大跨度矩形鋼結(jié)構(gòu)門(mén)架體系安裝方法

□文/宋杰漢

大跨度矩形鋼結(jié)構(gòu)門(mén)架體系安裝方法

□文/宋杰漢

飛機(jī)裝配廠(chǎng)房開(kāi)門(mén)大，大門(mén)一側(cè)通常采用大跨度門(mén)架取代沿墻排架柱，此類(lèi)結(jié)構(gòu)的門(mén)架采用鋼桁架結(jié)構(gòu)，往往跨度大、重量大、變形大，對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)施工單位的施工技術(shù)要求高。文章以天津空港經(jīng)濟(jì)區(qū)龐巴迪維修機(jī)庫(kù)一期工程為例，說(shuō)明80 m以上大跨度矩形門(mén)架廠(chǎng)房的安裝方法。

大跨度；矩形；鋼結(jié)構(gòu)；門(mén)架；安裝

1　工程概況

龐巴迪（天津）航空服務(wù)有限公司投資建設(shè)的龐巴迪維修機(jī)庫(kù)一期工程緊鄰濱海國(guó)際機(jī)場(chǎng)，主要從事公務(wù)飛機(jī)的維護(hù)、維修、檢修和相關(guān)服務(wù)以及公務(wù)飛機(jī)和商用飛機(jī)備件倉(cāng)庫(kù)的運(yùn)營(yíng)。工程為鋼柱、主次桁架結(jié)構(gòu)，大廳跨度88 m，進(jìn)深54 m。機(jī)庫(kù)大門(mén)高13.5 m，建筑物高度24 m。

大廳一側(cè)采用88 m跨、質(zhì)量207 t矩形桁架取代沿墻排架柱形成門(mén)架，門(mén)架與12榀次桁架連接形成整體屋蓋結(jié)構(gòu)，見(jiàn)圖1。

圖1　龐巴迪鋼結(jié)構(gòu)

2　結(jié)構(gòu)的分析及施工要點(diǎn)

2.1桁架結(jié)構(gòu)體系分析

1）矩形桁架雖然跨度、重量大，但其實(shí)際為雙排平面桁架采用支撐系統(tǒng)連接而成，也就是說(shuō)即使沒(méi)有連接次桁架，此矩形門(mén)架也可自行形成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。

2）次桁架與門(mén)架相連，所以次桁架的制作尺寸必須考慮與相應(yīng)連接點(diǎn)的門(mén)架下?lián)献冃沃迪喾?。下?lián)献冃沃蛋▋蓚€(gè)方面：矩形桁架自身下?lián)献冃危浑S著次桁架逐漸安裝附加下?lián)献冃巍?/p>

2.2施工要點(diǎn)

1）通過(guò)結(jié)構(gòu)分析可知，大跨度門(mén)架可單獨(dú)安裝形成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，所以可以采用單榀吊裝就位的方法施工。

2）大跨度門(mén)架的吊裝必須進(jìn)行結(jié)構(gòu)受力分析，確保吊點(diǎn)選擇正確。

3）精確預(yù)控門(mén)架下?lián)献冃?，使得次桁架精確就位。

3　安裝實(shí)施

1）門(mén)架雙機(jī)抬吊應(yīng)力、變形分析。通過(guò)工況分析，采用2臺(tái)500 t汽車(chē)吊抬吊門(mén)架，先將構(gòu)件吊離地面200～300 mm后停止起吊，檢查起重機(jī)的穩(wěn)定性、制動(dòng)裝置的可靠性、構(gòu)件的平衡性和綁扎的牢固性等，待確認(rèn)無(wú)誤后，方可繼續(xù)起吊，起吊過(guò)程中用纜風(fēng)繩穩(wěn)定桁架的擺動(dòng)。

門(mén)架吊裝應(yīng)采用計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)進(jìn)行鋼絲繩繩力、吊裝應(yīng)力比、變形分析，確保結(jié)構(gòu)吊裝安全、門(mén)架精確就位。繩內(nèi)力最大值為38 t。

