結(jié)構(gòu)工程師之GTC鋼結(jié)構(gòu)工程施工技術(shù)方案及措施(4)

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$lesson$　　第四節(jié) 施工方法

　　一、鋼構(gòu)件的運輸和現(xiàn)場堆放要求

　　1 .鋼構(gòu)件的運輸工專用運輸托架，以保證各種異形構(gòu)件可安全運抵施工現(xiàn)場。

　　2 .鋼構(gòu)件的現(xiàn)場堆放要求。

　　本方案利用了輕軌行駛路線承載了高的特點，將鋼構(gòu)件堆放場地施工時將對結(jié)構(gòu)進行驗算，必要時進行支頂。

　　2 )拱架結(jié)構(gòu)的焊縫，基本上取消了施工人員鉆入里面窄小空間

　　3 )由于焊縫全部在外表面施焊可以最大限度的使用弧形跟蹤自根據(jù)結(jié)構(gòu)特點及加工、安裝方案，拱架以分段形式運輸進場。運輸過程中必須重視成品保護，合理選擇墊點，防止構(gòu)件運輸裝卸過程中發(fā)生變形。構(gòu)件的運輸應(yīng)考慮構(gòu)件分段的外形幾何尺寸，必要時加鋼構(gòu)件運抵現(xiàn)場后，應(yīng)視現(xiàn)場條件分類碼放。構(gòu)件下的墊木位置應(yīng)整齊劃一，位置合理。堆放場地應(yīng)當平整堅實。對鋼構(gòu)件堆放區(qū)的結(jié)構(gòu)要進行結(jié)構(gòu)承載力分析，必要時對其進行支頂，以滿足結(jié)構(gòu)承載設(shè)置在一層頂板塔式行走軌道之間，構(gòu)件運輸車輛行駛在一層底板。

　　二、鋼結(jié)構(gòu)安裝前的準備工作

　　1 .構(gòu)件的現(xiàn)場檢驗

　　鋼構(gòu)件進場后，現(xiàn)場施工質(zhì)檢員組織對構(gòu)件自檢驗收。驗收內(nèi)容應(yīng)包括：構(gòu)件的質(zhì)量保證資料是否齊全;構(gòu)件的外形幾何尺寸是否與圖紙相符;誤差是否超標;是否與要求發(fā)貨數(shù)量相符。自檢通過后報請監(jiān)理審驗、批準，方可進入安裝工序。

　　2 .確定測量控制網(wǎng)與控制點

　　鋼結(jié)構(gòu)測量控制點基于土建單位建筑物控制網(wǎng)而設(shè)置。 GTC 屋頂是通過弧線繞屋頂最高點下 92m 處的一條直線旋轉(zhuǎn)而成，這種旋轉(zhuǎn)以。

　　6 的間距進行以確定主檁的位置。故測量前要在 CAD 中建立體模型，將每個鋼構(gòu)件相對于不可見軸的三維坐標轉(zhuǎn)化為相對可見軸的三維坐標。

　　拱段的截面頂寬度和截面的底寬度，隨拱段的空間位置的不同而不發(fā)生變化，故拱段上的控制點設(shè)置在拱上下截面的中線位置;主檁及次檁的控制點設(shè)置在端部節(jié)點處。

　　測量前用一層頂板中線取代不可見軸，做出拱段及主檁相對可見軸的三維坐標。

　　3 .構(gòu)件編號

　　構(gòu)件進場檢驗合格后進行構(gòu)件安裝順序編號。根據(jù)構(gòu)件安裝順序圖中的構(gòu)件編號對應(yīng)加工廠的構(gòu)件出廠編號，用區(qū)別于加工廠編號顏色的涂料標于明顯位置。

　　編號要求：

　　拱段編號： ** - ** (拱號 ? 拱段段號)

　　檁條標號：執(zhí)行加工廠編號(仔細與平面布置圖相對照)

　　三、鋼結(jié)構(gòu)的安裝

　　1 .施工質(zhì)量標準

　　本結(jié)構(gòu)為大跨，安裝精度要求高。構(gòu)件的制作、組拼、安裝均須按照《鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》( GB50205 - 2002 ) 執(zhí)行，質(zhì)量目標為 “魯班獎”。

　　2 .構(gòu)件的連接方法

　　鋼結(jié)構(gòu)的現(xiàn)場連接主要是拱與拱、拱與主檁、主檁與次檁。本工程主要采用焊接、高強螺栓連接及高強螺栓與焊接混合連接三種方法。

　　1 )主拱截面的特點

　　拱截面為梯形截面，上翼緣板厚35～60;下翼緣板厚20～80;腹板厚20～40 。其上下翼緣的寬度不隨拱的截面位置不同而變換，故拱的腹板為雙曲面。這樣對拱的安裝精度要求極高。

