CN108756437A - 一种高空大型组装形钢构件的施工工艺 - Google Patents

一种高空大型组装形钢构件的施工工艺 Download PDF

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Abstract

一种高空大型组装形钢构件的施工工艺，涉及大型组装形钢构件的施工技术领域，在地面搭设临时满堂支架，完成大型组装形钢构件上部主体结构的组装；安装若干组临时提升塔架，提升塔架通过预埋铁件固定在竖向钢支撑的钢筋混凝土基础上，在各组提升支架上分布固定提升器；将钢支撑分段建立，通过对钢支撑的分段累积提升，实现了对上方钢构件的举升，无须采用其它重型吊装设备对大型、重量极大的钢构件进行吊装，本发明大大降低了安装施工难度，对于质量、安全、工期和施工成本控制等均有极大优势。

Description

一种高空大型组装形钢构件的施工工艺
技术领域
本发明涉及大型组装形钢构件的施工技术领域，特别是建立在距地面相当高度的高空大型组装的钢构件的施工技术。
背景技术
某些大型组装形钢构件需要通过钢支撑（格构柱）支在高空，而该大型组装形钢构件又由多件钢材料拼装组，其自重极重、体积又庞大。
以往对上述大型组装形钢构件的施工方式有两种：
一种在预备安装的场外进行钢材料的拼装，同时，在预备安装的场地进行支撑（格构柱）的施工，待两者均已成形后，再以大型吊具将拼装好的钢材料吊至钢支撑（格构柱）的上方，再将拼装好的大型组装形钢构件与钢构柱之间形成固定。
另一种是，先在预备安装的场地进行钢支撑（格构柱）的施工，然后搭设满堂高空支撑架，并在其上方进行大型组装形钢构件的散拼。
以上第一种施工方法的缺陷是：旋转双曲面网架整体高空吊装，对吊装设备要求特别高，安全风险大，造价高，高空作业难度大。
而第二种施工方法的缺陷是：不但高空组装、焊接工作量大、现场机械设备很难满足吊装要求，而且所需高空组拼胎架难以搭设，存在很大的安全、质量风险。施工的难度大，不利于钢结构现场安装的安全、质量以及工期的控制。
发明内容
本发明目的是针对现有的施工技术存在的以上缺陷，提出一种省材、省力的高空大型组装形钢构件的施工工艺。
本发明包括以下步骤：
1）在地面搭设临时满堂支架，完成大型组装形钢构件上部主体结构的组装；
2）安装若干组临时提升塔架，提升塔架通过预埋铁件固定在竖向钢支撑的钢筋混凝土基础上，在各组提升支架上分布固定提升器；
3)在各组临时提升塔架外围拼装大型组装钢构件的首段竖向钢支撑，并在首段竖向钢支撑下口安装临时提升吊装连接机构，在固定提升器和临时提升吊装连接机构之间通过底锚和钢绞线连接；通过液压同步提升系统，对各首段竖向钢支撑进行同步提升；
4）在各组临时提升塔架外围拼装大型组装钢构件的次段竖向钢支撑，将各次段竖向钢支撑与相应的首段竖向钢支撑形成稳定的连接后，将安装在首段竖向钢支撑下口的临时提升吊装连接机构解除，并将临时提升吊装连接机构安装在次段竖向钢支撑下口，再通过液压同步提升系统，对次首段竖向钢支撑进行同步提升；
5）反复进行步骤4）的操作，直至将钢构件提升至设计的高度；
6）将最下一段钢支撑与地基形成固定连接；
7）拆除临时塔架、提升支架及提升器。
本发明在地面进行钢构件的组装，极大地减少了组装钢构件的吊装时间、功耗、重型吊装设备的投入。本发明大型组装形钢构件上部主体结构（700余吨，不需对竖向风荷载参与的各种工况组合条件下的进行钢构件结构验算）先根据工地当地最大水平风载，使用韩国迈达斯有限元软件进行水平风力下各工况施工模拟分析，对部分不能满足各工况条件下结构安全要求的杆件进行替换，换成截面壁厚加大杆件，最后按验算结果深化图纸，在地面搭设临时满堂支架，按深化图纸完成大型组装形钢构件上部主体结构（旋转双曲面网架）的组装，将钢支撑（格构柱）分段建立，先制作最上一段、再制作多个中间段、最后制作最下一段，通过在提升支架上建立提升器，以提升支架作为各段钢支撑（格构柱）的爬架，将分段的钢支撑（格构柱）逐一上提，待最下一段钢支撑（格构柱）段的底部完全座落于地基上时，即相互依次连接的各个钢支撑（格构柱）段达到了整个钢支撑（格构柱）的设计高度。本发明将钢支撑（格构柱）分段建立，通过对钢支撑（格构柱）的分段累积提升，实现了对上方钢构件的举升，无须采用其它重型吊装设备对大型、重量极大的钢构件进行吊装，本发明大大降低了安装施工难度，对于质量、安全、工期和施工成本控制等均有极大优势。
另外，由于高空大型组装形钢构件的钢构件与地面的距离极大，故设计的钢支撑（格构柱）极高，如仅靠钢支撑（格构柱）对钢构件进行支撑，在气候比较恶劣的地区，如风、雨、雪等条件下格构柱的稳定性不能得以保障，故在步骤6）的实施过程中，还同时在在各竖向钢支撑（格构柱）之间建立腰桁架和支撑桁架，以加强各个竖向钢支撑（格构柱）之间的连接稳定性。
