CN117090401A - 一种高空大悬挑结构分片吊装与空中嵌补结合施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种高空大悬挑结构分片吊装与空中嵌补结合施工方法，包括施工准备及构件分段分节编号、拼装胎架安装、单元地面拼装、根据MIDAS分析结果布置应变计、单元分块安装、分片单元校正焊接、卷扬机安装内部构件、监测复核安装单元下挠变形、焊接安装单元间的立柱等步骤。本发明具有工期短、节约成本、安全可靠等优点。
Description
技术领域
本发明涉及悬挑结构吊装技术领域，具体是一种高空大悬挑结构分片吊装与空中嵌补结合施工方法。
背景技术
随着建筑技术的发展，高层建筑设计结构形式更加多样化，外立面造型更加复杂化，使得高层建筑悬挑结构日益增多，这些新颖的建筑造型给人一种视觉冲击感，拓展了使用空间，但同时给建筑结构施工制造了很多难题，尤其在工期紧、任务重带有悬挑结构的超高层钢结构施工中。
高层钢结构悬挑结构常规使用塔吊空中散拼拼装焊接，安装焊接完成后再松钩，需占用大量的塔吊吊装时间，对工期有较大影响，同时增加了高空作业安全隐患，此外由于荷载逐渐累积，会导致下部悬挑结构变形较大，不利于控制安装精度。
发明内容
针对上述现有技术，本发明提出一种高空大悬挑结构分片吊装与空中嵌补结合施工方法，能够解决高层钢结构悬挑结构空中散拼拼装焊接对工期、安全和质量的不利影响，具有降低设计费用、减少安全隐患、工期短、节约成本、安全可靠、可操作性强、安装精度高等优点。
本发明提供的一种高空大悬挑结构分片吊装与空中嵌补结合施工方法，包括下述步骤：
S1、施工准备及构件分段分节编号：根据钢结构深化施工图纸，对悬挑区域进行构件分段分节编号；
S2、拼装胎架安装：竖向分块地面拼装时采用截面不小于H500*200*10*14作为拼装的胎架，胎架设置时先根据坐标转化后的X、Y投影点铺设型钢水平胎架，铺设好后，进行放X、Y的投影线、放标高线、检验线及支点位置，然后安放胎架直杆，根据支点处的标高设置胎架模板；
S3、单元地面拼装：用吊机将已对接好的弦杆按其安装定位位置放置在胎架上，固定定位块，确定钢梁相对位置时，加放焊接收缩余量，每个接头加放1～1.5mm，随后在胎架上对钢梁的各节点的位置进行定位划线，在胎架上根据已划好的定位线装配钢柱，并定位焊；
S4、根据MIDAS分析结果布置应变计：运用有限元软件MIDAS，分工况建模并加载运算，模拟出整个施工阶段不同状态下各分片单元的结构应力和端部位移，根据设计图纸和现场实际，建立有限元模型；
S5、单元分块安装：根据单元编号按次序用塔吊吊装竖向分块单元，就位后用钢丝绳与主体结构固定，然后用手拉葫芦进行校正调整，保证竖向分块的安装精度，经校准和检查无误，再按设计要求进行焊接；
钢梁上部设置分块就位卡板，同时分块安装后，在分块端部设置钢丝绳与已安装主体结构钢柱固定，分块钢梁上翼缘设置立杆式安全绳，立杆采用夹具与钢梁固定，操作人员系好安全带，将安全带挂在钢丝绳上，进行摘钩作业，现场钢柱与钢梁焊接，采用高空吊篮进行施工；竖向分块安装就位后，为保证竖向分块平面外刚度，将分块之间水平钢梁安装到位，形成一个稳定的框架体系；下部悬挑桁架层安装完成后，安装上部分块，上部分块安装前，将下部构件全部焊接完成；
第二层竖向分块安装后，分块和主体钢柱进行焊接，然后使用塔吊安装封边钢梁，再将内部嵌补横梁使用卷扬机安装，与主楼区域相接的悬挑分块安装完成6层后，安装悬挑外侧分块；
