CN116657922A - 一种机库钢结构拼装施工工艺 - Google Patents

一种机库钢结构拼装施工工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种机库钢结构拼装施工工艺,实现大跨度焊接球网架,三面支撑结构为框架柱,施工采用:地面拼装、一次性整体提升的综合安装方法;网架跨度大,提升同步性控制难度大,本发明专利使用成熟的技术应用,解决了大跨度网架提升同步性的问题。使用用专业计算软件,经过精确的计算,对结构进行合理的加固,满足网架设计规范,施工质量验收规范以及网架自身强度、刚度、稳定性方面的要求;实现一次整体提升,可以形成多点、多面流水作业,有利于工程安装精度控制,可有效解决同步控制整体提升,最大程度减少后合拢安装构件的数量,对屋盖钢结构提升上、下锚点位置以及加固施工,实现对大屋盖钢结构拼装与提升过程中安装精度的测控。

Description

一种机库钢结构拼装施工工艺
技术领域
本发明涉及钢结构拼装施工技术领域,具体涉及一种机库钢结构拼装施工工艺。
背景技术
在大跨度的网架施工的难度大,并且要确保工程安全、工程质量、保证施工进度,因此,机库屋盖网架施工方案的选择尤为重要;
目前机库钢结构拼装施工多采用以下施工工艺:
(1)搭设满堂红脚手架,高空散拼
该方案需搭设大量脚手架,现场吊装机械布置很难满足要求,另外对工程进度、工程质量控制都会带来不利影响,高空作业在工程安全生产管理方面难度也非常大。
(2)地面拼装,分片吊装
采用地面拼装成可以吊装的网架单元、整体吊装的施工方法,可以形成简单流水作业,但各道工序之间流水作业单一,施工现场要配备很多构件拼装机械和大型吊装机械,对降低工程成本影响不利。在工程质量控制方面,由于高空对接单元增多,对网架安装精度控制也很难。
(3)滑移支撑架高空安装
采用滑移支撑架高空安装的施工方法,可以节省部分脚手架,但由于门头网架部分重量大,滑移用工装支架量大,且高空合拢量大,安全防护难度大。
基于以上方案,还需要解决:方案需解决以下问题:
1)整体提升同步控制;
2)怎样能够最大程度减少后合拢安装构件的数量;
3)屋盖钢结构提升上、下锚点位置以及加固措施;
4)屋盖钢结构地面拼装方法;
5)屋盖钢结构整体提升合拢;
6)大屋盖钢结构拼装与提升过程中安装精度的测控。
本发明专利采用:一次整体提升,实现大量工作都可以在地面完成,减少工装脚手架用量,避免了高空作业,降低了工程的安全管理的难度。可以形成多点、多面流水作业,加快地面拼装进度,有利于工程安装精度控制,可有效解决以上提出的技术问题。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题,本发明提供一种机库钢结构拼装施工工艺,实现大跨度焊接球网架,三面支撑结构为框架柱,施工采用:地面拼装、一次性整体提升的综合安装方法;
1)网架跨度大,提升同步性控制难度大,本发明专利使用成熟的技术应用,解决了大跨度网架提升同步性的问题。
2)提升过程中网架变形控制难度很大,使用用专业计算软件,经过精确的计算,对结构进行合理的加固,并且对提升工装作业合理的设计、计算,以减小施工变形,满足网架设计规范,施工质量验收规范以及网架自身强度、刚度、稳定性方面的要求。
为了实现上述目的,本发明通过以下技术方案实现:一种机库钢结构拼装施工工艺,该机库钢结构拼装施工工艺具体包括以下步骤:
步骤1:预埋件埋设,预埋件埋设包括混凝土排架柱顶预埋件埋设、预埋螺栓的埋设和柱间支撑埋件预埋;
步骤2:柱间支撑安装,柱间支撑与其两侧的混凝土立柱上节点通过螺栓连接,中间与撑球焊接;由于柱间支撑过长,柱间支撑之间通过连接板连接,安装时先将中间连接板用临时支撑固定住,然后将每片柱间支撑分别进行吊装,一侧先与节点用普通螺栓临时连接,另一侧与焊接球先点焊,调整至设计标高后,用普通螺栓连接的一侧改用高强螺栓代替,点焊的一侧完全焊接。
步骤3:网架拼装施工,在现场中部地平面上拼装网架,把拼装胎架做好后,网架从中间向两侧逐网格延伸,先下弦架、后上弦架、在下弦架,下弦球必须在其投影线上;
安装第一跨间下弦球、杆,组成纵向平面网格,排好找平支撑点,保证下弦球的平等度,网架起拱时,应在临时支撑点上找出坡底;