　　2 )拱與主檁的連接特點

　　主檁與拱的安裝角度隨位置不同而發(fā)生變化，拱與主檁的連接為主檁穿拱式連接，這樣要求在鋼構(gòu)件安裝前要建立結(jié)構(gòu)的模型，確定每個鋼構(gòu)件在整個結(jié)構(gòu)中的空間位置，才能保證鋼構(gòu)件空間位置的準確。

　　3 )次檁與主檁的連接特點

　　次檁與主檁的連接為螺栓連接，次檁的一端為可滑移的長圓孔，滿足結(jié)構(gòu)的抗震要求。安裝時要注意螺栓的位置(位于長圓孔的中央)。

　　4 )拱支座的連接特點

　　拱與混凝土邊緣梁的連接是通過抗震球支座連接

　　3 .鋼結(jié)構(gòu)安裝施工工藝

　　1 )施工工藝的確定

　　A 拱的上頂面寬度為1.4m，拱的下底面寬度為0.6m，拱截面全高為1.2m～3.0m 。拱長45m～ 120m， 最重約220t， 其弦高15m ～ 20m ，由拱的截面形式及拱的長度知，如果采用在端部拼裝，然后將每榀拱整體滑移到相應(yīng)的位置上，這種上大下小的截面形式對拱在滑移過程中的空間穩(wěn)定極為不利，難以保證安全可靠。

　　B 屋頂結(jié)構(gòu)由3個獨立的單元(屋頂伸縮縫將屋頂結(jié)分成3個獨立單元)組成，并且都擁有自己的穩(wěn)定系統(tǒng)，拱通過抗震球形支座與混凝土結(jié)構(gòu)相連，拱與拱之間通過主檁剛性連接，為了保證結(jié)構(gòu)安裝完畢后其外形達到設(shè)計要求，拱段下部的臨時支撐必須待一個獨立的單元安裝完畢后同步分階段卸荷，才能保證屋架單元的外形尺寸， 減小對混凝土結(jié)構(gòu)的不利影響，保證抗震球形支座節(jié)點達到設(shè)計要求。

　　如果采用在一層頂板散拼，然后分3段將其就位，散拼拱段的弧線位的過程中的受力形式與結(jié)構(gòu)完成時其受力形式不同，這又是保證結(jié)構(gòu)的減少承重架的搭設(shè)。

　　2 )鋼構(gòu)件的分段及吊裝機械的選擇

　　A 鋼構(gòu)件的分段

　　考慮到鋼構(gòu)件的場內(nèi)外運輸及塔吊起重量的限制，兼顧拱架與主拱段重量明細：

　　序號

　　編號 A5 A4 A3 A2 A1

　　置從有規(guī)律到無規(guī)律，是保證結(jié)構(gòu)外形尺寸的不利因素。拱段在提升外形的不利因素。拱段在一層頂板散拼過程中也要形成弧線，故拱段拼接節(jié)點處需進行支頂，并搭設(shè)安裝腳手架其高度在2. 0～7.0m。這樣拱段在一層頂板散拼后再分3段提升，其過程復雜，無形中增加了安裝難度，形成了對保證結(jié)構(gòu)外形及均勻受力的不利因素，不能有效綜合以上因素，我們采用一步到位的高空散拼，這樣可以保證結(jié)構(gòu)的外形、抗震球形支座的連接及獨立單元同步分階段卸荷，且采用兩臺行走塔式，既能滿足拱段與主次檁的吊裝，又能充分利用塔式的檁的節(jié)點位置，盡量減少工地焊接工作量，在有限的工期內(nèi)保質(zhì)保量的完成屋頂結(jié)構(gòu)的安裝。綜合以上因素確定了拱架加工分段長度， 本工程 14 榀拱架按照上述原則分為8～14段，拱的吊裝分段約164段，其單重見下表。主檁分段以拱架為界限，主檁的吊裝分段約166段，其單重約6.8t～15t。次檁根據(jù)自身端部節(jié)點形式進行分段，次檁的吊裝分段約900段。

　　表 3

　　B 吊裝機械的選擇

　　本工程根據(jù)建筑面積、結(jié)構(gòu)形式、工期的要求及構(gòu)件重量選用二臺行走塔式SK560 -05 ，這樣既滿足拱段及主次檁的吊裝，又充分利用了塔式的吊次。