本发明大型组装形钢构件上部主体结构（700余吨，不需对竖向风荷载参与的各种工况组合条件下的进行钢构件结构验算）先根据工地当地最大水平风载，进行水平风力下各工况施工模拟分析，对部分不能满足各工况条件下结构安全要求的杆件进行替换，换成截面壁厚加大杆件，最后按验算结果深化图纸。然后再在地面搭设临时满堂支架，按深化图纸完成大型组装形钢构件上部主体结构（旋转双曲面网架）的组装。
附图说明
图1为本发明施工完成后的最终结构示意图。
图2～4为施工过程图。
具体实施方式
下面以在某地熔盐塔式5万千瓦光热发电模块二次反射塔钢结构工程为例进一步说明本发明。
一、工程要求：
如图1所示，设计的反射塔钢结构由位于顶部的二次反射结构1和位于底部的三组格构柱2组成，还需在三组格构柱2之间的腰桁架3、支撑桁架4。
其中，二次反射结构即本发明上述的钢构件，由正放四角锥网架和镜面次结构组成。二次反射塔结构主体为钢结构，上部结构为旋转双曲面网架，由三根格构柱支撑，双曲面平面投影最大半径为33.316m，最高点为75.711m，最低点为64.651m，另在34.5m和17.25m处设两道支撑桁架。
反射塔顶部二次反射结构，由螺栓球网架和镜面次结构组成。
二、施工设计思路：
旋转双曲面网架的最大安装标高为+75.711m，若采用分件高空散装，不但高空组装、焊接工作量大、现场机械设备很难满足吊装要求，而且所需高空组拼胎架难以搭设，存在很大的安全、质量风险。施工的难度大，不利于钢结构现场安装的安全、质量以及工期的控制。
故本发明采用“地面组装、累积倒装提升”的本发明方式进行安装，提升总重量约726吨，提升高度约65m。
旋转双曲面网架在其投影面正下方的地面上拼装为整体，同时利用临时塔架设置提升平台（上吊点），在旋转双曲面网架格构柱的杆件上与上吊点对应位置处设置临时牛腿安装提升临时吊具（下吊点），上下吊点间通过专用底锚和专用钢绞线连接。利用液压同步提升系统对格构柱进行分段累积提升，完成安装。
本发明将大大降低安装施工难度，于质量、安全、工期和施工成本控制等均有利。
三、施工步骤：
1、旋转双曲面网架自重大（700余吨，不需对竖向风荷载参与的各种工况组合条件下的进行结构验算，根据工地当地最大水平风载，使用韩国迈达斯有限元软件进行水平风力下各工况施工模拟分析，对部分不能满足各工况条件下结构安全要求的杆件进行替换，换成截面壁厚加大杆件，最后按验算结果深化图纸。
2、在地面搭设临时满堂支架，按深化图纸完成旋转双曲面网架二次反射结构（旋转双曲面网架）的安装位置的投影面正下方的临时满堂支架上拼装正放四角锥网架和镜面次结构，组成整体可提升的二次反射结构，形成的二次反射结构的最底部距地面1255mm。
3、利用临时支撑塔架，以二次反射结构的中心对称设置三组提升支架5，并在各个提升支架上分别安装呈径向的两组提升装置6。
在各组提升装置6中安装液压同步提升系统设备，包括液压泵源系统、提升器、传感器等。
4、在三组提升支架5外围一一对应地建立高度为4.9m的首段格构柱2-1，每段格构柱2-1应以设计的高空大型组装形钢构件的该组整体格构柱2的位置同轴。
并在首段格构柱2-1上端加焊二次反射结构托架7，然后将三组托架7分别与对应的二次反射结构1形成固定焊接。
形成的结果如图2所示。
5、在格构柱2-1的下端安装吊绳连接头，并将提升器的吊绳一端与该吊绳连接头连接牢固。
按照设计荷载的20%、40%、60%、70%、80%、90%、95%、100%的顺序逐级加载，直至通过提升器将各首段格构柱2-1同步提升至提升支架5的上端，此时二次反射结构1也已上升了4.9m。
用枕木等将二次反射结构1下部垫实，暂停提升，再微调二次反射结构1的各个吊点的标高，使其处于水平，并静置4～12小时。
6、在提升支架5外围再次在三段各首段格构柱2-1的下方一一同轴建立第二段格构柱2-2，第二段格构柱2-2的长度为10350mm，并将第二段格构柱2-2与对应的首段格构柱2-1焊接形成稳定的连接。
另外，还需在各第二段格构柱2-2的下端安装吊绳连接头。
结果如图3所示。
7、将提升器的吊绳与格构柱2-1的下端分开后，使吊绳在提升器中复位，再将提升器的吊绳一端与第二段格构柱2-2的吊绳连接头连接牢固。
然后通过提升器将第二段格构柱2-2同步提升至提升支架5的上端。
8、再次检查二次反射结构1以及液压同步提升临时措施有无异常。确认无异常情况后，重复步骤7，依次通过建立长度为10350mm的第三段格构柱2-3、长度为3450mm的第四段格构柱2-4、长度为10350mm的第五段格构柱2-5、长度为10350mm的第六段格构柱2-6、长度为10350mm的第七段格构柱2-7和长度为7979mm的第八段格构柱2-8，以分段累积提升的方式，直至二次反射结构1达到设计标高。
然后将最下第八段格构柱2-8与地基形成固定连接。
在步骤8其间，还需要在三组钢构柱2之间建立腰桁架3和支撑桁架4。
结果见图4。
9、待整个工程完工并测试达到设计要求后，拆除临时塔架、提升支架及提升器、拆除液压提升设备。

