結(jié)構(gòu)工程師之GTC鋼結(jié)構(gòu)工程施工技術(shù)方案及措施(4)

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$lesson$　　第四節(jié) 施工方法

　　一、鋼構(gòu)件的運(yùn)輸和現(xiàn)場(chǎng)堆放要求

　　1 .鋼構(gòu)件的運(yùn)輸工專用運(yùn)輸托架，以保證各種異形構(gòu)件可安全運(yùn)抵施工現(xiàn)場(chǎng)。

　　2 .鋼構(gòu)件的現(xiàn)場(chǎng)堆放要求。

　　本方案利用了輕軌行駛路線承載了高的特點(diǎn)，將鋼構(gòu)件堆放場(chǎng)地施工時(shí)將對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行驗(yàn)算，必要時(shí)進(jìn)行支頂。

　　2 )拱架結(jié)構(gòu)的焊縫，基本上取消了施工人員鉆入里面窄小空間

　　3 )由于焊縫全部在外表面施焊可以最大限度的使用弧形跟蹤自根據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及加工、安裝方案，拱架以分段形式運(yùn)輸進(jìn)場(chǎng)。運(yùn)輸過程中必須重視成品保護(hù)，合理選擇墊點(diǎn)，防止構(gòu)件運(yùn)輸裝卸過程中發(fā)生變形。構(gòu)件的運(yùn)輸應(yīng)考慮構(gòu)件分段的外形幾何尺寸，必要時(shí)加鋼構(gòu)件運(yùn)抵現(xiàn)場(chǎng)后，應(yīng)視現(xiàn)場(chǎng)條件分類碼放。構(gòu)件下的墊木位置應(yīng)整齊劃一，位置合理。堆放場(chǎng)地應(yīng)當(dāng)平整堅(jiān)實(shí)。對(duì)鋼構(gòu)件堆放區(qū)的結(jié)構(gòu)要進(jìn)行結(jié)構(gòu)承載力分析，必要時(shí)對(duì)其進(jìn)行支頂，以滿足結(jié)構(gòu)承載設(shè)置在一層頂板塔式行走軌道之間，構(gòu)件運(yùn)輸車輛行駛在一層底板。

　　二、鋼結(jié)構(gòu)安裝前的準(zhǔn)備工作

　　1 .構(gòu)件的現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)

　　鋼構(gòu)件進(jìn)場(chǎng)后，現(xiàn)場(chǎng)施工質(zhì)檢員組織對(duì)構(gòu)件自檢驗(yàn)收。驗(yàn)收內(nèi)容應(yīng)包括：構(gòu)件的質(zhì)量保證資料是否齊全;構(gòu)件的外形幾何尺寸是否與圖紙相符;誤差是否超標(biāo);是否與要求發(fā)貨數(shù)量相符。自檢通過后報(bào)請(qǐng)監(jiān)理審驗(yàn)、批準(zhǔn)，方可進(jìn)入安裝工序。

　　2 .確定測(cè)量控制網(wǎng)與控制點(diǎn)

　　鋼結(jié)構(gòu)測(cè)量控制點(diǎn)基于土建單位建筑物控制網(wǎng)而設(shè)置。 GTC 屋頂是通過弧線繞屋頂最高點(diǎn)下 92m 處的一條直線旋轉(zhuǎn)而成，這種旋轉(zhuǎn)以。

　　6 的間距進(jìn)行以確定主檁的位置。故測(cè)量前要在 CAD 中建立體模型，將每個(gè)鋼構(gòu)件相對(duì)于不可見軸的三維坐標(biāo)轉(zhuǎn)化為相對(duì)可見軸的三維坐標(biāo)。

　　拱段的截面頂寬度和截面的底寬度，隨拱段的空間位置的不同而不發(fā)生變化，故拱段上的控制點(diǎn)設(shè)置在拱上下截面的中線位置;主檁及次檁的控制點(diǎn)設(shè)置在端部節(jié)點(diǎn)處。

　　測(cè)量前用一層頂板中線取代不可見軸，做出拱段及主檁相對(duì)可見軸的三維坐標(biāo)。

　　3 .構(gòu)件編號(hào)