在保证网架拼装地面的平整前提,再根据下弦球的相对标高,在地面设置水平支撑点,利用水平仪测量水平支撑点的标高,保证使其在同一标高,水平支撑点标高定位后,应相应做好标记,在此期间不得随意乱动此支撑点,另外,每日在施工前需用水平仪复核支撑点的标高,确保标高准确才能保证下弦球的平等度;
步骤4:网架钢结构整体提升,网架提升分两次提升到位,第一次提升3米安装大门下层桁架,第二次屋盖网架整体提升到位;提升到位后嵌补杆件,嵌补完成后逐一卸载;上部提升支架设置在原结构柱顶,下吊点结构为临时支撑与吊点球结构。
优选的,在步骤1中,混凝土排架柱顶预埋件埋设方法为:首先应测设好预埋件预埋位置控制线和底平面的标高线;预埋件埋设前,先将每组的预埋件群与预埋板固定,通过刚性框架连接成整体,待土建单位将底板浇注完毕后,在预埋螺栓处钢筋绑扎之前将螺栓支架就位,并通过临时加固机构对支架进行定位,并支撑牢固,使其与轴线及标高相吻合,整个支架应在钢筋绑扎之前进行埋设,固定完后,土建再进行绑扎;
预埋螺栓的埋设方法为:在预埋件以下的柱混凝土浇灌完毕后,预埋件的埋设工作即可插入。并对预埋件进行初校。根据测放出的轴线,将预埋螺栓整体就位,首先找准埋件上边四根固定角钢的纵横向中心线(预先量定并刻画好),并使其与测量定位的基准线吻合;然后用水准仪测出埋件四个角上螺栓顶面的标,高度不够时在埋件下边四根固定角钢的四个角下用钢筋或者角钢抄平;
柱间支撑预埋件埋设方法为:在混凝土排架柱钢筋施工时,预埋件埋设工作即可插入;埋设时,要与土建钢筋、模板工段密切配合。在钢筋施工时,可将预埋铁固定在混凝土墙钢筋网上,在模板施工时,可精确校正埋板垂直度,在混凝土施工过程中,可不断调整,以保证预埋件埋设精度。
优选的,在步骤3中网架拼装台由可调节钢胎支架组成;
拼装起拱根据原设计网架最大挠度值设计网架起拱值,根据起拱值计算获得网架下弦球每一点处的起拱值,通过调节网架拼装支架下定位钢管的长度,来实现网架起拱;
网架下弦球每一点起拱值均不相同,需要精确测量每个下弦球拼装胎架的实际标高,确保网架的几何尺寸;支管加工精度要求误差控制在±1mm以内。
优选的,在步骤3中网架拼装方法为:步骤A、设置并抄平胎架支撑,在胎架支撑顶部安装下弦球,下弦球之间通过下弦杆连接;
步骤B、下弦杆围成每两个矩形为一个单元间,在第一单元间的安装腹杆与上弦球,第一个锥为一球四腹杆的小单元,就位后与下弦球连接、固定;
步骤C、第二个锥起为先装一球一弦杆二腹杆的三角锥,然后填入另外两根腹杆,逐步循环安装完第一单元的网架;
步骤D、网架第二单元起采用边继安装组装,从边跨开始首先将一球一上弦二腹杆的三角锥,以后为一球二上弦二腹杆的四角锥;将二斜腹杆支撑在下弦球上,在上方拉紧上弦球,使上弦球逐步靠近安装位置,填入上弦杆。
优选的,在步骤3中,在网架宽度方向,拼装机库门头网架和机库大门节点处理做法为:用型钢焊接,固定端通过两侧焊接球节点处的连接板分别与两侧钢球焊接连接,型钢下端开设圆孔,构成了整体大门的上吊梁系统。
优选的,在步骤4中,网架钢结构整体提升步骤设计为:(1)提升点布置,第一次屋盖网架提升时布置12个提升点,第二次提升共布置10个提升点;(2)上部提升架布设置,由于钢柱顶处砼柱截面比较小,在柱顶支架结构设置牛腿钢结构;(3)提升下吊点设置,对应柱顶支架油缸位置设置吊点球,作为钢绞线下锚装置,用临时撑杆连接吊点球和网架其他焊接球节点,所连焊接球节点由计算确定;(4)临时提升支架设置,由于大门上三层网架比大厅多一层,需要先将拼装好上两层网架拼装好后整体提升3m,再拼装剩余第三层杆件,提升时大门位置网架只有两层未形成整体,因提升时变形比较大,在大门位置需要增加两组临时提升点,提升点支架和大门地梁用化学锚栓连接。
综上,本发明提供一种机库钢结构拼装施工工艺,实现一次整体提升,拼装施工工作都可以在地面完成,减少工装脚手架用量,避免了高空作业,降低了工程的安全管理的难度。可以形成多点、多面流水作业,加快地面拼装进度,有利于工程安装精度控制,可有效解决同步控制整体提升,最大程度减少后合拢安装构件的数量,对屋盖钢结构提升上、下锚点位置以及加固施工,实现对大屋盖钢结构拼装与提升过程中安装精度的测控。
附图说明
图1是本发明的钢结构总体施工工艺流程示意图;
图2是本发明的预埋件整体埋设示意图;
图3是本发明的预埋件加固结构示意图;
