该工程除两端为钢筋混凝土核心筒结构外, 其余结构均为钢结构, 无任何柱间支撑连接, 所有水平力均通过埋件传到南北混凝土核心筒上。按功能划分, 每个展厅由南向北依次为前厅、南核心筒、标准展厅、北核心筒、卸货区;空间上, 2层楼面结构标高为14.475m, 屋面管桁架结构标高为30.466～39.572m, 核心筒结构顶部标高为26.900m。
标准展厅在14.475m以下柱网均为18m×27m, 以上只有支撑屋面桁架的6根箱形柱, 高27.5m, 形成90m (72m) 跨。前厅为圆管钢柱, 卸货区为箱形钢柱和H形柱。
标准展厅沿东西方向为长18m主桁架, 南北为长27m次桁架;次桁架间距为9m;主桁架上下弦中心线间高差为3.3m, 上弦600mm×500mm×18mm×28mm, 下弦600mm×550mm×25mm×34mm;主、次桁架的单件最大质量分别为38、21t。卸货区楼面桁架规格较多, 上下弦中心距较大, 为6.84～7.30m, 单件质量约105t;而桁架与桁架之间设间距为2.25m的小次梁。
3、4号展厅各有5榀主桁架, 跨度均为90m。3、4号展厅西侧悬挑由南向北依次为10～28m, 在东侧均为2m。最长主桁架长120m, 质量为260t, 其南北2榀各有一偏跨, 质量分别为50、100t, 2榀主桁架中心距为27m, 设3组次桁架。5-1展厅有5榀主桁架, 跨度均为72m, 在东侧悬挑为9m, 西侧悬挑由南向北依次为31～36.2m。最长主桁架长117m, 质量为170t。北偏跨质量为80t, 2榀主桁架中心距为27m, 设2组次桁架。如图1所示。
屋面主桁架为倒梯形空间管桁架结构, 4根主弦管均为610mm, 上弦两主管中心距为9m, 下弦两主管中心距为1m。桁架高度在由西向东从11m渐变为2m, 下弦除安装预起拱外, 为同一标高, 上弦为大曲率弧形;两侧面腹杆 (508mm×8mm) 为K形布置。如图2所示。
(1)屋面管桁架体积庞大屋面桁架单件最大质量为260t, 跨度为90m, 断面为9m×1m×11m倒梯形, 顶面标高在39.500m, 单榀桁架稳定性差;整体吊装、定位难度大;如采用整体吊装, 则至少需2台500t以上履带吊抬吊。
(2)施工工艺复杂标准展厅、前厅以及卸货区钢结构均与核心筒通过预埋件连接, 且南北核心筒上方各有1榀屋面桁架因此土建核心筒施工进度直接影响钢结构施工进度及过程结构体系的稳定性;如何协调土建与钢结构施工, 是本工程施工工艺的关键点之一。如果等核心筒施工完再进行滑移施工, 从工期、费用上均不经济。3个展厅屋面管桁架在空间交织 (见图1) , 吊装顺序必须结合空间结构的相互影响, 确保吊装的合理施工顺序;整体吊装吊机无法占位, 且4号须在3、5号之后施工。
(3)工程量大、工期紧设计、采购、制作和施工同步交错进行;钢结构从2月6日开工吊装, 须在6个月内完成2.8万t钢结构总量施工, 其中屋面系统7036t;因此施工方案必须确保3个展厅同时施工。
先施工2层楼面及核心筒, 再利用2层楼面及核心筒作支撑面搭设胎架, 进行屋面系统安装。3、4号展厅:中间3榀屋面桁架两端的18m悬挑整体吊装, 中间54m高空散装;南北2榀分3段整体吊装, 在高空对接;5号厅悬挑、18m段分别整体吊装, 其余部分均进行高空散装;各展厅偏跨部分在南北2榀主桁架安装到位后, 利用平台进行高空散装;次桁架利用2层楼面上的汽车吊进行高空散装。2台300t履带吊对分段部分整体吊装, 1台200t履带吊和3台150t履带吊分别对高空散装部分主弦管进行吊装及部分地面组装;12台30t汽车吊上2层楼面平台进行支管高空散装;6台50t履带吊在地面进行组装或倒料。
由于本工程2层楼面及柱系统安装难度不大, 本文只重点阐述屋面管桁架的安装技术。为确保屋面系统吊装的吊机站位及行走路线, 对先行施工的2层楼面和核心筒进行预留, 预留部分在相应的屋面吊装完成后及时封闭。
由于空间的限制及主桁架体积庞大等特点, 组装方式及组装平台的选择是本工程的施工难点之一, 因此充分利用地面及2层楼面等空间是必要的。
3号厅中间3榀西侧悬挑在地面进行组装, 因无足够空间进行翻正, 故采取正装法。
3、4号厅南面1榀桁架在地面组装成整体, 然后利用300t履带吊分3段整体吊装, 在高空进行就位。
5号厅西侧悬挑部分较长 (30～36m) , 而且4、5号之间空间较小, 故采取在5-3号展厅地面进行组装, 高空对接就位。
3、4号厅东侧18m段2m悬挑在标准展厅楼面上组装, 3号厅北面桁架、5号厅北部悬挑等分别在3、4号卸货区楼面组装, 30t汽车吊用于组装。考虑到组装后大型吊机站位问题, 2层楼面必须预留, 通过AutoCAD中实体建模及放线来合理布置组装胎架及吊机站位, 从而充分利用主体结构的2层楼面, 经济合理。2.2.2胎架