　　構(gòu)件進(jìn)場(chǎng)檢驗(yàn)合格后進(jìn)行構(gòu)件安裝順序編號(hào)。根據(jù)構(gòu)件安裝順序圖中的構(gòu)件編號(hào)對(duì)應(yīng)加工廠的構(gòu)件出廠編號(hào)，用區(qū)別于加工廠編號(hào)顏色的涂料標(biāo)于明顯位置。

　　編號(hào)要求：

　　拱段編號(hào)： ** - ** (拱號(hào) ? 拱段段號(hào))

　　檁條標(biāo)號(hào)：執(zhí)行加工廠編號(hào)(仔細(xì)與平面布置圖相對(duì)照)

　　三、鋼結(jié)構(gòu)的安裝

　　1 .施工質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

　　本結(jié)構(gòu)為大跨，安裝精度要求高。構(gòu)件的制作、組拼、安裝均須按照《鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》( GB50205 - 2002 ) 執(zhí)行，質(zhì)量目標(biāo)為 “魯班獎(jiǎng)”。

　　2 .構(gòu)件的連接方法

　　鋼結(jié)構(gòu)的現(xiàn)場(chǎng)連接主要是拱與拱、拱與主檁、主檁與次檁。本工程主要采用焊接、高強(qiáng)螺栓連接及高強(qiáng)螺栓與焊接混合連接三種方法。

　　1 )主拱截面的特點(diǎn)

　　拱截面為梯形截面，上翼緣板厚35～60;下翼緣板厚20～80;腹板厚20～40 。其上下翼緣的寬度不隨拱的截面位置不同而變換，故拱的腹板為雙曲面。這樣對(duì)拱的安裝精度要求極高。

　　2 )拱與主檁的連接特點(diǎn)

　　主檁與拱的安裝角度隨位置不同而發(fā)生變化，拱與主檁的連接為主檁穿拱式連接，這樣要求在鋼構(gòu)件安裝前要建立結(jié)構(gòu)的模型，確定每個(gè)鋼構(gòu)件在整個(gè)結(jié)構(gòu)中的空間位置，才能保證鋼構(gòu)件空間位置的準(zhǔn)確。

　　3 )次檁與主檁的連接特點(diǎn)

　　次檁與主檁的連接為螺栓連接，次檁的一端為可滑移的長(zhǎng)圓孔，滿足結(jié)構(gòu)的抗震要求。安裝時(shí)要注意螺栓的位置(位于長(zhǎng)圓孔的中央)。

　　4 )拱支座的連接特點(diǎn)

　　拱與混凝土邊緣梁的連接是通過抗震球支座連接

　　3 .鋼結(jié)構(gòu)安裝施工工藝

　　1 )施工工藝的確定

　　A 拱的上頂面寬度為1.4m，拱的下底面寬度為0.6m，拱截面全高為1.2m～3.0m 。拱長(zhǎng)45m～ 120m， 最重約220t， 其弦高15m ～ 20m ，由拱的截面形式及拱的長(zhǎng)度知，如果采用在端部拼裝，然后將每榀拱整體滑移到相應(yīng)的位置上，這種上大下小的截面形式對(duì)拱在滑移過程中的空間穩(wěn)定極為不利，難以保證安全可靠。

　　B 屋頂結(jié)構(gòu)由3個(gè)獨(dú)立的單元(屋頂伸縮縫將屋頂結(jié)分成3個(gè)獨(dú)立單元)組成，并且都擁有自己的穩(wěn)定系統(tǒng)，拱通過抗震球形支座與混凝土結(jié)構(gòu)相連，拱與拱之間通過主檁剛性連接，為了保證結(jié)構(gòu)安裝完畢后其外形達(dá)到設(shè)計(jì)要求，拱段下部的臨時(shí)支撐必須待一個(gè)獨(dú)立的單元安裝完畢后同步分階段卸荷，才能保證屋架單元的外形尺寸， 減小對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)的不利影響，保證抗震球形支座節(jié)點(diǎn)達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

　　如果采用在一層頂板散拼，然后分3段將其就位，散拼拱段的弧線位的過程中的受力形式與結(jié)構(gòu)完成時(shí)其受力形式不同，這又是保證結(jié)構(gòu)的減少承重架的搭設(shè)。

　　2 )鋼構(gòu)件的分段及吊裝機(jī)械的選擇

　　A 鋼構(gòu)件的分段

　　考慮到鋼構(gòu)件的場(chǎng)內(nèi)外運(yùn)輸及塔吊起重量的限制，兼顧拱架與主拱段重量明細(xì)：

　　序號(hào)