图4是本发明的柱间支撑安装示意图;
图5是本发明的可调节钢胎支架结构示意图;
图6是本发明的胎架支撑分布示意图;
图7是本发明的下弦球安装示意图;
图8是本发明的连接下弦杆安装示意图;
图9是本发明的第一单元间的腹杆与上弦球安装示意图;
图10是本发明的第一单元间第二网格上弦杆及腹杆连接示意图;
图11是本发明的第一单元间安装完成示意图;
图12是本发明的第二单元间安装示意图一;
图13是本发明的第二单元间安装示意图二;
图14是本发明的拼装成较稳固基本单元;
图15是本发明的在地面完成网架拼装;
图16是本发明的门头网架和机库大门节点安装示意图;
图17是本发明的大门位置柱顶支架示意图;
图18是本发明的大厅位置柱顶支架示意图;
图19是本发明的大厅位置下吊点结构示意图;
图20是本发明的大门位置下吊点结构示意图;
图21是本发明的大门位置临时提升支架;
图22是本发明的大门位置第一次提升非提升点位置杆件安装示意图;
图23是本发明的提升点1和10下吊点安装示意图;
图24是本发明提升油缸的提升同步控制图系统图;
图25是本发明计算机同步控制提升油缸系统图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明。
如图1至图25所示:
本发明是一种机库钢结构拼装施工工艺,屋盖结构采用两层斜放四角锥钢网架,下弦支承,主要网格尺寸4.5×4.5m,高度4.85m,网架节点为焊接空心球节点。机库大门处屋盖采用三层斜放四角锥钢网架,网架下弦中心标高24m,网架大门下弦中心标高21m。
如图1所示:由于本次施工属于大跨度的网架施工,难度非常大,并且要确保工程安全、工程质量、保证施工进度,因此,机库屋盖网架施工方案的选择尤为重要。拼装施工采用安装方法:大厅网架和门头网架分别在地面拼装,最后一次将整个网架整体提升至设计标高的安装方法。
混凝土排架柱顶预埋件埋设:首先应测设好预埋件预埋位置控制线(基轴线或中心线)和底平面的标高线。
预埋件埋设前,先将每组的预埋件群与预埋板固定,通过刚性框架连接成整体,待土建单位将底板浇注完毕后,在预埋螺栓处钢筋绑扎之前将螺栓支架就位,并通过临时加固机构(脚手架钢管或钢筋)对支架进行定位,并支撑牢固,使其与轴线及标高相吻合,整个支架应在钢筋绑扎之前进行埋设,固定完后,土建再进行绑扎。
预埋件施工步骤:
(1)测量放线:首先根据原始轴线控制点及标高控制点对现场进行轴线和标高控制点的加密,然后根据控制线测放出的轴线再测放出每一个埋件的中心十字交叉线和至少两个标高控制点。
(2)如图2所示,预埋螺栓框架的制作:每一根钢柱预埋螺栓的框架全部在工厂进行加工制作,制作采用L80×50×6的角钢将预埋螺栓固定为一个整体。预埋螺栓的制作精度:预埋螺栓中到中的间距≯2㎜,预埋螺栓顶端的相对高差≯2㎜。
预埋螺栓的埋设:
具体如图3所示,在预埋件以下的柱混凝土浇灌完毕后,预埋件的埋设工作即可插入。并对预埋件进行初校。根据测放出的轴线,将预埋螺栓整体就位,首先找准埋件上边四根固定角钢的纵横向中心线(预先量定并刻画好),并使其与测量定位的基准线吻合;然后用水准仪测出埋件四个角上螺栓顶面的标,高度不够时在埋件下边四根固定角钢的四个角下用钢筋或者角钢抄平。埋设时要用直径不少于φ20的钢筋支撑在四周的模板或钢筋上以及支撑在混凝土上对预埋件进行定位固定。
预埋件初校完毕后,插入梁筋的绑扎工作。所有钢筋绑扎完毕,模板支护预埋件在浇灌前应再次复核,确认其位置及标高准确、固定牢靠后方可进入浇灌工序;砼浇灌前,螺纹上要涂黄油并包上油纸,外面再装上套管。
柱间支撑埋件预埋:柱间支撑预埋件埋设与柱顶埋件埋设类似,在混凝土排架柱钢筋施工时,预埋件埋设工作即可插入。
埋设时,要与土建钢筋、模板工段密切配合。在钢筋施工时,可将预埋铁固定在混凝土墙钢筋网上,在模板施工时,可精确校正埋板垂直度,在混凝土施工过程中,可不断调整,以保证预埋件埋设精度。
对于部分特殊埋件,为保证其埋设精度,可在混凝土墙浇注到其就位处再进行埋设。埋设时,可先在墙顶埋板找平,再将埋件放置在埋板上,利用垫铁等工具进行埋件的水平度校正。其垂直度可利用埋板上焊角钢限位来调整。
预埋质量控制
(1)钢柱基础预埋件的埋设精度,直接影响到钢柱的安装质量与进度,所以在钢柱吊装前,必须对已完成施工的预埋螺栓的轴线,标高及螺栓的伸出长度进行认真的核查,验收。对超过规范的不合格者,要提请监理和有关方会同解决。