悬挑外侧竖向分块安装完成后，安装内部嵌补横梁；
按照上述安装顺序，依次安装上部悬挑构件，每层悬挑分块整体安装完，及时安装钢筋桁架楼承板，使水平楼层封闭，每三层悬挑钢框架施工结束后，进行楼承板混凝土浇筑；
S6、分片单元校正焊接：竖向分片单元在地面拼装完成后，在分片单元对接口区域设置安装码板，使用塔吊进行安装，初步就位后，安装与钢柱牛腿之间的安装螺栓，在分片端部设置缆风绳进行微调，然后使用全站仪复测分块位置，检测无误后将上部钢梁安装码板和下部钢柱安装码板进行固定，然后焊接相关构件焊缝；
S7、卷扬机安装内部构件：在钢梁安装时，上部钢梁使用塔吊直接安装就位，钢梁焊接完成后，在梁中位置设置一个滑轮，滑轮位于下部钢梁重心正上方；用同种方法，安装剩余水平钢梁和楼梯横梁；将悬挑区域楼梯梯段倒运至楼层内部，顶部楼梯使用塔吊安装就位；在已安装钢梯底部设置一个下吊点，卷扬机钢丝绳通过滑轮转向，直接提升下部梯段，调整角度，安装就位；
S8、监测复核安装单元下挠变形：利用传感器固有转换公式和事先攻关并完成校核的公式，将传感器的频率数值转换为杆件的应变单位，再转换成垂直于杆件方向的端部挠度，从而掌握构件端部变形情况；
S9、焊接安装单元间的立柱：当监测结果显示安装单元下挠已稳定，不再产生较大变形后，对安装单元间预留的立柱焊缝进行焊接。
优选地，S3中，对接头定位焊时，不得少于4点。
优选地，S3中，焊接时，为保证焊接质量，搭设焊工操作平台，并做好防风防雨等防护措施。
相对于现有技术，本发明的有益效果为：
1、本发明提供一种高空大悬挑结构分片吊装与空中嵌补结合施工方法，用于解决当前常规高层钢结构悬挑结构空中散拼拼装焊接施工的技术问题。通过有限元分析软件MIDAS分工况建模分析各分片单元的结构应力和端部位移，验证分块结构设计的可靠性，同时在施工过程中，对最大悬挑端端部位移进行数据监测，对比分析模拟值与实测值，指导设计及现场施工，具有降低设计费用、减少安全隐患等优点。通过合理的分块分解，在悬挑分块与悬挑分块间的立柱预留下挠变形空间，避免上部结构荷载累积传递至下部结构，导致其变形较大，待稳定后补焊单元间的立柱，形成完整的悬挑框架体系，具有可操作性强、安装精度高等优点。此外，利用汽车吊拼装好分块的结构单元，随后用塔吊整体分片吊装，而框架内部小截面型钢构件利用卷扬机嵌补安装，大大减少了悬挑施工占用塔吊的时间，减少高空焊接作业安全隐患，具有工期短、节约成本、安全可靠等优点。
2、由于悬挑构件和楼梯间涉及构件数量较多，安装难度大，为减少悬挑施工占用塔吊时间，本发明现场竖向构件分块拼装后使用塔吊安装形成一个稳定的结构体系；然后主框架内部嵌补构件和楼梯等附属结构，使用卷扬机进行施工。悬挑分块按照塔吊性能进行分块形成单元框架，在地面进行预拼装，减少塔吊吊次，缩短工期。
附图说明
图1是本发明实施例的流程示意图；
图2-12是本发明实施例的施工示意图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。
本发明提供的一种高空大悬挑结构分片吊装与空中嵌补结合施工方法，如图1所示，包括下述步骤：
S1、施工准备及构件分段分节编号：根据设计图纸，理解设计意图和深度，核对材料构件用量，对构件的规格、型号、材质等进行复核，确保满足设计和规范要求；编制完善的施工方案和技术交底；根据钢结构深化施工图纸，对悬挑区域进行构件分段分节编号；
