Tekla软件对屋盖钢桁架建立模型,根据桁架长度、重量及现场场地施工条件,将单榀桁架划分成3个小节段,工厂分段制造后运至施工现场,现场拼装后使用汽车吊整体吊装。3.2 桁架地面拼装3.2.1 主
4、要步骤桁架地面拼装主要步骤为:地面放线,拼装胎架布置,分段就位,组装及验收。桁架地面拼装见图2。(1)地面放线。采用全站仪进行测量放线,保证构件总体长度、宽度满足设计要求。通过有限元分析计图1 屋盖钢桁架2 施工重点难点分析及施工方法选型2.1 施工重点难点钢桁架跨度大,需在工厂分段制造,运输至现场进行拼装,制作加工精度要求高。钢桁架端部与混凝土柱采用预埋螺栓固定,大跨度钢桁架在吊装过程中容易变形,安装精度要求高。2.2 施工方法选型屋盖钢桁架施工有分段吊装和整体吊装2种方案可选择。ANZHUANG2023年第6期22机 电 安 装 Electromechanical Installation
5、算桁架安装变形,并设置施工预起拱尺寸、设置对接长度余量1。(2)拼装胎架布置。拼装胎架的布置应间距合理,胎架下部承载力经计算满足沉降变形要求。胎架布置完成后,使用全站仪、水平仪对支撑点坐标、标高进行复核。(3)分段就位。根据地面放线进行分段吊装,桁架分段吊装时应轻放,避免与下部胎架碰撞造成胎架移动。分段就位后,使用全站仪复核坐标、标高。焊、立焊采用CO2自保焊进行焊接;仰焊采用手工电弧焊进行焊接。(6)焊后自检、打磨、校正,合格后检查验收,使用钢尺和全站仪测量每个空间接口点位,并做好记录,与理论长度及数据进行比较,其误差在下一个拼装单元加以矫正,减小及控制误差范围。3.3 桁架吊点控制本工程桁
6、架跨度大,吊装施工过程中变形大。为确保桁架一次就位,需对桁架吊装变形进行严格控制2-3。通过Midas软件对施工模拟计算,分析对比不同吊点布置与桁架变形之间的关系,从而确定最优吊点布置,确保桁架吊装变形满足安装精度要求4。桁架吊装可采用2点吊装和3点吊装,软件模拟分析见图3-图6。图2 桁架地面拼装示意图图3 竖向位移云图(2点吊装)图4 应力云图(2点吊装)采用2点吊装时,最大竖向位移值4.22mm,最大应力26.14MPa;采用3点吊装时,最大竖向位移值1.23mm,最大应力8.65MPa。通过计算结果可以看出:采用3点吊装法,桁架变形和应力明显减少,最大竖向位移减少3mm,对于安装定位和
7、精度控制有较好效果。施工过程中,将中央吊点用5t葫芦和钢丝绳连接,起吊前可通过调节葫芦倒链,进一步降低吊装变形。(4)组装焊接。构件组装前,对构件整体尺寸进行复核,并使用夹板临时固定。构件组装工序控制包括:坡口检查、定位焊接、焊接施工、焊缝检测、油漆补涂。3.2.2 控制要点(1)桁架尺寸和重量大,转运不方便,拼装位置应布置在安装起吊范围内。(2)按零件编号对号入座,上下弦杆及腹杆的外框定位线必须准确,校核端面的垂 直度。(3)严格控制上下弦杆焊缝间隙和板边差,超差必须进行修正,然后进行定位点焊。(4)点焊后检查验收,焊接前进行整体拼装测量,填写拼装记录,合格后方可施焊。(5)确定正确的焊接方
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