鋼結構技術(shù)論文
中國建筑金屬結構協(xié)會(huì )
建筑鋼結構分會(huì )主辦
中國建筑金屬結構協(xié)會(huì )
建筑鋼結構分會(huì )主辦
摘要：文章主要介紹江蘇省泰州博物館懸挑鋼桁架梁的安裝施工工藝，重點(diǎn)在于大跨度桁架懸挑結構借助臨時(shí)支撐胎架的定位和卸載，保證施工安裝精度和現場(chǎng)焊接的變形控制。
關(guān)鍵詞：懸挑大 臨時(shí)支撐胎架 卸載
1、工程概況
泰州博物館位于江蘇泰州市文化中心，東臨鼓樓南路，南臨圖書(shū)館，西臨藝術(shù)廣場(chǎng)，北臨規劃展覽館，詳見(jiàn)圖1。建筑面積22251平方米；結構層次分為：地下一層和地上四層的框剪結構；主體鋼結構件約為1110噸，鋼柱為十字柱和H型柱總體重量約321噸，鋼桁架及鋼梁約789噸；東側懸挑主桁架共4榀，最大桁架懸挑長(cháng)度18米，西側懸挑主桁架共5榀，每榀桁架長(cháng)約18米；屋面采光頂主桁架7榀，每榀長(cháng)度約為13.5米。此工程由中國建筑北京設計研究院設計，主體結構為型鋼混凝土結構，基礎頂到二層結構有17根鋼柱，在二層以增加鋼柱數量達到25根。西側四層至屋面有兩層懸挑桁架中心高度為6.95米，桁架懸挑長(cháng)度為18米。東側二層開(kāi)始有三層外懸挑桁架，三層桁架高度為13.8米，最大懸挑長(cháng)度為18米。鋼柱構件單重比較重，最大截面鋼柱每米重量約為800kg，懸挑鋼梁截面比較大最大規格為H1150*570*34*34，每米重量約為593kg/m。
圖1 泰州博物館效果圖
2、工程重點(diǎn)及難點(diǎn)分析
（1）本工程重點(diǎn)鋼構件制作精度要求比較高，焊接量比較大，焊縫等級要求比較高，節點(diǎn)位置比復雜，組裝比較困難。
（2）鋼柱及懸挑鋼梁截面積比重比較大，單根構件重量比較大，現場(chǎng)塔吊不能滿(mǎn)足吊裝要求，必須采用大型吊裝機械進(jìn)行場(chǎng)施工，由于現場(chǎng)周?chē)ㄖ瑫r(shí)施工，施工道路受限，構件及吊裝機械不能直接運到施工區域，必須進(jìn)行回填滿(mǎn)足構件運輸及吊裝要求。
（3）東、西兩側懸挑跨度比較大，最大懸挑長(cháng)度18米，單榀桁架重量比較大，最大單榀桁架重量約為38T，單榀桁吊裝比較困難，必須合理分段進(jìn)行吊裝，安裝精度要求比較高，懸挑桁架下?lián)隙瓤刂票容^困難。
（4）四層以上鋼梁型號規格比較大，現場(chǎng)塔吊不能滿(mǎn)足吊裝要求，必須進(jìn)行利用自制吊裝安裝，安裝難度比較大。
（5）本工程與土建單位交叉作業(yè)同時(shí)進(jìn)行，安裝工藝及工序比較復雜，必須混凝土強度達到一定等級要求時(shí)，我鋼構件方能進(jìn)行安裝，須配合工作比較多。
主要結構特點(diǎn)
型鋼柱主要節點(diǎn)模型（見(jiàn)圖2）：
圖2 泰州博物館 主要節點(diǎn)模型圖
懸挑部分鋼結構整體模型：
A東懸挑部分（見(jiàn)圖3）：
圖3 泰州博物館東懸挑部分模型圖
B西懸挑部分（見(jiàn)圖4）：
圖4 泰州博物館西懸挑部分模型圖
3、施工方法
3.1 東側、西側懸挑桁架安裝：
東、西兩側懸挑桁架安裝，在混凝土主體結構澆注完畢并強度達到100%時(shí)，東西兩側懸挑桁架同時(shí)進(jìn)行安裝。
西側懸挑桁架安裝思路（見(jiàn)圖5）：
懸挑桁架地面組裝 根據吊裝圖進(jìn)行桁架分段 安裝支撐架格構柱設立 內側與鋼柱相連接桁架安裝 桁架間鋼梁安裝 外側桁架安裝 桁架間鋼梁安裝 組裝焊接完畢與東側懸挑桁架同時(shí)卸載
圖5 泰州博物館西側懸挑桁架支撐架
東側懸挑桁架安裝思路（見(jiàn)圖6）：
懸挑桁架地面組裝 根據吊裝圖進(jìn)行桁架分段 安裝支撐架格構柱設立 二三層懸挑桁架安裝 桁架間鋼梁安裝 四層桁架及腹桿安裝 桁間鋼梁進(jìn)行安裝 組裝焊接完畢與西側懸挑桁架同時(shí)卸載
支撐格構架設立（見(jiàn)圖7）
根椐桁架支撐點(diǎn)的位置進(jìn)行放線(xiàn)定位，格構柱支撐點(diǎn)平面圖（見(jiàn)圖8）：
圖6 泰州博物館東側懸挑桁架支撐架
圖7 泰州博物館支撐架示意圖
圖8 格構柱及攬風(fēng)繩柱腳圖
根據懸挑桁架的位置考慮施工現場(chǎng)實(shí)際情況及運輸要求，在工廠(chǎng)內對桁架分段制作，現場(chǎng)分段拼裝、吊裝?，F選取典型吊裝單元進(jìn)行吊裝演示：
3.2 西側懸挑桁架分段吊裝：
西側懸挑桁架分段后最大重量約為16.1T，吊裝采用130T汽車(chē)吊進(jìn)行吊裝