(2)对弯曲变形的预埋件,要进行校正;螺纹要清理干净,对已损伤的螺牙要进行修复,并应将所有埋设好的螺栓予以保护。
(3)标高垫块的布设,应在靠近预埋件的柱底板加劲肋下面,砼浇灌前,垫块间以焊接固定。
(4)标高调整采用垫块组叠合,两次完成。首先以四组垫块均布钢柱底,此时,标高已初步调整;等钢柱就位后,视需要再次调整。待检测无误后,再加设其它垫块。
柱间支撑安装方法
如图4所示:柱间支撑在工厂加工成整榀运至现场。用25t汽车吊吊装就位。两侧与节点通过螺栓连接,中间与撑球焊接;由于柱间支撑过长,柱间支撑之间通过连接板连接,安装时先将中间连接板用临时支撑固定住,然后将每片柱间支撑分别进行吊装,一侧先与节点用普通螺栓临时连接,另一侧与焊接球先点焊,调整至设计标高后,用普通螺栓连接的一侧改用高强螺栓代替,点焊的一侧完全焊接。
本发明网架为平板网架,网格尺寸及矢高都较大,同时本工程工期紧,焊接点多,焊接变形控制难度大等特点、以及任务重,经过成本、工期、施工质量和安全的综合考虑,针对本网架跨度大、构件重,我公司将采取地面散装整体提升法。其操作流程为:放线→安装大厅下弦网格→安装大厅上弦网格→安装大门下弦网格→调整、紧固→提升、封边、就位→支座焊接与验收。
在现场中部地平面上拼装网架,把拼装胎架做好后,网架从中间向两侧逐网格延伸,先下弦、后上弦、在下弦。下弦球必须在其投影线上。安装下弦平面网架,用经纬仪、卷尺配合对好柱顶轴线、中心线,用水平仪对好标高,有误差应予修正。
安装第一跨间下弦球、杆,组成纵向平面网格。排好找平支撑点,保证下弦球的平等度,网架起拱时,应在临时支撑点上找出坡底。
其中下弦球的高度误差是此部分工作重点控制内容。
首先保证网架拼装地面的平整,再根据下弦球的相对标高,在地面设置水平支撑点,利用水平仪测量水平支撑点的标高,保证使其在同一标高,水平支撑点标高定位后,应相应做好标记,在此期间不得随意乱动此支撑点,另外,每日在施工前需用水平仪复核支撑点的标高,确保标高准确才能保证下弦球的平等度。
如图5所示:
拼装台做法:网架下弦中心水平标高统一在距离地面+0.80m位置,便于工人工作。拼装台由可调节钢胎支架组成。
拼装起拱:根据原设计网架最大挠度值设计网架起拱值,根据起拱值计算获得网架下弦球每一点处的起拱值,维修机库网架起拱值经计算为175mm。通过调节网架拼装支架下定位钢管的长度,来实现网架起拱。
网架下弦球每一点起拱值均不相同,精确测量每个下弦球拼装胎架的实际标高,确保网架的几何尺寸。支管加工一定要满足精度要求,误差控制在±1mm以内。
网架拼装
网架拼装先从中部沿跨度方向拼装,然后向两侧延伸拼装,先下弦后腹杆及中弦在上弦,拼装顺序如图6-15所示:
具体地面拼装步骤如下:(1)如图6-8所示:设置并抄平胎架支撑,胎架支撑安装下弦球。(2),如图9所示:安装第一单元间的腹杆与上弦球,一般是第一个锥为一球四腹杆的小单元,就位后与下弦球连接、固定;
(3)如图10-13所示,第二个锥起为先装一球一弦杆二腹杆的三角锥,然后填入另外两根腹杆,逐步循环安装完第一单元的网架;检查网架、网格尺寸,检查网架纵向尺寸与矢高。检查网架位置,如有出入,可以调整临时支点的位置和高低,以校准网架位置尺寸。
(4)如图14、15所示:网架第二单元起采用边继安装组装。从边跨开始首先将一球一上弦二腹杆的三角锥,以后为一球二上弦二腹杆的四角锥。将二斜腹杆支撑在下弦球上,在上方拉紧上弦球,使上弦球逐步靠近安装位置,填入上弦杆。
在地面进行网架拼装时,每拼装完一个单元网架需要进行一次测量,钢网架的安装过程中必须时刻测量和控制钢网架的拼装误差,一旦有某项指标超出控制范围的必须立即查明原因并进行纠正。
钢网架拼装完成后的允许偏差(单位:mm)
如图16所示:拼装机库门头网架时需注意门头网架和机库大门节点处理做法,其做法为用H250*250*9*14型钢焊接,固定端为两侧焊接球节点处的连接板分别与两侧钢球焊接连接。H下端开直径22圆孔,开孔位置为大门厂家提供。在钢网架87m宽度方向进行设置,构成了整体大门的上吊梁系统。机库大门就固定在这些杆件上。
钢结构整体提升方案:机库屋盖平面尺寸为90m×72m。屋盖结构采用两层斜放四角锥网架,三边支承、一边开敞,开敞边设大门。基本网格尺寸4.5×4.5m。网架节点为焊接空心球节点。