本工程采用了两种形式胎架, 一种为格构式胎架, 一种是碗扣式承重脚手架;格构式胎架用于地面组装、北面主桁架及偏跨的高空散装, 碗扣式承重脚手架只用于中间54m段高空散装。
格构式胎架规格为1.5m×1m, 主杆为┕125×8, 缀条为┕75×6, 标准节长6m。碗扣式脚手架从2层平台开始搭设, 脚手架的平面搭设范围:长54m、宽10.8m, 在承重部位步高为1.2m、步距0.9m, 每组有13×4=52根立管, 根据设计标高+起拱值搭设;其他非承重部位步高、步距均为1.2m, 只搭设到下弦标高。
(1)结构预留。考虑南北核心筒土建施工跟不上钢结构施工进度, 对北核心筒和2层楼面结构进行预留, 来确保吊机站位及结构体系稳定, 如图3所示。
(2)吊装流程。钢管脚手架搭设→30t吊机上2层楼面→吊装下弦管→吊装远离吊机侧的上弦管→吊装近吊机侧上弦管→吊装腹杆→吊装顶面弦杆→全面铺开焊接→两端及悬挑整体吊装。
(3)吊装方法。30t汽车吊上2层楼面对腹杆进行高空散装;300t履带吊与50t履带吊对质量为65t的倒装桁架进行翻身;300t履带吊对质量为85t西悬挑18m段组合、5号西悬挑 (重46t) 整体吊装。
在各展厅5榀主桁架及相关次桁架安装并焊接完成后, 以展厅为单元, 进行整体支撑胎架拆除卸载, 按照先中间后两边的方法逐步循环卸载。卸载步骤:先按18m间距在每节点处放置4只32t千斤顶, 拧紧使其处于受力状态, 而后用气割枪将原7个支撑点 (9m设1组) 割除, 再利用摆放到位的千斤顶进行逐步循环卸载。
(1)组装胎架标高控制并做好记录, 通常在标高放线时, 对格构式胎架要抬高20～30mm, 对碗扣式承重脚手架一般要抬高40～50mm。
(2)在组装过程中要对胎架标高进行监控, 必要时要进行调整, 特别是分段整体吊装的4个主对接口要在高空同时对接, 其相关尺寸编差必须控制在20mm之内。
(3)组装过程中要对胎架标高、垂直度等进行监控。
(4)安装次桁架之前一定要对主桁架垂直度、两主桁架之间的间距进行检查, 以确保次桁架安装尺寸, 必要时通过次桁架进行调整, 但调整量有限。
(5)安装前, 检查盆式支座标高, 进行支座定位记录等。
(6)主桁架各节点位置用全站仪定位放线, 确保安装精度。
(7)卸载过程对柱、主桁架、制作滑移量进行监控。
(8)卸载完成后对柱、主桁架定期监控, 稳定前周期为3d, 稳定后20～30d。
(9)以上过程均要有相应的测量记录, 施工技术人员要跟踪、及时调整。
(1)每榀屋架中间54m, 质量为160t, 下设7组承重脚手架, 假定中间5组承重支架受力, 则每组承重1600/5=320kN。又每组有13×4=52根立杆, 则每根立杆受力为320/52=6.15kN。当步高取0.9m, 步距取1.2m时, 单根碗扣式脚手架设计可承重30kN, 满足要求。
(2)对承重部位下弦, 有5×4=20根立杆, 下弦支撑位置管线荷载为:7.4kN/m×18m+13kN×4=185.2kN;185.2kN/20根=9126kN/根。
(3)如按面荷载:1600kN/ (54m×10.8m) =2.74kN/m2, 脚手架自重荷载为3.5kN/m2, 合计为6.24kN/m2, 而楼面静荷载为15kN/m2, 因此能够满足。
(4)宽高比1018P1215=01864。
(5)有限元分析结果通过有限元计算软件StaadPro3.1进行计算 (见图4) , 分析了碗扣式脚手架的杆件内力、整体稳定性、侧向位移、变形及对2层楼面结构的影响;顶部最大位移为32.097mm, 为高度的1/635, 最大侧移点为47.094mm, 为高度的1/433, 满足承载与变形要求;整体结构的最大应力比为0.69, 因此各杆件的强度满足承载要求;所有支座反力总和为3021kN, 折合为对2层桁架 (约555m2) 荷载是6153kN/m2 (安全系数1.2) , 而楼面静荷载为15kN/m2, 满足要求。
本工程在钢结构的施工技术, 既保证了土建结构的施工又为钢结构安装提供了必要的作业面, 同时大大减少施工过程支撑数量及结构体系的不稳定性因素, 确保了工期及经济效益。
摘要：本文阐述该工程从屋面管桁架组装、吊装、测量、卸载、计算等5个方面介绍了实际施工过程。
关键词：钢结构,施工技术,管桁架结构
推荐阅读：
大型企业安全现状评估探讨09-14
钢结构的常见问题探讨06-29
关于桥梁结构设计理念的简单探讨09-24
大型设备(塔吊、施工电梯)安全管理制度06-12
基础钢结构施工06-15
钢结构施工合同07-20
大棚钢结构施工合同06-09
钢结构组织施工方案07-24
钢结构玻璃幕墙施工方案06-24
钢结构厂房施工合同书09-18