S2、拼装胎架安装：竖向分块地面拼装时采用截面不小于H500*200*10*14作为拼装的胎架，材质为Q235B，拼装胎架的设置如图2所示，胎架设置时先根据坐标转化后的X、Y投影点铺设型钢水平胎架，铺设好后，进行放X、Y的投影线、放标高线、检验线及支点位置，然后安放胎架直杆(钢柱和钢梁截面高度不同，可使用码板支撑)，根据支点处的标高设置胎架模板，胎架设置与相应的分块外形尺寸相符，另外胎架高度最低处能满足全位置焊接所需的高度，胎架搭设后不得有明显的晃动状；
S3、单元地面拼装：用吊机将已对接好的弦杆按其安装定位位置放置在胎架上，固定定位块，再次用经纬仪、水平仪等仪器对桁架上的控制点进行测量，对有偏差的点通过调整调整块来确保构件位置的正确，确定钢梁相对位置时，加放焊接收缩余量，结合结构的实际情况，每个接头加放1～1.5mm，随后在胎架上对钢梁的各节点的位置进行定位划线，在胎架上根据已划好的定位线装配钢柱，并定位焊，对接头定位焊时，不得少于4点，钢梁及钢柱定位安装如图3和图4所示；杆件全部定位好后，测量检测外形尺寸，合格后进行焊接，焊接时，为保证焊接质量，搭设焊工操作平台，并做好防风防雨等防护措施；
S4、根据MIDAS分析结果布置应变计：运用有限元软件MIDAS，分工况建模并加载运算，模拟出整个施工阶段不同状态下各分片单元的结构应力和端部位移，根据设计图纸和现场实际，建立有限元模型；对悬挑钢结构承载力进行复核时，取变形组合为cLCB1＝1.0D+1.0L，承载力组合为cLCB2＝1.2D+1.4L，其中D为悬挑钢结构自重，L为活荷载(综合考虑简化为作用点荷载)，取最不利受力位置计算；在各向荷载作用下，悬挑最大变形8.21mm，小于L/400＝7260/400＝18.15，悬挑最大应力29.32N/mm2<345N/mm2，符合钢结构设计规范要求；
S5、单元分块安装：根据单元编号按次序用塔吊吊装竖向分块单元，就位后用钢丝绳与主体结构固定，然后用手拉葫芦进行校正调整，保证竖向分块的安装精度，经校准和检查无误，再按设计要求进行焊接；待检查分片单元满足设计要求，所有焊缝仔细检查满足要求后，方可将该分片单元与塔吊钢丝绳脱离，施工过程中分块的临时固定非常重要，可方便吊装时分块就位和校正，减小校正时间，保证分块的稳定性；
钢梁上部设置分块就位卡板，方便分块直接安装就位，同时分块安装后，防止分块端部下挠，在分块端部设置钢丝绳与已安装主体结构钢柱固定，分块钢梁上翼缘设置立杆式安全绳(φ12)，立杆采用夹具与钢梁固定，避免焊接，破坏母材，安全绳采用花篮螺栓调节松弛度，操作人员系好安全带，将安全带挂在钢丝绳上，进行摘钩作业，现场钢柱与钢梁焊接，采用高空吊篮进行施工；竖向分块安装就位后，为保证竖向分块平面外刚度，将分块之间水平钢梁安装到位，形成一个稳定的框架体系，如图5所示；下部悬挑桁架层安装完成后，安装上部分块，上部分块安装前，将下部构件全部焊接完成，如图6所示；
第二层竖向分块安装后，分块和主体钢柱进行焊接，然后使用塔吊安装封边钢梁，再将内部嵌补横梁使用卷扬机安装，与主楼区域相接的悬挑分块安装完成6层后，安装悬挑外侧分块，如图7所示；
悬挑外侧竖向分块安装完成后，安装内部嵌补横梁；
按照上述安装顺序，依次安装上部悬挑构件，每层悬挑分块整体安装完，及时安装钢筋桁架楼承板，使水平楼层封闭，每三层悬挑钢框架施工结束后，进行楼承板混凝土浇筑；