　　編號(hào) A5 A4 A3 A2 A1

　　置從有規(guī)律到無規(guī)律，是保證結(jié)構(gòu)外形尺寸的不利因素。拱段在提升外形的不利因素。拱段在一層頂板散拼過程中也要形成弧線，故拱段拼接節(jié)點(diǎn)處需進(jìn)行支頂，并搭設(shè)安裝腳手架其高度在2. 0～7.0m。這樣拱段在一層頂板散拼后再分3段提升，其過程復(fù)雜，無形中增加了安裝難度，形成了對(duì)保證結(jié)構(gòu)外形及均勻受力的不利因素，不能有效綜合以上因素，我們采用一步到位的高空散拼，這樣可以保證結(jié)構(gòu)的外形、抗震球形支座的連接及獨(dú)立單元同步分階段卸荷，且采用兩臺(tái)行走塔式，既能滿足拱段與主次檁的吊裝，又能充分利用塔式的檁的節(jié)點(diǎn)位置，盡量減少工地焊接工作量，在有限的工期內(nèi)保質(zhì)保量的完成屋頂結(jié)構(gòu)的安裝。綜合以上因素確定了拱架加工分段長(zhǎng)度， 本工程 14 榀拱架按照上述原則分為8～14段，拱的吊裝分段約164段，其單重見下表。主檁分段以拱架為界限，主檁的吊裝分段約166段，其單重約6.8t～15t。次檁根據(jù)自身端部節(jié)點(diǎn)形式進(jìn)行分段，次檁的吊裝分段約900段。

　　表 3

　　B 吊裝機(jī)械的選擇

　　本工程根據(jù)建筑面積、結(jié)構(gòu)形式、工期的要求及構(gòu)件重量選用二臺(tái)行走塔式SK560 -05 ，這樣既滿足拱段及主次檁的吊裝，又充分利用了塔式的吊次。

　　塔吊的性能如下：

　　1 號(hào)塔(SK560-05)：塔高32m，L=39.2m，R=2-33m，Q=20t

　　最大輪壓為： 832kN 。

　　2 號(hào)塔(SK560-05)：塔高43.8m，L=39.2m，R=2-33m，Q=20t

　　最大輪壓為： 888kN 。

　　行走塔式的軌道間距為10m，鐵軌下部為路基箱，路基箱下部為枕木，枕木下部為石子，這樣由鐵軌、路基箱、枕木組成的軌道系統(tǒng)具有足夠的剛度，這樣可將輪壓轉(zhuǎn)換為均布荷載作用于一層結(jié)構(gòu)。

　　下部混凝土結(jié)構(gòu)框架由9m×9m的柱網(wǎng)及1.5m高的大梁組成，輕軌站臺(tái)及多功能廳樓面荷載標(biāo)準(zhǔn)值為恒荷4kN/┫、活荷為3.5kN/┫。塔式軌道下部結(jié)構(gòu)的加固在立塔前要進(jìn)行下部混凝土結(jié)構(gòu)驗(yàn)算，通過調(diào)解塔式軌道系統(tǒng)的受力面積及剛度減小單位面積上對(duì)結(jié)構(gòu)的作用力。對(duì)不同部位分別進(jìn)行驗(yàn)算，選擇合理的加固方案，以保證結(jié)構(gòu)的安全可靠。由于工程處在飛行區(qū)，在施工時(shí)在塔式頂部及大臂的兩端設(shè)指示燈。

　　3 )安裝方法

　　A 構(gòu)件吊裝順序

　　由于塔式由北向南行走，故本工程將以兩臺(tái)行走塔為中心，由北向南進(jìn)行安裝。

　　B 屋頂結(jié)構(gòu)的安裝順序

　　a 整體安裝順序：屋頂?shù)纳炜s縫將屋頂結(jié)構(gòu)分成 3 個(gè)獨(dú)立的單元，并且都擁有自己的穩(wěn)定系統(tǒng)。根據(jù)屋頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)形式，施工將以 3 個(gè)獨(dú)立的穩(wěn)定系統(tǒng)為單元進(jìn)行施工：