屋盖网架采用“地面拼装,整体提升”的施工方案,网架提升分两次提升到位,第一次提升3米安装大门下层桁架,第二次屋盖网架整体提升到位。提升到位后嵌补杆件,嵌补完成后逐一卸载。上部提升支架设置在原结构柱顶,下吊点结构为临时支撑与吊点球结构。
屋盖总重约570t,第一次提升共布置12个提升点,提升点1和10各布置2台100t油缸,其余每个吊点布置1台100t油缸,共计14台100t油缸。第二次提升共布置10个提升点,提升点1和10各布置4台100t油缸,其余每个吊点布置1台100t油缸,共计16台100t油缸。
提升点布置:
第一次屋盖网架提升时布置12个提升点,提升点1和10各布置2台100t油缸,其余每个吊点布置1台100t油缸,共计14台100t油缸。第二次提升共布置10个提升点,提升点1和10各布置4台100t油缸,其余每个吊点布置1台100t油缸,共计16台100t油缸。
本发明提升油缸的布置,共准备4台液压泵站,流量为80L/min。80L/min泵站为双泵、双比例阀和双路液压泵站,两路既能够独立使用,也能够合并使用。
油缸性能表
钢绞线性能表
上部提升架设计:由于柱顶处这些砼柱截面比较小,这些柱顶支架结构需要设置牛腿。如图17、18所示:大门位置柱顶与牛腿钢结构两者顶部安装提升支架,用于配合安装提升器,提升支架与提升器组成大门安装的提升系统。
如图19、20所示:提升下吊点设计:对应柱顶支架油缸位置设置吊点球,作为钢绞线下锚装置,用临时撑杆连接吊点球和网架其他焊接球节点,所连焊接球节点由计算确定。
如图所示21:临时提升支架设计:由于大门上三层网架比大厅多一层,所以需要先将拼装好上两层网架拼装好后整体提升3m,再拼装剩余第三层杆件,提升时大门位置网架只有两层未形成整体,因提升时变形比较大,所以大门位置需要增加两组临时提升点,提升点支架和大门地梁用化学锚栓连接。
网架提升主要步骤:
(1)安装所有柱顶支座,并安装提升支架和提升设备;
(2)在地面拼装网架结构,大门处先拼装第一层和第二层网架,安装下吊点结构;
(3)安装大门位置两组临时提升支架结构和提升设备;
(4)利用提升设备将拼装好的网架结构提升3米高;
(5)安装大门位置第三层网架。第三层网架安装顺序:先安装非提升点位置的杆件(先跨中再两侧),杆件安装好后临时搁置在地面上,再将大门位置两组柱顶和两组临时提升支架位置提升力转换到地面支撑点,提升力完成转换后拆除大门位置两组临时提升支架和两侧下吊点结构,最后安装剩余杆件和大门位置新的下吊点结构;
(6)利用12根柱顶提升设备将拼装好的所有网架结构提升到设计标高。
(7)嵌补柱顶支座周围杆件,卸载并拆除提升设备和支架。嵌补杆件顺序:先安装非提升点位置柱顶周围杆件(共12根立柱)。再安装大厅提升点位置8根立柱顶部周围杆件,8根立柱需要单根逐一卸载提升力并嵌补杆件,不可以多根和整体卸载提升力和嵌补杆件。最后安装大门提升点位置4根立柱顶部周围杆件。
大门位置第三层杆件安装步骤:
步骤一:第一次提升到位后安装非提升点位置杆件。
步骤二:如图22所示,将网架临时搁置在地面,跨中布8个临时搁置支撑点,支撑点杆件用D180×8,杆件长度根据现场放样确定,大门位置将安装好的杆件节点球临时搁置在地面。提升点1、10、11、12卸载完成后拆除吊点。
步骤三:如图23所示:安装大门位置剩余杆件和提升点1和10下吊点结构。
为实现提升吊点的确定,采用相应措施,如下:
(1)整体需提升的结构面积大,钢结构构造复杂,杆件刚度差异较大,合理布置提升吊点,确保提升施工安全和被提升构件应力和变形在规范允许范围内,是提升施工方案的重中之重。
应用计算机有限元计算分析软件,顺序模拟提升施工各工况,结合工程设计状况通过计算分析,使结构应力比在0.5以下,而确定了最佳提升吊点位置和提升吊点所需提升力。通过计算、分析、优化,最终确定第一次提升共布置12个提升吊点,第二次提升共布置10个提升吊点。
(2)提升结构面积大,提升高度高,安全性要求高,提升钢结构的平面尺寸为90m×72m,面积约6480m2,面积大。混凝土立柱高23.5m。
1)、多使用提升油缸,第一次在12个提升吊点上,共布置14台100吨提升油缸;第二次在10个提升吊点上,共布置16台100吨提升油缸。选用控制系统具有较强的控制能力,可以控制16台提升油缸和4台液压泵站的协调动作。