桁架吊裝鋼絲繩選擇
圖9 泰州博物館桁架吊裝示意圖
圖10 受力簡(jiǎn)圖
最大桁架重量16.1T，用兩根鋼絲繩進(jìn)行起吊，F=G=16.1T
F1=F/（2cos30）=161000/(2*0.866)=92956N
鋼絲繩選型號為6×37+1，鋼絲繩抗拉強度為1770N/mm2
P破=0.3×d2×σ P破/k=P許 吊裝用鋼絲繩安全系數K取值為8。
P許=92956=0.3×d2×σ/k
d=37.4mm,鋼絲繩取值d=38mm，滿(mǎn)足吊裝要求。
3.3 桁架吊裝步驟
第一步：HJ-1-1、HJ-2-1、HJ-1A-1、HJ-2A-1桁架進(jìn)行吊裝（見(jiàn)圖11）
圖11 泰州博物館桁架進(jìn)行吊裝
第二步：HJ-1-1、HJ-2-1、HJ-1A-1、HJ-2A-1斜撐腹桿安裝（見(jiàn)圖12）
圖12 斜撐腹桿安裝
第三步：HJ-1-1、HJ-2-1、HJ-1A-1、HJ-2A-1桁間鋼梁安裝（見(jiàn)圖13）
圖13 泰州博物館桁間鋼梁安裝
第四步：HJ-1-2、HJ--2、HJ-1A-2、HJ-2A-2桁架進(jìn)行吊裝（見(jiàn)圖14）
圖14 桁架進(jìn)行吊裝
第五步：HJ-1-2、HJ-2-2、HJ-1A-2、HJ-2A-2斜撐腹桿安裝（見(jiàn)圖15）
圖15 泰州博物館斜撐腹桿安裝
第六步：HJ-1-2、HJ-2-2、HJ-1A-2、HJ-2A-2桁架間鋼梁安裝（見(jiàn)圖16）
圖16 桁架間鋼梁安裝
第七步：HJ-3安裝及外側相連鋼梁安裝（見(jiàn)圖17）
圖17泰州博物館 HJ-3安裝及外側相連鋼梁安裝
全部安裝就位后，進(jìn)行對稱(chēng)焊接，應以偶數位焊接工人對稱(chēng)進(jìn)行，焊接時(shí)應由內向外，順時(shí)針進(jìn)行，保證焊接應力的釋放。全部焊接完成后，經(jīng)檢測合格后，進(jìn)行卸載。
3.4 支撐卸載:
東、西兩側懸挑桁架整體安裝完畢后，兩側同時(shí)進(jìn)行卸載，卸載次序：首先卸載次要支撐格構柱，再次進(jìn)行卸載重要支撐格構柱。HJ-1，HJ-1A、HJ-2、HJ-2A、HJ-4、HJ-5外側支撐格構柱為主要支撐，其余支撐為次要支撐格構柱。
桁架卸載步驟：
第一步：次要支撐卸載（此卸載以西側為例）（見(jiàn)圖18）
圖18 泰州博物館西側次要支撐格構柱卸載立面圖
西側次要支撐在卸載時(shí)，四根支撐同時(shí)按10mm的層次進(jìn)行調節區割除，同時(shí)觀(guān)察桁架下弦變化情況，在沒(méi)異常情況發(fā)生后再次進(jìn)行割除下一個(gè)層次，直至支撐柱與桁架下弦脫離。（見(jiàn)圖19）
圖19 泰州博物館次要支撐脫離桁架下弦立面圖
第二步：次要支撐拆除（見(jiàn)圖20）
圖20 次要支撐拆除后方面圖
第三步：主要支撐卸載
所有次要支撐卸載完畢后進(jìn)行卸載主要支撐格構柱，拆除方法與次要支撐格構柱方法相同，在主要支撐拆除過(guò)程中進(jìn)行測量桁架下?lián)隙?，發(fā)現異常急時(shí)停止。（見(jiàn)圖21）
圖21 泰州博物館主要支撐卸載圖
卸載完畢后進(jìn)行主支撐格構柱移除，卸載完畢。
至此，本工程鋼結構安裝全部結束，經(jīng)過(guò)無(wú)損檢測，應力測定及基礎沉降和桁架繞度觀(guān)測均符合設計及規范要求。
4、結束語(yǔ)：
因篇幅有限，未對全部施工過(guò)程進(jìn)行敘述，本文僅對大跨度懸挑桁架的安裝過(guò)程進(jìn)行簡(jiǎn)單描述。從本文可以看出大跨度懸挑桁架的施工應根據施工現場(chǎng)的實(shí)際情況科學(xué)、合理的選擇施工方法，在有可能的情況下架設支撐點(diǎn)，使懸挑桁架兩端受力平衡，保證施工安全。
參 考 文 獻
[1] 董石麟,羅堯治,趙陽(yáng):新型空間結構[J].人民交通出版社,2006(34):31-34.
[2] 鋼結構設計規范,GB50017-2003.
[3] 王秀麗.大跨度空間鋼結構分析與概念設計[J].機械工業(yè)出版社, 2001, 30(5):70-85.
[4] 孫建琴.大跨度空間結構設計[J].科學(xué)出版社,2009（2）：75-80.
作者簡(jiǎn)介：何海（1978-），浙江中南建設集團鋼結構有限公司銷(xiāo)售副總，工程師
聯(lián)系地址：杭州市濱江區長(cháng)河街道（310052）
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