　　一區(qū)支撐系統(tǒng)的搭設(shè)→一區(qū)構(gòu)件的吊裝( 包括 A 拱、 B 拱、 C 拱、 D 拱、 E 拱、 FN 拱及相關(guān)主次檁，可提前插入)→一區(qū)支撐系統(tǒng)同步分階段卸荷(一區(qū)構(gòu)件吊裝完成后開始)→二區(qū)支撐系統(tǒng)的搭設(shè)→二區(qū)構(gòu)件的吊裝(包括 FS 拱、 G 拱、 H 拱、 I 拱、 J 拱、 K 拱、 LN 拱及相關(guān)主次檁，可提前插入)→二區(qū)支撐系統(tǒng)同步分階段卸荷(二區(qū)構(gòu)件吊裝完成后開始)→三區(qū)支撐系統(tǒng)的搭設(shè)→三區(qū)構(gòu)件的吊裝(包括 LS 拱、 M 拱、 N 拱及相關(guān)主次檁，可提前插入)→三區(qū)支撐系統(tǒng)同步

　　分階段卸荷(三區(qū)構(gòu)件吊裝完成后開始)。

　　b 拱架單元施工順序：拱架安裝→校正→拱架焊接→主檁安裝→次檁安裝→主檁焊接，在拱架單元施工工程中根據(jù)施工順序進(jìn)行測(cè)量監(jiān)控，以保證拱架單元的安裝精度。

　　C 臨時(shí)支撐

　　拱的南北間距為18m，拱的跨度為45m～120m，拱距一層頂板的距離為0m～18.5m，為了便于主檁安裝與焊接及次檁的安裝，構(gòu)件在安裝時(shí)，臨時(shí)支撐系統(tǒng)采用滿堂紅腳手架，拱段現(xiàn)場(chǎng)拼接節(jié)點(diǎn)處及懸挑主檁的懸挑端采用組合式承重架(內(nèi)部用鋼管，外部用腳手架包圍，其內(nèi)部鋼管的使用要經(jīng)過力學(xué)計(jì)算，做到安全可靠)。

　　臨時(shí)支撐系統(tǒng)分布于拱架及主檁的下部，形成了網(wǎng)格式框架，這樣對(duì)拱架及主檁的安裝與焊接極為有力，減少了大量的操作平臺(tái)和吊籃。在構(gòu)件安裝過程中便于工人的操作，是保證工人安全操作的有利因素。

　　組合式承重架上部用液壓千斤頂與拱段相連，這樣便于拱段的校正就位，待一個(gè)區(qū)全部安裝完畢后，再同步分階段卸荷，有利于保證結(jié)構(gòu)的外形尺寸，減少對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)的負(fù)面影響。

　　在施工時(shí)，要對(duì)臨時(shí)支撐系統(tǒng)及構(gòu)件車輛行走路線的下部結(jié)構(gòu)進(jìn)行結(jié)構(gòu)驗(yàn)算。在設(shè)計(jì)的支持下，進(jìn)行合理的加固，做到安全可靠。

　　D 安裝過程

　　A 拱的安裝：拱段由兩側(cè)向中間對(duì)稱式吊裝，拱段就位后及時(shí)拉上纜風(fēng)繩，保證拱段的穩(wěn)定，做到安全可靠。

　　A 拱北側(cè)懸挑主檁 P21 ～ P24 的安裝

　　懸挑主檁與拱架的連接為鉸接

　　在 A 點(diǎn)處做承重架，待 A 拱安裝完畢后，將主檁 P21 ～ P24 就位， B 、 C 拱安裝完畢后安裝主檁下部支撐，懸挑主檁 P21 ～ P24 安裝完畢。

　　懸挑主檁的安裝

　　A 拱安裝完畢及 A 拱北側(cè)懸挑主檁 P21 ～ P24 就位：

　　A 拱安裝完畢及北側(cè)懸挑主檁就位

　　注：為了清晰顯示圖中未表示次檁，及承重架的全部。

　　A 拱、 B 拱、 C 拱、主次檁及懸挑主檁下部的支撐系統(tǒng)安裝完畢。

　　A 、 B 、 C 拱及相關(guān)構(gòu)件安裝完畢

　　完成一區(qū)構(gòu)件的安裝：

　　一區(qū)吊裝完畢后，將下部臨時(shí)支撐系統(tǒng)同步分階段卸荷，以保證屋架系統(tǒng)的幾何外形，減小對(duì)下部混凝土結(jié)構(gòu)的不利影響。完成二區(qū)構(gòu)件的安裝：

