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秦皇岛办公楼中心展厅:浅谈大跨度钢结构滑移安装技术
发布时间:2013-3-26 10:54:39 | 人感兴趣 | 评分:3 | 收藏:
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3.2.2拟采用的主要机械设备见表1


主要设备机具一览表1

      


      3.3 屋面拼装胎架搭设
      针对分片单元构件的荷载分布及滑移施工顺利方便的考虑,确定对操作平台采用脚手架搭设拼装胎架。
      (1)、脚手架拼装胎架搭设:
      在西侧19.04米楼板上铺设路基箱,并在路基箱上搭设脚手架,为将脚手架的荷载有效传递给主体结构,采用在脚手架下方铺垫路基板。胎架采用Φ48×3.5规格的碗扣式脚手架进行搭设,尺寸如图4:
 

 图4  秦皇岛办公楼中心展厅脚手架操作平台搭设平面布置图


      (2)、脚手架稳定性计算:
      1)荷载参数:脚手板自重(kN/m2):0.200;栏杆自重(kN/m2):0.150;材料堆放最大荷载(kN/m2):8.000;施工均布荷载标准值(kN/m2):3.000;
      2)纵向支撑钢管计算:
      2.1)荷载的计算:
      脚手板与栏杆自重: q11 = 0.150 + 0.200×0.200 = 0.190 kN/m;
      堆放材料的自重线荷载(kN/m): q12 = 8.000×0.200 = 1.600 kN/m;
      活荷载为施工荷载标准值(kN/m):p1 = 3.000×0.200 = 0.600 kN/m
      2.2)强度计算:
      最大弯矩Mmax = 0.1×2.148×0.8002 + 0.117 ×0.840×0.8002 = 0.200 kN.m ;
      最大支座力 N = 1.1×2.148×0.800 +1.2×0.840×0.800 = 2.697 kN;
      截面应力 σ= 0.200×106 / (5080.0) = 39.443 N/mm2;
      纵向钢管的计算强度 39.443 小于  205.000  N/mm2,满足要求!
      3).挠度计算:
      最大挠度考虑为三跨连续梁均布荷载作用下的挠度 
     

      均布恒载: q = q11 + q12 = 1.790 kN/m; 均布活载: p = 0.600 kN/m;
      V = (0.677 ×1.790+0.990×0.600)×800.04/(100×2.060×105×121900.0)=0.295mm,小于 800.000 /250 与 10,满足要求!
      4)、横向支撑钢管计算:
     
      支撑钢管按照集中荷载作用下的三跨连续梁计算;载P取纵向板底支撑传递力,P =2.697 kN; 则 Mmax = 0.809 kN.m ;Vmax = 1.452 mm 小于800.000/150与10 mm,满足要求! Qmax = 11.798 kN ;截面应力 σ= 159.282 N/mm2 < [f] = 205.000 N/mm2,满足要求!        
       5)、支架荷载标准值(轴力):
      5.1).静荷载标准值包括以下内容:脚手架的自重(kN): NG1 = 0.149×3.000 = 0.447 kN;栏杆的自重(kN):NG2 = 0.150×0.800 = 0.120 kN;脚手板自重(kN):NG3 = 0.200×0.800×0.800 = 0.128 kN;堆放荷载(kN): NG4 = 8.000×0.800×0.800 = 5.120 kN;
经计算得到,静荷载标准值 NG = NG1+NG2+NG3+NG4 = 5.815 kN;
      5.2).施工荷载标准值产生的荷载。NQ = 3.000×0.800×0.800 = 1.920 kN;
      5.3). N = 1.2NG + 1.4NQ = 1.2×5.815+ 1.4×1.920 = 9.666 kN;
      6)、立杆的稳定性计算:立杆的稳定性计算公式: 
      其中立杆计算长度 Lo = k1uh = 1.185×1.700×1.000 = 2.015 m;
Lo/i = 2014.500 / 15.800 = 128.000 ;查表得φ= 0.406 ;则 σ =9665.640 /( 0.406×489.000 )= 48.685 N/mm2;< [f] = 205.000,满足要求!
      3.4 滑移系统设置
      3.4.1 滑移轨道搭设
      由于本工程屋架四圈的箱形基座钢梁直接坐在钢柱的顶板之上,因此采用在钢柱之间用H型钢梁架设滑移轨道,并将滑移轨道延伸到脚手架操作平台,轨道及斜支撑选用轧制300×200×8×12规格的钢梁,H型钢滑移轨道立面示意图如下图5所示:
 