2)、安装柱间支撑,在提升前将混凝土立柱间支撑安装完成,增加立柱稳定性。
3)、适当提高安全系数,16台提升油缸总体提升能力为1600吨,提升油缸的整体安全储备系数为3.85,钢绞线的安全系数为9.02。
(3)同一提升平台上各点的载荷在提升过程中波动较大,在同一柱顶上,各吊点之间的距离近,结构刚度大,对位置同步控制极其敏感。只要位置误差稍有变化,各点的负载将重新分配而发生较大的波动,可能引起结构的不安全。
1)、采用位置同步与载荷分配相结合的控制策略,在计算机控制系统软件设计时,在每个柱顶各吊点之间采取负载分配同步控制策略,使提升结构在每个柱顶位置上各吊点的负载与理论计算基本一致。
2)、在每个提升吊点,选用高精度的压力传感器,测量精度在千分之五内。
3)、使用高精度的计算机控制系统。
(4)为实现同步控制要求精度高,在提升过程中,各吊点之间的同步误差要求控制在10mm内,同时,同一柱顶上各吊点的载荷要控制在与理论计算基本一致的范围内。
1)、采用位置同步控制策略。在计算机控制系统软件设计时,将12个柱顶提升吊点之间采取位置同步同步控制策略,同步误差控制在±5mm之内,使提升结构的位置保证同步。
2)、在测量钢结构位置时,使用20米长距离传感器,测量精度可达0.25mm。
3、提升液压系统选用同步调节精度高的进口比例阀进行提升速度的控制。
(5)在空中悬停时间长,钢结构提升3m后,需要在空中悬停三天左右安装大门第三层钢结构。钢结构提升到位后,需要在空中悬停一周左右嵌补杆件。
1)、机械锁定。将负载转换到下锚上,提升油缸进入安全行程,锁定上锚。另外在提升油缸下部增设了安全锚,确保安全。
2)、防风措施。结构悬停期间立柱与网架之间安装木楔,防止因风载产生晃动。
3)、悬停期间所有施工电焊机双线到位,防止电弧损伤提升钢绞线。
(6)钢结构在提升过程中与立柱间距近
钢结构在提升过程中,其立柱与下吊点节点球之间的平均间距仅5cm;要求提升设备的安装需保证较高的定位精度。采取先依据柱顶吊点实际位置安装提升平台提升油缸,后根据提升平台实际位置向下投点定位提升下吊点节点球位置,确保提升地锚锚盘和提升油缸安装时的定位准确,二者的垂线误差控制在5mm范围内。
控制整体提升速度,避免提升结构晃动防撞击立柱。又特别布置安装了提升导向装置作为辅助措施,确保提升顺利。
计算机控制液压同步提升系统:由钢绞线及提升油缸集群(承重部件)、液压泵站(驱动部件)、传感检测及计算机控制(控制部件)和远程监视系统等几个部分组成。
钢绞线及提升油缸是系统的承重部件,用来承受提升构件的重量。用户可以根据提升重量(提升载荷)的大小来配置提升油缸的数量,每个提升吊点中油缸可以并联使用。
钢绞线采用高强度低松弛预应力钢绞线,公称直径为15.24mm,抗拉强度为1860N/mm2,破断拉力为260.7KN,伸长率在1%时的最小载荷221.5KN,每米重量为1.1Kg。钢绞线符合国际标准ASTM A416-87a,其抗拉强度、几何尺寸和表面质量都得到严格保证。采用先进的设计方法(数字技术与有限元分析技术)和严格的质量控制措施,来确保提升油缸的绝对安全。
提升油缸为穿芯式结构,生产过程严格按照ISO9000质量标准进行质量控制。每台提升油缸均在厂内进行严格的试验,试验主要包括:功能性试验和耐久性试验。在国外工程中,提升油缸通过了美国和德国严格的试验标准。
提升油缸的特点如下:
1)密封件采用德国技术,有效保证提升油缸的密封性能,从而提高提升油缸的工作可靠性;
2)采取模块化设计,一旦使用过程中出现故障,能够随时更换,确保工程的顺利进行;
3)在提升油缸中安装压力速度控制阀,确保带载下降时油缸平稳安全;
4)提升油缸还可组合使用,使用2台提升油缸进行组合,形成1台连续提升油缸。
液压泵站是提升系统的动力驱动部分,在液压系统中采用比例同步技术,这样可以有效地提高整个系统的同步调节性能。
提升同步控制如图24所示,计算机同步控制系统如图25所示;
同步提升控制原理:主控计算机除了控制所有提升油缸的统一动作之外,还必须保证各个提升吊点的位置同步。在提升体系中,设定主令提升吊点,其它提升吊点均以主令吊点的位置作为参考来进行调节,因而,都是跟随提升吊点。