　　二區(qū)吊裝完畢后，將下部臨時(shí)支撐系統(tǒng)同步分階段卸荷，以保證屋架系統(tǒng)的幾何外形，減小對(duì)下部混凝土結(jié)構(gòu)的不利影響。完成三區(qū)構(gòu)件的安裝：

　　三區(qū)吊裝完畢后，將下部臨時(shí)支撐系統(tǒng)同步分階段卸荷，以保證屋架系統(tǒng)的幾何外形，減小對(duì)下部混凝土結(jié)構(gòu)的不利影響。鋼結(jié)構(gòu)安裝完畢后利用塔式自身并配合一臺(tái) 20t 汽車吊將塔式拆除。

　　4 )安裝要點(diǎn)

　　A 安裝前應(yīng)對(duì)建筑物的定位軸線、安裝位置線及標(biāo)高進(jìn)行復(fù)查，合格后才能進(jìn)行安裝。

　　comB 通過結(jié)構(gòu)力學(xué)軟件計(jì)算，拱在有臨時(shí)支撐支撐時(shí)和臨時(shí)支撐卸寸的影響，確定最優(yōu)的合攏時(shí)間保證拱的外形尺寸。響，提高吊裝效率。繩及鋼材等加固材料對(duì)支撐系統(tǒng)進(jìn)行加固，做到萬無一失。

　　4 .測(cè)量工藝

　　1 )工程特點(diǎn)和基本要求

　　A 鋼結(jié)構(gòu)安裝施工測(cè)量放線工作是各階段的先行工序，又是主要控

制手段，是保證工程質(zhì)量的中心環(huán)節(jié)。合、垂直度控制、水平標(biāo)高等要求較高。量為控制中心，密切協(xié)作，互相制約。

　　2 )測(cè)量準(zhǔn)備

　　A 了解設(shè)計(jì)意圖，核實(shí)圖紙，熟悉標(biāo)準(zhǔn)，掌握工藝。

　　B 根據(jù)安裝精度要求選擇的測(cè)量?jī)x器，所有儀器使用前均須檢定合格。

　　C 構(gòu)件進(jìn)場(chǎng)后測(cè)量人員在地面做好每個(gè)構(gòu)件的基準(zhǔn)線、標(biāo)高線標(biāo)荷時(shí)對(duì)拱外形尺寸的影響，做好撓度的預(yù)留。計(jì)算溫度對(duì)拱的外形尺

　　C 構(gòu)件吊裝前，對(duì)每個(gè)拱段和主檁在軟件中建模，確定合理的吊點(diǎn)，保證構(gòu)件的空間位置的準(zhǔn)確和減小吊裝過程中對(duì)構(gòu)件外形的影

　　D 設(shè)專人進(jìn)行天氣預(yù)報(bào)采集，如遇大風(fēng)，應(yīng)做好應(yīng)急準(zhǔn)備，用纜

　　B 本工程安裝精度要求高，其中鋼結(jié)構(gòu)制作、結(jié)構(gòu)放線、軸線閉

　　C 測(cè)量控制難度大，在施工中測(cè)量、安裝和連接三位一體，以測(cè)

　　記工作。鋼構(gòu)件安裝前，要將地面的定位軸線及基準(zhǔn)標(biāo)高引側(cè)到安裝部位。

　　3 )測(cè)量方法和要點(diǎn)

　　A 本工程?hào)|西方向的控制線可由總包提供的控制點(diǎn)引出。

　　B 根據(jù)屋頂結(jié)構(gòu)的自身形成特點(diǎn)，做中心控制線之前，要在 CAD 中建模，通過計(jì)算列出每個(gè)主檁相對(duì)一層頂板上控制點(diǎn)的空間位置。

　　C 測(cè)量前用一層頂板中線取代不可見軸，做出拱段及主檁。

　　D 安裝后的驗(yàn)收測(cè)量：鋼結(jié)構(gòu)一段整體封閉以后，先驗(yàn)收安裝質(zhì)量，在安裝質(zhì)量達(dá)到驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)以后進(jìn)行鋼構(gòu)件的最后驗(yàn)收測(cè)量，編制實(shí)測(cè)資料，同時(shí)準(zhǔn)備下段構(gòu)件的安裝。

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