S6、分片单元校正焊接：竖向分片单元在地面拼装完成后，在分片单元对接口区域设置安装码板，使用塔吊进行安装，初步就位后，安装与钢柱牛腿之间的安装螺栓，在分片端部设置缆风绳进行微调，然后使用全站仪复测分块位置，检测无误后将上部钢梁安装码板和下部钢柱安装码板进行固定，然后焊接相关构件焊缝；
S7、卷扬机安装内部构件：每次卷扬机用塔吊倒运就位后，卷扬机与主体已安装钢柱进行可靠固定，现场采用钢框架环抱钢柱，并与卷扬机底座焊接固定；为避免卷扬机钢丝绳与已安装主体结构相碰，在主体结构上设置钢丝绳转向节点，钢丝绳转向节点与主体可靠连接，并设置手拉葫芦，对卷扬机钢丝绳的空中姿态进行调整，现场施工使用的转向滑轮，必须为正规厂家产品，保证滑轮质量(可适当调大滑轮规格，保证施工安全)；在钢梁安装时，上部钢梁使用塔吊直接安装就位，钢梁焊接完成后，在梁中位置设置一个滑轮，滑轮位于下部钢梁重心正上方，如图8所示；用同种方法，安装剩余水平钢梁和楼梯横梁；将悬挑区域楼梯梯段倒运至楼层内部，顶部楼梯使用塔吊安装就位；在已安装钢梯底部设置一个下吊点，卷扬机钢丝绳通过滑轮转向，直接提升下部梯段，调整角度，安装就位，如图9所示；
S8、监测复核安装单元下挠变形：传感器可以传回时时数据，利用传感器固有转换公式和事先攻关并完成校核的公式，将传感器的频率数值转换为杆件的应变单位，再转换成垂直于杆件方向的端部挠度，从而掌握构件端部变形情况；
应变计选用AIOT-CCP-ZXS-CGQ-YB-03振弦式表面式应变计(标准型)，应变计率定系数：K＝3.978，率定使用AIOT-CCP-ZXS-CJY-SC-01型读数仪400-1200档，计算公式：
ε(微应变)＝K(fi 2-fo 2)/1000
得到测量区域内的应变值。
式中K：仪器标准系数，fo：初始读数，fi：当前读数，单位Hz；仪器的温度系数及温度因数修正：此款应变计若安装在钢结构上通长不需要修正，因为传感器的钢弦与钢结构具有相同的温度膨胀系数，故可不予修正，在悬挑结构施工的过程中，对最大悬挑端端部每天至少两次的数据收集，对采集到的数据利用公式转换得到端部竖向位移变化情况如图10-12所示，从图中可以看出，实测值最大端部位移与模拟值最大端部位移吻合较好，说明该有限元模型对工程实际具有一定的指导性；
S9、焊接安装单元间的立柱：当监测结果显示安装单元下挠已稳定，不再产生较大变形后，对安装单元间预留的立柱焊缝进行焊接。
以上仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构，直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理在本发明的专利保护范围之内。
Claims (3)
1.一种高空大悬挑结构分片吊装与空中嵌补结合施工方法，其特征在于，包括下述步骤：
S1、施工准备及构件分段分节编号：根据钢结构深化施工图纸，对悬挑区域进行构件分段分节编号；
S2、拼装胎架安装：竖向分块地面拼装时采用截面不小于H500*200*10*14作为拼装的胎架，胎架设置时先根据坐标转化后的X、Y投影点铺设型钢水平胎架，铺设好后，进行放X、Y的投影线、放标高线、检验线及支点位置，然后安放胎架直杆，根据支点处的标高设置胎架模板；