主令提升吊点决定整个提升系统的提升速度,操作人员可以根据泵站的流量分配和其它因素来设定提升速度。根据现有的提升系统设计,最大提升速度不大于10米/小时。主令提升速度的设定是通过比例液压系统中的比例阀来实现的。
在提升系统中,每个提升吊点下面均布置一台距离传感器,这样,在提升过程中这些距离传感器可以随时测量当前的构件高度,并通过现场实时网络传送给主控计算机。每个跟随提升吊点与主令提升吊点的跟随情况可以用距离传感器测量的高度差反映出来。主控计算机可以根据跟随提升吊点当前的高度差,依照一定的控制算法,来决定相应比例阀的控制量大小,从而,实现每一跟随提升吊点与主令提升吊点的位置同步。
为了提高构件的安全性,在每个提升吊点都布置了油压传感器,主控计算机可以通过现场实时网络监测每个提升吊点的载荷变化情况。如果提升吊点的载荷有异常的突变,则计算机会自动停机,并报警示意。
提升油缸数量确定之后,每台提升油缸上安装一套位置传感器,传感器可以反映主油缸的位置情况、上下锚具的松紧情况。通过现场实时网络,主控计算机可以获取所有提升油缸的当前状态。根据提升油缸的当前状态,主控计算机综合用户的控制要求(例如,手动、顺控、自动)可以决定提升油缸的下一步动作。计算机控制系统传感器的布置:
压力传感器:在每个提升吊点的一组油缸中,选择一个油缸安装压力传感器;压力传感器安装在油缸的大腔侧,由于同一提升吊点的所有油缸的进油口并联压力相同,所以一个油缸的压力就代表同一提升吊点的压力。
2)锚具及油缸智能传感器:在每个油缸的上下锚具油缸上各安装1只锚具传感器,在主缸上安装1只油缸位置传感器。
3)将各种传感器同各自的通讯模块连接。
现场实时网络控制系统的连接:
1)地面布置1台计算机控制柜,从计算机控制柜引出比例阀通讯线、电磁阀通讯线、油缸信号通讯线、工作电源线。
2)通过比例阀通讯线、电磁阀通讯线将所有泵站联网。
3)通过油缸信号通讯线将所有油缸信号通讯模块联网。
4)通过电源线将所有的模块电源线连接。
5)当完成传感器的安装和现场实时网络控制系统的连接后,计算机控制系统的布置就完成。
根据提升结构的不同要求,控制系统能够实施不同的控制模式:在本发明中,根据结构的特点,将准备两套控制模式:位置同步控制模式和位置同步与载荷分配相结合控制模式,以控网架屋盖及门梁桁架的同步,还控制相关吊点之间载荷的分配。
检测手段先进:本控制系统配备多种先进的传感器,以检测提升过程中的系统状况。在每个提升吊点各布置1台20米长距离长距离传感器和1只油压传感器,每台提升油缸布置1台油缸行程传感器和2套锚具传感器。传感器规格与数量见下表。
锚具状态传感器:检测提升油缸的锚具状态(锚具“松”或锚具“紧”),通过现场总线将锚具状态信号传递给主控计算机。
油压传感器:测量提升油缸的工作压力,反映提升油缸的提升或下降负载;采用的油压传感器为德国进口,测量精度为千分之五。
油缸行程传感器:用于实时测量提升油缸在0~250mm内的行程,测量误差0.25mm;
本传感器主要元件日本进口:20米长距离传感器:用于实时测量提升结构的空间位置,测量范围为20米,测量误差为0.25mm;本传感器主要元件德国进口。
报警保护与显示功能:在控制软件中,设置载荷和位置超差报警、自动停机等功能,确保提升的安全;同时,对载荷、位置等重要参数进行显示,便于操作与监控。
本发明中的实施例仅用于对本发明进行说明,并不构成对权利要求范围的限制,本领域内技术人员可以想到的其他实质上等同的替代,均在本发明保护范围内。

Claims (6)

1.一种机库钢结构拼装施工工艺,其特征在于,该机库钢结构拼装施工工艺具体包括以下步骤:
步骤1:预埋件埋设,预埋件埋设包括混凝土排架柱顶预埋件埋设、预埋螺栓的埋设和柱间支撑埋件预埋;
步骤2:柱间支撑安装,柱间支撑与其两侧的混凝土立柱上节点通过螺栓连接,中间与撑球焊接;由于柱间支撑过长,柱间支撑之间通过连接板连接,安装时先将中间连接板用临时支撑固定住,然后将每片柱间支撑分别进行吊装,一侧先与节点用普通螺栓临时连接,另一侧与焊接球先点焊,调整至设计标高后,用普通螺栓连接的一侧改用高强螺栓代替,点焊的一侧完全焊接。
步骤3:网架拼装施工,在现场中部地平面上拼装网架,把拼装胎架做好后,网架从中间向两侧逐网格延伸,先下弦架、后上弦架、在下弦架,下弦球必须在其投影线上;