吊裝鉤頭及吊點(diǎn)的設(shè)置應(yīng)該以保證結(jié)構(gòu)安裝應(yīng)力比不超限為前提條件，我國(guó)現(xiàn)行國(guó)家規(guī)范對(duì)于吊裝應(yīng)力比沒(méi)有硬性規(guī)定，從安全的角度考慮，應(yīng)力比至少應(yīng)控制在0.5以?xún)?nèi)（主要考慮風(fēng)荷載，動(dòng)力荷載等不確定因素的影響），當(dāng)然在氣候條件好的地區(qū)，可以將應(yīng)力比放寬至0.8。

通過(guò)多次調(diào)整分析，得到最合理的吊點(diǎn)及鋼絲繩布置。吊裝主桁架應(yīng)力比：主受力桿件及次受力桿件的最大應(yīng)力比為0.32，小于設(shè)計(jì)提供的0.4限制值，符合要求。

吊裝最大側(cè)向變形為3 mm，不會(huì)發(fā)生傾覆的危險(xiǎn)，可以滿(mǎn)足橫向安裝精度4 mm的要求。

吊裝長(zhǎng)度方向變形：桁架與鋼柱連接處長(zhǎng)度方向相對(duì)變形最大為1.6 mm＜4 mm限值，滿(mǎn)足安裝精度的要求。

2）臨時(shí)支撐。門(mén)架跨度大，安裝后下?lián)洗?，次桁架難以安裝就位，所以應(yīng)在跨中采用臨時(shí)支撐減少下?lián)献冃巍．?dāng)臨時(shí)支撐作為剛性支座的時(shí)候，其上的荷載將近桁架自重的1/2，這將大大增加工程造價(jià)。

在實(shí)際工程中未必要求臨時(shí)支撐部位全面沒(méi)有下?lián)?，這就要根據(jù)工程的實(shí)際情況來(lái)判斷。例如龐巴迪工程，臨時(shí)支撐（即跨中）位置下?lián)现灰ＷC為自重情況下的0.5倍即可滿(mǎn)足工程安裝精度要求，根據(jù)超靜定理論可以發(fā)現(xiàn)，如果僅抵消一半的變形，臨時(shí)支撐上的荷載將大大降低，這樣既保證了結(jié)構(gòu)安裝的精確又保證工程措施費(fèi)造價(jià)的合理。

3）確定門(mén)架與次桁架連接點(diǎn)下?lián)现?，制定各榀次桁架起拱值。采用?jì)算機(jī)模擬分析技術(shù)，分析各榀桁架安裝后下一榀桁架與門(mén)架連接點(diǎn)的下?lián)现?，?jiàn)圖2。

圖2　各榀次桁架安裝后主桁架下?lián)戏治?/p>

各榀桁架按照最終的起拱值-對(duì)應(yīng)下?lián)现?，確定最終預(yù)升高度a，端頭按照高度a進(jìn)行提升，另一端不提升，然后連接兩端畫(huà)出下陷桿，其余各節(jié)點(diǎn)按照直腹桿長(zhǎng)度不變，節(jié)點(diǎn)位置不變的原則進(jìn)行起拱，見(jiàn)圖3。

圖3　次桁架起拱線(xiàn)

4　結(jié)語(yǔ)

按照上述施工方法，龐巴迪工程鋼結(jié)構(gòu)工程圓滿(mǎn)完成，88 m跨207 t矩形門(mén)架一次吊裝成功，12榀次桁架精確安裝。

從本工程可以看出，由于次桁架與主桁架采用焊接連接，就要求主桁架安裝后下?lián)献冃蔚目刂品浅＞_，如果差別較大相貫線(xiàn)焊接口無(wú)法焊接就位，這給工程施工帶來(lái)了很大難度。其實(shí)，世界上的飛機(jī)廠(chǎng)房均存在大跨度門(mén)架或者大跨度挑架的結(jié)構(gòu)，但所用的主次桁架連接節(jié)點(diǎn)為法蘭連接的形式，這樣就將誤差消化推向次桁架與鋼柱連接的一端，這一端在消化誤差方法有較大優(yōu)勢(shì)，節(jié)點(diǎn)容易調(diào)整，更加節(jié)省工程造價(jià)。

TU758.11

C

1008-3197（2016）04-25-02

2016-07-26

宋杰漢/男，1975年出生，助理工程師，天津市建工工程總承包有限公司鋼結(jié)構(gòu)分公司，從事工程技術(shù)管理工作。

□DOI編碼：10.3969/j.issn.1008-3197.2016.04.009