CN101725255A - 一种高空大跨度钢结构分段滑移拼装工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明的一种高空大跨度钢结构分段滑移拼装工艺，其特征在于：所述工艺步骤如下：先搭建临时轨道梁支撑，然后再在临时轨道梁支撑上设置滑移轨道梁和拼装胎架，在胎架上按照图纸要求进行钢结构桁架单元拼装，拼装完成后，拆除拼装胎架，沿滑移轨道向前顶推滑钢结构桁架单元，移至钢结构所应到达的位置，再在腾空出来的拼装胎架上进行下一跨度区域钢结构桁架单元拼装，并将该单元与上单元焊接连接，然后依次滑移顶推钢结构桁架单元至所应到达的位置，该工艺依次类推，直至全部钢结构滑移拼接完毕，最终进行卸载落位固定，完成钢结构的全部安装工作。
Description
技术领域
本发明涉及一种建筑领域的钢结构拼装工艺，具体涉及一种适用于施工场地内存在地下室或其他结构，导致起重机械无法进入施工区域或采用其他施工方法施工经济性不佳、对工期影响较大的大跨度钢结构的高空大跨度钢结构分段滑移拼装工艺。
背景技术
随着我国经济的快速发展，近些年来中国的钢产量飞速增加，为我国建筑钢结构的发展提供了有利的条件。加上国家政策鼓励用钢，大力发展钢结构建筑，涌现出一大批钢结构高层写字楼、大跨度场馆及公共建筑，如：北京奥运鸟巢、苏州国际博览中心、南通开闭式体育馆等。其中部分大型大跨度场馆多采用“地面拼装、跨内高空吊装”以及“搭设拼装平台、高空散装”的方法进行安装，此类安装方法相对比较简单、实用、效率较高。但对于施工场地内受限制或存在地下室结构的大跨度结构，常规的“地面拼装、跨内高空吊装”的方法就行不通了，须另辟蹊径。
发明内容
本发明的主要任务在于提供一种高空大跨度钢结构分段滑移拼装工艺，具体涉及一种不需要通过对地下室结构进行加固，不受跨内其他结构的影响，采用分段顶推滑移拼装的方式将结构安装到图纸设计的位置，该工艺能很好地解决大跨度钢结构桁架的安装问题，且安全可靠，经济合理。
为了解决以上技术问题，本发明的一种高空大跨度钢结构分段滑移拼装工艺，其特征在于：所述工艺步骤如下：先搭建临时轨道梁支撑，然后再在临时轨道梁支撑上设置滑移轨道梁和拼装胎架，在胎架上按照图纸要求进行钢结构桁架单元拼装，拼装完成后，拆除拼装胎架，沿滑移轨道向前顶推滑钢结构桁架单元，移至钢结构所应到达的位置，再在腾空出来的拼装胎架上进行下一跨度区域钢结构桁架单元拼装，并将该单元与上单元焊接连接，然后依次滑移顶推钢结构桁架单元至所应到达的位置，该工艺依次类推，直至全部钢结构滑移拼接完毕，最终进行卸载落位固定，完成钢结构的全部安装工作。
进一步地，所述滑移轨道与钢结构桁架保持在一条安装轴线上。
进一步地，所述滑移轨道梁按500-700mm间距在轨道两侧设置10mm厚的挡板；轨道梁滑移方向按10m间距，在轨道两侧设置10mm厚的止动挡块。
本发明的优点在于：在当前大型钢结构会展及体育场馆建筑中，根据建筑和使用功能的需要，设计往往采用大跨度钢结构，部分受跨度内结构或地下室影响，需采用非常规的分段累积滑移拼装方法，进行现场安装，采用其他方法对工期影响较大，或采取其他措施所需经济费用颇高。近年来，由于社会进步及经济实力的增强，国内各地大跨度钢结构工程建设方兴未艾，因此总结和推广大跨度钢结构分段顶推累积滑移拼装施工十分必要。这种施工技术安装精度较高，施工方法科学有效，且施工速度快。
具体实施方式
轨道安装：轨道安装中心线应与桁架安装轴线保持一致，且按照设计标高进行安装；此外应考虑轨道的侧向稳定及滑移方向滑动控制，侧向稳定可按600mm间距在轨道两侧设置10mm挡板；轨道滑移方向防滑可按10m间距，在轨道两侧设置10mm止动挡块，相邻轨道间宜采取焊接连接，上表面需打磨光滑。
上述三个工件为高空大跨度钢结构分段滑移拼装工艺的必备工装。
在具体实施高空大跨度钢结构分段滑移拼装工艺中，其工艺流程如下：
首先，按照以下要求进行钢结构滑移顶推必备工装的初步布置：
A、滑移轨道设置
根据临时措施结构初步布置，利用结构模拟计算软件，对滑移结构最不利工况(考虑风荷载、温度变化等)结构变形情况进行模拟计算，确定滑移轨道设置数量.