　　塔吊的性能如下：

　　1 號塔(SK560-05)：塔高32m，L=39.2m，R=2-33m，Q=20t

　　最大輪壓為： 832kN 。

　　2 號塔(SK560-05)：塔高43.8m，L=39.2m，R=2-33m，Q=20t

　　最大輪壓為： 888kN 。

　　行走塔式的軌道間距為10m，鐵軌下部為路基箱，路基箱下部為枕木，枕木下部為石子，這樣由鐵軌、路基箱、枕木組成的軌道系統(tǒng)具有足夠的剛度，這樣可將輪壓轉(zhuǎn)換為均布荷載作用于一層結(jié)構(gòu)。

　　下部混凝土結(jié)構(gòu)框架由9m×9m的柱網(wǎng)及1.5m高的大梁組成，輕軌站臺及多功能廳樓面荷載標準值為恒荷4kN/┫、活荷為3.5kN/┫。塔式軌道下部結(jié)構(gòu)的加固在立塔前要進行下部混凝土結(jié)構(gòu)驗算，通過調(diào)解塔式軌道系統(tǒng)的受力面積及剛度減小單位面積上對結(jié)構(gòu)的作用力。對不同部位分別進行驗算，選擇合理的加固方案，以保證結(jié)構(gòu)的安全可靠。由于工程處在飛行區(qū)，在施工時在塔式頂部及大臂的兩端設(shè)指示燈。

　　3 )安裝方法

　　A 構(gòu)件吊裝順序

　　由于塔式由北向南行走，故本工程將以兩臺行走塔為中心，由北向南進行安裝。

　　B 屋頂結(jié)構(gòu)的安裝順序

　　a 整體安裝順序：屋頂?shù)纳炜s縫將屋頂結(jié)構(gòu)分成 3 個獨立的單元，并且都擁有自己的穩(wěn)定系統(tǒng)。根據(jù)屋頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)形式，施工將以 3 個獨立的穩(wěn)定系統(tǒng)為單元進行施工：

　　一區(qū)支撐系統(tǒng)的搭設(shè)→一區(qū)構(gòu)件的吊裝( 包括 A 拱、 B 拱、 C 拱、 D 拱、 E 拱、 FN 拱及相關(guān)主次檁，可提前插入)→一區(qū)支撐系統(tǒng)同步分階段卸荷(一區(qū)構(gòu)件吊裝完成后開始)→二區(qū)支撐系統(tǒng)的搭設(shè)→二區(qū)構(gòu)件的吊裝(包括 FS 拱、 G 拱、 H 拱、 I 拱、 J 拱、 K 拱、 LN 拱及相關(guān)主次檁，可提前插入)→二區(qū)支撐系統(tǒng)同步分階段卸荷(二區(qū)構(gòu)件吊裝完成后開始)→三區(qū)支撐系統(tǒng)的搭設(shè)→三區(qū)構(gòu)件的吊裝(包括 LS 拱、 M 拱、 N 拱及相關(guān)主次檁，可提前插入)→三區(qū)支撐系統(tǒng)同步

　　分階段卸荷(三區(qū)構(gòu)件吊裝完成后開始)。

　　b 拱架單元施工順序：拱架安裝→校正→拱架焊接→主檁安裝→次檁安裝→主檁焊接，在拱架單元施工工程中根據(jù)施工順序進行測量監(jiān)控，以保證拱架單元的安裝精度。

　　C 臨時支撐

　　拱的南北間距為18m，拱的跨度為45m～120m，拱距一層頂板的距離為0m～18.5m，為了便于主檁安裝與焊接及次檁的安裝，構(gòu)件在安裝時，臨時支撐系統(tǒng)采用滿堂紅腳手架，拱段現(xiàn)場拼接節(jié)點處及懸挑主檁的懸挑端采用組合式承重架(內(nèi)部用鋼管，外部用腳手架包圍，其內(nèi)部鋼管的使用要經(jīng)過力學計算，做到安全可靠)。

　　臨時支撐系統(tǒng)分布于拱架及主檁的下部，形成了網(wǎng)格式框架，這樣對拱架及主檁的安裝與焊接極為有力，減少了大量的操作平臺和吊籃。在構(gòu)件安裝過程中便于工人的操作，是保證工人安全操作的有利因素。

　　組合式承重架上部用液壓千斤頂與拱段相連，這樣便于拱段的校正就位，待一個區(qū)全部安裝完畢后，再同步分階段卸荷，有利于保證結(jié)構(gòu)的外形尺寸，減少對混凝土結(jié)構(gòu)的負面影響。

　　在施工時，要對臨時支撐系統(tǒng)及構(gòu)件車輛行走路線的下部結(jié)構(gòu)進行結(jié)構(gòu)驗算。在設(shè)計的支持下，進行合理的加固，做到安全可靠。