图5  秦皇岛办公楼中心展厅滑移轨道立面示意图
 

3.4.2 轨道设置及牵引系统选择
      轨道采用C18a槽钢,槽向上,焊接在钢柱和钢柱间的H型钢上,槽内放少量黄油,减少滑移时的阻力。滑移系统设置图6所示:

 
图6 秦皇岛办公楼中心展厅滑移系统设置

拼装时,在每段箱型梁下方间隔2米设置一个滑块,为使卷扬机在牵引时,南北屋架能同时向前移动,则在型钢上每间隔0.2米设置一个刻度,并派专人读刻度数,以保证两条轨道上卷扬机牵引同步。滑移轨道断面示意图如右图7所示:
 


图7 秦皇岛办公楼中心展厅滑移轨道
 

卷扬机及钢绞线的选择:
      牵引系统由卷扬机和滑轮组组成,根据计算,采用两台5吨卷扬机设置在8线钢柱两端。
      滑移的屋面钢架最大重量为180t,滑移系数选取0.2,拉力需要36t,考虑其他因素乘以1.2倍的系数,共需要拉力为43.2t,经计算,S= ,所以本工程选用两台5t(6组滑轮)牵引力的卷扬机。
      3.5 安装步骤
      步骤一、在脚手架胎架上进行D单元(6-7线)构件的拼装:
      拼装时注意两根主拱架梁应同时由一边向另一边拼装,同时将两根钢梁间的连系梁安装好,以保证拼装过程中的侧向稳定,同时避免吊车来回的行走,拼装时按照设计给定的起拱值进行起拱。施工示意图如右图8:                       
 


 图8 秦皇岛办公楼中心展厅胎架拼装

步骤二、D单元(6-7线)滑移:
      拼装完成后,首先把纵向主梁上的钢索连接好,再对整个单元进行卸载,卸载后将中间四组胎架上部拆除,最后将D单元向内滑移至3线以内。如右图9所示


图9 秦皇岛办公楼中心展厅第一步滑移
 

步骤三、C单元(5-6线)拼装、滑移:
      首先将中间四组胎架随拱结构高度搭设,其次将D单元边缘顶起,达到设计起拱值,以保证与C单元的连接,最后开始拼装C单元,方法同上见图10


图10 秦皇岛办公楼中心展厅第二步滑移

步骤四、B单元(4-5线)拼装、滑移方法同上见图11


图11 秦皇岛办公楼中心展厅第三步滑移

步骤五、A单元(3-4线)拼装、滑移方法同上
      步骤六、整个屋架下落就位
      A、B、C、D四单元整体滑移到位后,进行测量校正并完成焊接,然后在屋架下每个钢柱上焊接牛腿,并在牛腿上设置千斤顶,用千斤顶将整个屋顶拱结构顶起,撤出轨道装置。然后将16组千斤顶同时缓缓降下,直至屋架降落至钢柱顶端,下路过程中务必保证千斤顶同步向下降,以免结构发生变形见图12


图12 秦皇岛办公楼中心展厅滑移到位


       步骤七、E单元
      (7-8线)拼装
      E单元构件采用现场塔吊空中散装,对两侧的箱形钢梁基座采用160吨汽车吊进行吊装见图13

 
图13 秦皇岛办公楼中心展厅滑移完成


      4. 安装注意事项
      (1)胎架搭设前在楼板上铺设路基箱加固。
      (2)安装时要根据设计院提供的节点标高对H型钢梁进行起拱,使安装完成卸载后各点达到设计标高。
      (3)每分段安装后先进行粗校,待整个单元全部吊装到位后统一进行精校,然后焊接定位。
      (4)滑移时要保证整个单元的同步,要对胎架轨道和以及屋顶拱结构单元进行监控,发现问题及时报告。
      5.总结
      滑移方案在我国钢结构工程中应用比较广泛,在桥梁以及屋盖等工程中都有应用,采用滑移方案施工前,要做好充分的准备工作,制定详细的滑移施工方案,对于所采用的滑移轨道以及牵引设备要经过准确计算,以保证滑移过程顺利实施,本工程通过采用滑移技术,顺利的完成了任务。
      参考文献:
      [1] 王景文.实用钢结构工程安装技术手册.中国电力出版设.2006
      [2] 尹显奇.钢结构制作安装工艺手册.中国计划出版设.2006
      [3] 某工程屋顶钢拱结构安装方案. 2010

作者简介:齐卫忠(1979-)北京首钢建设集团有限公司 钢结构工程师
 


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