S3、单元地面拼装：用吊机将已对接好的弦杆按其安装定位位置放置在胎架上，固定定位块，确定钢梁相对位置时，加放焊接收缩余量，每个接头加放1～1.5mm，随后在胎架上对钢梁的各节点的位置进行定位划线，在胎架上根据已划好的定位线装配钢柱，并定位焊；
S4、根据MIDAS分析结果布置应变计：运用有限元软件MIDAS，分工况建模并加载运算，模拟出整个施工阶段不同状态下各分片单元的结构应力和端部位移，根据设计图纸和现场实际，建立有限元模型；
S5、单元分块安装：根据单元编号按次序用塔吊吊装竖向分块单元，就位后用钢丝绳与主体结构固定，然后用手拉葫芦进行校正调整，保证竖向分块的安装精度，经校准和检查无误，再按设计要求进行焊接；
钢梁上部设置分块就位卡板，同时分块安装后，在分块端部设置钢丝绳与已安装主体结构钢柱固定，分块钢梁上翼缘设置立杆式安全绳，立杆采用夹具与钢梁固定，操作人员系好安全带，将安全带挂在钢丝绳上，进行摘钩作业，现场钢柱与钢梁焊接，采用高空吊篮进行施工；竖向分块安装就位后，为保证竖向分块平面外刚度，将分块之间水平钢梁安装到位，形成一个稳定的框架体系；下部悬挑桁架层安装完成后，安装上部分块，上部分块安装前，将下部构件全部焊接完成；
第二层竖向分块安装后，分块和主体钢柱进行焊接，然后使用塔吊安装封边钢梁，再将内部嵌补横梁使用卷扬机安装，与主楼区域相接的悬挑分块安装完成6层后，安装悬挑外侧分块；
悬挑外侧竖向分块安装完成后，安装内部嵌补横梁；
按照上述安装顺序，依次安装上部悬挑构件，每层悬挑分块整体安装完，及时安装钢筋桁架楼承板，使水平楼层封闭，每三层悬挑钢框架施工结束后，进行楼承板混凝土浇筑；
S6、分片单元校正焊接：竖向分片单元在地面拼装完成后，在分片单元对接口区域设置安装码板，使用塔吊进行安装，初步就位后，安装与钢柱牛腿之间的安装螺栓，在分片端部设置缆风绳进行微调，然后使用全站仪复测分块位置，检测无误后将上部钢梁安装码板和下部钢柱安装码板进行固定，然后焊接相关构件焊缝；
S7、卷扬机安装内部构件：在钢梁安装时，上部钢梁使用塔吊直接安装就位，钢梁焊接完成后，在梁中位置设置一个滑轮，滑轮位于下部钢梁重心正上方；用同种方法，安装剩余水平钢梁和楼梯横梁；将悬挑区域楼梯梯段倒运至楼层内部，顶部楼梯使用塔吊安装就位；在已安装钢梯底部设置一个下吊点，卷扬机钢丝绳通过滑轮转向，直接提升下部梯段，调整角度，安装就位；
S8、监测复核安装单元下挠变形：利用传感器固有转换公式和事先攻关并完成校核的公式，将传感器的频率数值转换为杆件的应变单位，再转换成垂直于杆件方向的端部挠度，从而掌握构件端部变形情况；
S9、焊接安装单元间的立柱：当监测结果显示安装单元下挠已稳定，不再产生较大变形后，对安装单元间预留的立柱焊缝进行焊接。
2.如权利要求1所述的高空大悬挑结构分片吊装与空中嵌补结合施工方法，其特征在于，S3中，对接头定位焊时，不得少于4点。
3.如权利要求1或2所述的高空大悬挑结构分片吊装与空中嵌补结合施工方法，其特征在于，S3中，焊接时，为保证焊接质量，搭设焊工操作平台，并做好防风防雨等防护措施。
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Legal Events
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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