B、拼装胎架、滑移轨道梁支撑、滑移轨道梁、轨道的设计：
临时措施结构设计应包括拼装胎架设计、滑移轨道梁支撑设计、滑移轨道梁设计、轨道选型等，设计中充分考虑临时措施结构的强度、承载力、稳定性、变形情况、结构沉降、基础处理等，最终明确轨道梁支撑、滑移轨道梁、拼装胎架等具体布置、规格型号、连接方式、滑移轨道设计高度等情况。
C、根据滑移顶推的工序，在滑移导轨的一端设置千斤顶，千斤顶的设置根据滑移结构总吨位进行计算，确定顶推千斤顶的规格、数量及设置位置等。
D、拼装胎架搭设：拼装胎架设计应根据施工现场地质勘探报告数据，进行基础设计，计算确定胎架在安装荷载的作用下的基础沉降量；胎架实际搭设中应根据实际基础沉降变形情况，同时对拼装胎架预留沉降余量.
E、高空拼装及设备安装
大跨度结构滑移安装质量，完全取决于高空胎架上结构拼装精度的控制，结构安装的标高、轴线位置、垂直度等控制应符合规范要求.
①结构侧向位移控制
考虑大跨度钢结构拼装单元拆除支撑后，由于结构的下挠变形，结构必定在与轨道垂直方向上发生位移；位移值根据跨度及结构下挠值等，进行模拟计算，最终确定对轨道所在轴线上受力结构设置反向变形.
拼装结构分步分级拆除支撑后，拼装结构在挠度变形的作用下，达到图纸要求的安装轴线要求。
②拼装结构起拱
《钢结构设计规范》GB50017-2003中规定，屋盖梁或桁架设计允许偏差为1/500，大跨度钢屋盖施工中，可根据施工结构模拟分析的挠度变形及桁架分段情况，进行拼装施工折线起拱。
在结构滑移支点处设置限位挡板，防止侧向位移，轨道与其两侧限位挡板间距各为15mm。
结构滑移过程中，按照方案部署及时安装顶推设备，确保连接妥贴稳固。
上述滑移顶推必要工装安置好后，其次，在该工装上搭建钢结构桁架，滑移前检查验收及拆除支撑。
正式滑移前，对构件高空拼装情况进行检查，确保杆件安装及焊缝焊接完毕；然后按照方案确定的步骤进行拆除临时支撑，并在卸载过程中对结构变形进行观测，如有异常情况立即启动应急预案。
在无异常情况下，进行顶推滑移。该步骤采用的是通过编程控制同步顶推滑移的千斤顶，对滑移导轨进行顶推滑移。
①滑移前检查临时支撑是否拆除完毕；滑移结构是否与胎架完全脱离；滑移系统工作是否正常；各岗位人员及监测仪器是否到位等。
②顶推滑移
滑移前检查各项工作已符合滑移条件后，进行正式滑移。
千斤顶顶推力F设定，应按照当前拼装滑移重量计算得出；
F1＝Ni*f/m
F1为第i次滑移单元滑动某条轨道上每个千斤顶的顶推力；
N1为第i次滑移单元总重量在某条轨道上分配的支反力；
f为第i次滑移单元总重量在某条轨道上的摩擦力系数(考虑轨道上涂抹黄油，实际计算中f取常数0.2)；
m为第i次滑移单元滑移时在某条轨道上安装的千斤顶数量；
每次顶推滑移开始时，为了克服瞬间加载产生的加速度对结构导致的不利影响，可按照计算确定的数值Fi进行分n级次匀速加载；
当某条轨道上千斤顶顶推位置结构产生微小滑动时，停止此轨道千斤顶油泵加载，确定顶推力数值；继续进行其他轨道的千斤顶油泵的加载，直至所有轨道上顶推结构出现微小滑动，全部确定各条轨道的千斤顶顶推力数值；最终按照各条轨道的千斤顶顶推力数值同时启动所有油泵系统，开始向前进行滑移。
滑移过程结构调整
滑移过程中由于各种因素，可能导致结构产生整体不均匀侧向位移，主要表现在轨道与其两侧限位挡板间距发生变化，应及时上报滑移总指挥；通过钢尺测量对于同一基线的距离偏差，找出所有轨道上结构位移的偏差；再通过不同轨道上结构滑移速度的调整，最终使所有轨道上结构达到同一基线，再按照各千斤顶设置设定的顶推力继续向前滑移。
滑移过程中，亦可根据计算机自身的采集系统反馈的滑移速度偏差，实时进行速度调整，保证结构滑移同步性；但此种方法导致实时结构在进行速度调整时，导致结构滑移速度较慢，目前已很少采用。
(7)顶推滑移监测测量
①结构顶推滑移前，拼装结构支撑架拆除过程中，对拼装单元变形进行监测；
②结构顶推滑移中，对滑移轨道钢梁变形进行监测；
②构卸载过程中，应对结构的变形情况进行监测；
对于监测中出现的异常情况，如结构挠度大于计算变形、出现大的声响、支撑发生变形或结构出现局部振动等，应立即进行信息反馈，及时采取相应的应急预案进行处理。