安装第一跨间下弦球、杆,组成纵向平面网格,排好找平支撑点,保证下弦球的平等度,网架起拱时,应在临时支撑点上找出坡底;
在保证网架拼装地面的平整前提,再根据下弦球的相对标高,在地面设置水平支撑点,利用水平仪测量水平支撑点的标高,保证使其在同一标高,水平支撑点标高定位后,应相应做好标记,在此期间不得随意乱动此支撑点,另外,每日在施工前需用水平仪复核支撑点的标高,确保标高准确才能保证下弦球的平等度;
步骤4:网架钢结构整体提升,网架提升分两次提升到位,第一次提升3米安装大门下层桁架,第二次屋盖网架整体提升到位;提升到位后嵌补杆件,嵌补完成后逐一卸载;上部提升支架设置在原结构柱顶,下吊点结构为临时支撑与吊点球结构。
2.根据权利要求1所述的一种机库钢结构拼装施工工艺,其特征在于,在步骤1中,混凝土排架柱顶预埋件埋设方法为:首先应测设好预埋件预埋位置控制线和底平面的标高线;预埋件埋设前,先将每组的预埋件群与预埋板固定,通过刚性框架连接成整体,待土建单位将底板浇注完毕后,在预埋螺栓处钢筋绑扎之前将螺栓支架就位,并通过临时加固机构对支架进行定位,并支撑牢固,使其与轴线及标高相吻合,整个支架应在钢筋绑扎之前进行埋设,固定完后,土建再进行绑扎;
预埋螺栓的埋设方法为:在预埋件以下的柱混凝土浇灌完毕后,预埋件的埋设工作即可插入。并对预埋件进行初校。根据测放出的轴线,将预埋螺栓整体就位,首先找准埋件上边四根固定角钢的纵横向中心线(预先量定并刻画好),并使其与测量定位的基准线吻合;然后用水准仪测出埋件四个角上螺栓顶面的标,高度不够时在埋件下边四根固定角钢的四个角下用钢筋或者角钢抄平;
柱间支撑预埋件埋设方法为:在混凝土排架柱钢筋施工时,预埋件埋设工作即可插入;埋设时,要与土建钢筋、模板工段密切配合。在钢筋施工时,可将预埋铁固定在混凝土墙钢筋网上,在模板施工时,可精确校正埋板垂直度,在混凝土施工过程中,可不断调整,以保证预埋件埋设精度。
3.根据权利要求1所述的一种机库钢结构拼装施工工艺,其特征在于,在步骤3中网架拼装台由可调节钢胎支架组成;
拼装起拱根据原设计网架最大挠度值设计网架起拱值,根据起拱值计算获得网架下弦球每一点处的起拱值,通过调节网架拼装支架下定位钢管的长度,来实现网架起拱;
网架下弦球每一点起拱值均不相同,需要精确测量每个下弦球拼装胎架的实际标高,确保网架的几何尺寸;支管加工精度要求误差控制在±1mm以内。
4.根据权利要求1所述的一种机库钢结构拼装施工工艺,其特征在于,在步骤3中网架拼装方法为:步骤A、设置并抄平胎架支撑,在胎架支撑顶部安装下弦球,下弦球之间通过下弦杆连接;
步骤B、下弦杆围成每两个矩形为一个单元间,在第一单元间的安装腹杆与上弦球,第一个锥为一球四腹杆的小单元,就位后与下弦球连接、固定;
步骤C、第二个锥起为先装一球一弦杆二腹杆的三角锥,然后填入另外两根腹杆,逐步循环安装完第一单元的网架;
步骤D、网架第二单元起采用边继安装组装,从边跨开始首先将一球一上弦二腹杆的三角锥,以后为一球二上弦二腹杆的四角锥;将二斜腹杆支撑在下弦球上,在上方拉紧上弦球,使上弦球逐步靠近安装位置,填入上弦杆。
5.根据权利要求1所述的一种机库钢结构拼装施工工艺,其特征在于,在步骤3中,在网架宽度方向,拼装机库门头网架和机库大门节点处理做法为:用型钢焊接,固定端通过两侧焊接球节点处的连接板分别与两侧钢球焊接连接,型钢下端开设圆孔,构成了整体大门的上吊梁系统。
6.根据权利要求1所述的一种机库钢结构拼装施工工艺,其特征在于,在步骤4中,网架钢结构整体提升步骤设计为:(1)提升点布置,第一次屋盖网架提升时布置12个提升点,第二次提升共布置10个提升点;(2)上部提升架布设置,由于钢柱顶处砼柱截面比较小,在柱顶支架结构设置牛腿钢结构;(3)提升下吊点设置,对应柱顶支架油缸位置设置吊点球,作为钢绞线下锚装置,用临时撑杆连接吊点球和网架其他焊接球节点,所连焊接球节点由计算确定;(4)临时提升支架设置,由于大门上三层网架比大厅多一层,需要先将拼装好上两层网架拼装好后整体提升3m,再拼装剩余第三层杆件,提升时大门位置网架只有两层未形成整体,因提升时变形比较大,在大门位置需要增加两组临时提升点,提升点支架和大门地梁用化学锚栓连接。
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