大跨度單榀鋼桁架整體提升施工技術(shù)

王 雷,陳 輝,蔡 峰

(上海寶冶南京分公司結(jié)構(gòu)廠,江蘇 南京 211100)

0 前 言

近年來,隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展,大跨度的單榀鋼桁架應(yīng)用在越來越多的大型公建項(xiàng)目上。由于單榀鋼桁架一般具有跨度大、截面高、重量重等特點(diǎn),若采用吊機(jī)整體吊裝,桁架本身平面外剛度差,易變形,增加吊裝作業(yè)難度；若采用高空散裝,需增加臨時(shí)支撐,且桁架截面高,側(cè)向穩(wěn)定性差,易失穩(wěn),增加高空作業(yè)安全風(fēng)險(xiǎn)。因此,本文以南京江北圖書管項(xiàng)目為例,闡述大跨度鋼桁架施工中選擇“地面原位拼裝、整體提升、局部補(bǔ)缺”的安裝思路。

1 工程概況

本工程位于南京市江北石佛大道以西、萬壽路以北,總建筑面積79 646.93 m2。地下兩層為鋼管混凝土疊合柱,地上八層為純鋼框架結(jié)構(gòu),層高為5 m,建筑高度52.6 m。地上建筑整體長135 m、寬72 m。鋼框架結(jié)構(gòu)主要包括圓管柱、H型鋼梁、BOX梁、鋼桁架及鋼拉桿,鋼結(jié)構(gòu)總量約為10 000 t。

躍層桁架位于9～13/D軸線,標(biāo)高+28.990～+34.740(F7～F8層),如圖1所示,桁架跨度長36 m,截面高度5.8 m,,主弦桿采用H800×400×40×40(mm)的焊接型H型鋼,腹桿采用H450×400×50×50(mm)的焊接型H型鋼,重量約為60 t。

圖1 躍層桁架詳圖

2 拼裝工藝

2.1 拼裝胎架

躍層桁架采用整體提升的施工方案,桁架在地面原位立拼,拼裝胎架采用口250×150(mm)方管組成,分別為支撐下弦桿的馬凳和上弦桿的門型架,門型架之間使用L100×10 mm的角鋼作斜向拉結(jié),增強(qiáng)門型架之間穩(wěn)定性。拼裝胎架的示意如圖2。

圖2 拼裝胎架示意圖

2.2 拼裝順序

桁架拼裝順序如下：先在拼裝支架上定位下弦桿①②,然后吊裝豎直腹桿③,接著吊裝桁架上弦桿④⑤,最后吊裝斜腹桿⑥。由于提升過程中,桁架提升點(diǎn)區(qū)域尚未形成閉合體系,為防止桁架提升過程中端頭變形過大,所以在提升點(diǎn)區(qū)域臨時(shí)增加安裝斜腹桿⑦,以增強(qiáng)提升點(diǎn)附近桁架平面內(nèi)剛度,見圖3。

圖3 桁架拼裝順序

3 焊接順序

為避免因焊接順序不當(dāng),引起的焊接變形,影響桁架的拼裝精度,按照以下原則制定出合理焊接順序。

1)焊接順序的選擇遵循以下原則：①應(yīng)使焊接變形和收縮量最小；②應(yīng)使焊接過程中加熱量平衡；③收縮量大的焊接部位先焊,收縮量小的焊接部位后焊；④盡量采用對稱法。

2)對于本工程H型梁焊接而言應(yīng)先焊下翼板,后焊上翼板。先焊梁的一端,待其焊縫冷卻至常溫下,再焊另一端。不得在同一根鋼梁兩端同時(shí)開焊。

3)桁架焊接順序：先焊下弦桿,后焊腹桿。腹桿及弦桿的接頭,優(yōu)先焊中間節(jié)點(diǎn),再向桁架兩端節(jié)點(diǎn)擴(kuò)展,以避免由于焊接收縮向一端累積而引起的桁架各節(jié)點(diǎn)間尺寸誤差。

桁架各桿件焊接順序見圖4。

圖4 桁架焊接順序

4 單榀桁架平面外穩(wěn)定

平面外的大跨度單榀桁架,長細(xì)比過大,平面外的剛度差。故在桁架提升施工過程中,由于拼裝誤差,吊點(diǎn)偏差,提升不同步等影響,可能會(huì)出現(xiàn)偏心荷載作用,從而對桁架平面外產(chǎn)生附加彎矩,桁架上弦桿可能出現(xiàn)平面外變形或失穩(wěn),影響桁架的提升作業(yè)。

因此,大跨度單榀桁架在提升前,不僅要對桁架的強(qiáng)度和剛度進(jìn)行驗(yàn)算(見圖5),而且要計(jì)算平面外剛度變形。為了防止桁架在提升過程中產(chǎn)生平面外的變形,在桁架的上弦桿處增加水平桁架,減少桁架的長細(xì)比,以增強(qiáng)平面外剛度。

圖5 躍層桁架變形示意圖

水平桁架采用L150×10 mm的角鋼,寬度為3 m,沿著桁架上弦桿布置,水平桁架做成整體便于拆卸,用于下一榀桁架,實(shí)現(xiàn)重復(fù)利用,現(xiàn)場桁架安裝拼接見圖6。

圖6 桁架拼裝實(shí)景

5 結(jié) 語

大跨度單榀桁架提升過程中,受拼裝誤差、焊接變形、桁架端部提升點(diǎn)附近變形誤差以及提升不同步的影響,都會(huì)引起桁架平面外的剛度變形,造成提升誤差,采取合理的措施規(guī)避上述不利影響,使桁架提升達(dá)到安全、可靠、經(jīng)濟(jì)的預(yù)期目標(biāo),在工程實(shí)踐中取得良好的施工效果。

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