当一个钢结构桁架单元结构滑移完成后，可继续在腾空的拼装胎架上进行拼装下一钢结构桁架单元，前后两个单元通过焊接连接后，继续向前滑移，采用相同的方法直至全部钢结构单元滑移结束。
由于钢结构桁架的跨度较大，每个滑移单元拆除支撑及滑移完毕后，均有一定下挠，在进行下一滑移单元拼装时，应将滑移完毕的最末端钢桁架进行回顶一定数值(回顶数值应参考拆撑后的挠度变化值)，使之恢复到拆除支撑前的状态，保证后续滑移单元相邻杆件的拼装精度。
最后，进行结构卸载落位固定处理。
结构滑移到位后，按照卸载方案进行分级卸载，最终落位固定，拼接安装完成。
滑移钢结构的最后一步滑移及结构卸载，应考虑温度变化，宜在当地年平均温度气温下进行。
采用上述工艺所形成的钢结构，其质量可达到如下要求：
1、钢结构桁架滑移到位轴线安装偏差不大于15mm，跨中垂直度允许为h/250，且不大于15.0mm；
2、桁架安装到位侧向弯曲矢高不大于10mm，允许偏差为1/1000，且不应大于50.0mm；
3、桁架安装到位支座标高允许偏差±5mm。
4、桁架安装跨中垂直度、侧向弯曲矢高、标高、轴线偏差等，应符合《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205-2001相关质量验收要求。
实施例1
金都汉宫二期工程位于武汉市临江大道66号，32层框架剪力墙结构，2006年12月15日开工，总建筑面积62112.14平米，地下室建筑面积7871.96平米，顶层为大跨度展厅，展厅上方屋顶桁架结构为大跨度高截面钢管桁架结构，共12榀托架，10榀主桁架，68榀次桁，大量水平支撑及檩条，总重达2700t。其中托架跨度为36m，主桁架跨度60m，次桁架跨度12m，按6m间距沿主桁架长度方向均匀布置。主桁架高低起伏，高度4～9m，成双向折线形，管径较大，节点复杂，钢管多次相贯，现场施工难度大，且具有地下室结构。
现场采用大跨度钢结构分段顶推累积滑移拼装方法，设置两条滑移轨道(间距60m)，成功地完成了60m跨屋顶桁架结构的安装，在屋顶桁架顶推累积滑移拼装的同时，地下室结构及楼层结构可交叉施工作业，采用该施工方法共计节约施工措施费用约106万，总工期提前了42天。
实施例2
三金一香港映象工程，该工程位于武汉市古田西路，18层框架剪力墙结构，三层为转换层钢结构桁架，四角的四个钢筋混凝土筒体作为巨型框架柱，钢结构桁架的最大尺寸为16.2mX5.6m(长X高)，最重的达22.3吨。也采用实施例1所述的方法安装，确保了施工的质量和安全，且该施工方法共计节约施工措施费用约15万，总工期提前了30天。
实施例3
航天首府住宅楼工程位于湖北省孝感市东方开发区，2008年11月8日开工，总建筑面积19029平米，地下室面积1450平米，18层框架剪力墙结构，三层转换层大厅为钢结构桁架结构。该工程采用的高空大跨度钢结构分段顶推滑移的拼装方法，确保了施工的质量和安全，且该施工方法共计节约施工措施费用约20万，总工期提前了60天。
Claims (3)
1.一种高空大跨度钢结构分段滑移拼装工艺，其特征在于：所述工艺步骤如下：先搭建临时轨道梁支撑，然后再在临时轨道梁支撑上设置滑移轨道梁和拼装胎架，在导轨梁上设导轨，在胎架上按照图纸要求进行钢结构桁架单元拼装，拼装完成后，拆除拼装胎架，滑移轨道通过千斤顶的作用向前顶推滑钢结构桁架单元，移至钢结构所应到达的位置，再在腾空出来的拼装胎架上进行下一跨度区域钢结构桁架单元拼装，并将该单元与上单元焊接连接，然后依次滑移顶推钢结构桁架单元至所应到达的位置，该工艺依次类推，直至全部钢结构滑移拼接完毕，最终进行卸载落位固定，完成钢结构的全部安装工作。
2.根据权利要求1所述的一种高空大跨度钢结构分段滑移拼装工艺，其特征在于：所述滑移轨道与钢结构桁架保持在一条安装轴线上。
3.根据权利要求1所述的一种高空大跨度钢结构分段滑移拼装工艺，其特征在于：所述滑移轨道梁按500-700mm间距在轨道两侧设置10mm厚的挡板；轨道梁滑移方向按10m间距，在轨道两侧设置10mm厚的止动挡块。
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| PB01 | Publication | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20100609 |