　　D 安裝過程

　　A 拱的安裝：拱段由兩側(cè)向中間對稱式吊裝，拱段就位后及時拉上纜風繩，保證拱段的穩(wěn)定，做到安全可靠。

　　A 拱北側(cè)懸挑主檁 P21 ～ P24 的安裝

　　懸挑主檁與拱架的連接為鉸接

　　在 A 點處做承重架，待 A 拱安裝完畢后，將主檁 P21 ～ P24 就位， B 、 C 拱安裝完畢后安裝主檁下部支撐，懸挑主檁 P21 ～ P24 安裝完畢。

　　懸挑主檁的安裝

　　A 拱安裝完畢及 A 拱北側(cè)懸挑主檁 P21 ～ P24 就位：

　　A 拱安裝完畢及北側(cè)懸挑主檁就位

　　注：為了清晰顯示圖中未表示次檁，及承重架的全部。

　　A 拱、 B 拱、 C 拱、主次檁及懸挑主檁下部的支撐系統(tǒng)安裝完畢。

　　A 、 B 、 C 拱及相關(guān)構(gòu)件安裝完畢

　　完成一區(qū)構(gòu)件的安裝：

　　一區(qū)吊裝完畢后，將下部臨時支撐系統(tǒng)同步分階段卸荷，以保證屋架系統(tǒng)的幾何外形，減小對下部混凝土結(jié)構(gòu)的不利影響。完成二區(qū)構(gòu)件的安裝：

　　二區(qū)吊裝完畢后，將下部臨時支撐系統(tǒng)同步分階段卸荷，以保證屋架系統(tǒng)的幾何外形，減小對下部混凝土結(jié)構(gòu)的不利影響。完成三區(qū)構(gòu)件的安裝：

　　三區(qū)吊裝完畢后，將下部臨時支撐系統(tǒng)同步分階段卸荷，以保證屋架系統(tǒng)的幾何外形，減小對下部混凝土結(jié)構(gòu)的不利影響。鋼結(jié)構(gòu)安裝完畢后利用塔式自身并配合一臺 20t 汽車吊將塔式拆除。

　　4 )安裝要點

　　A 安裝前應(yīng)對建筑物的定位軸線、安裝位置線及標高進行復查，合格后才能進行安裝。

　　comB 通過結(jié)構(gòu)力學軟件計算，拱在有臨時支撐支撐時和臨時支撐卸寸的影響，確定最優(yōu)的合攏時間保證拱的外形尺寸。響，提高吊裝效率。繩及鋼材等加固材料對支撐系統(tǒng)進行加固，做到萬無一失。

　　4 .測量工藝

　　1 )工程特點和基本要求

　　A 鋼結(jié)構(gòu)安裝施工測量放線工作是各階段的先行工序，又是主要控

制手段，是保證工程質(zhì)量的中心環(huán)節(jié)。合、垂直度控制、水平標高等要求較高。量為控制中心，密切協(xié)作，互相制約。

　　2 )測量準備

　　A 了解設(shè)計意圖，核實圖紙，熟悉標準，掌握工藝。

　　B 根據(jù)安裝精度要求選擇的測量儀器，所有儀器使用前均須檢定合格。

　　C 構(gòu)件進場后測量人員在地面做好每個構(gòu)件的基準線、標高線標荷時對拱外形尺寸的影響，做好撓度的預(yù)留。計算溫度對拱的外形尺

　　C 構(gòu)件吊裝前，對每個拱段和主檁在軟件中建模，確定合理的吊點，保證構(gòu)件的空間位置的準確和減小吊裝過程中對構(gòu)件外形的影

　　D 設(shè)專人進行天氣預(yù)報采集，如遇大風，應(yīng)做好應(yīng)急準備，用纜

　　B 本工程安裝精度要求高，其中鋼結(jié)構(gòu)制作、結(jié)構(gòu)放線、軸線閉

　　C 測量控制難度大，在施工中測量、安裝和連接三位一體，以測

　　記工作。鋼構(gòu)件安裝前，要將地面的定位軸線及基準標高引側(cè)到安裝部位。

　　3 )測量方法和要點

　　A 本工程東西方向的控制線可由總包提供的控制點引出。

　　B 根據(jù)屋頂結(jié)構(gòu)的自身形成特點，做中心控制線之前，要在 CAD 中建模，通過計算列出每個主檁相對一層頂板上控制點的空間位置。

　　C 測量前用一層頂板中線取代不可見軸，做出拱段及主檁。

　　D 安裝后的驗收測量：鋼結(jié)構(gòu)一段整體封閉以后，先驗收安裝質(zhì)量，在安裝質(zhì)量達到驗收標準以后進行鋼構(gòu)件的最后驗收測量，編制實測資料，同時準備下段構(gòu)件的安裝。

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