Claims (3)

1.一种高空大型组装形钢构件的施工工艺，其特征在于包括以下步骤：
1）在地面搭设临时满堂支架，完成大型组装形钢构件上部主体结构的组装；
2）安装若干组临时提升塔架，提升塔架通过预埋铁件固定在竖向钢支撑的钢筋混凝土基础上，在各组提升支架上分布固定提升器；
3)在各组临时提升塔架外围拼装大型组装钢构件的首段竖向钢支撑，并在首段竖向钢支撑下口安装临时提升吊装连接机构，在固定提升器和临时提升吊装连接机构之间通过底锚和钢绞线连接；通过液压同步提升系统，对各首段竖向钢支撑进行同步提升；
4）在各组临时提升塔架外围拼装大型组装钢构件的次段竖向钢支撑，将各次段竖向钢支撑与相应的首段竖向钢支撑形成稳定的连接后，将安装在首段竖向钢支撑下口的临时提升吊装连接机构解除，并将临时提升吊装连接机构安装在次段竖向钢支撑下口，再通过液压同步提升系统，对次首段竖向钢支撑进行同步提升；
5）反复进行步骤4）的操作，直至将钢构件提升至设计的高度；
6）将最下一段钢支撑与地基形成固定连接；
7）拆除临时塔架、提升支架及提升器。
2.根据权利要求1所述的高空大型组装形钢构件的施工工艺，其特征在于在步骤5）中，在各竖向钢支撑之间建立腰桁架和支撑桁架。
3.根据权利要求1或2所述的高空大型组装形钢构件的施工工艺，其特征在于在步骤1）之前，先根据施工现场的最大水平风载进行水平风力下各工况施工模拟分析，对不能满足各工况条件下结构安全要求的大型组装形钢构件上部主体结构杆件进行替换，换成截面壁厚加大杆件，最后按验算结果深化图纸。
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