钢结构连廊提升施工技术研究

钢结构连廊提升施工技术研究

孙承楼

中国建筑第二工程局有限公司 辽宁省 110000

摘要:本文针对具体提升方案的实施,分析了钢结构连廊提升过程中的施工技术,并采用有限元仿真分析法进行提升数据的演算,最后总结了提升过程中的安全技术措施,可为类似工程施工提供参考价值｡

关键词:钢连廊;整体提升;安装工艺;关键技术

钢结构因具有强度高､质量轻､工业化水平高､造型美观以及拆改便利等优势,在相关高层建筑物得到了广泛应用｡其中,用于两栋高层建筑之间的联系通道——钢连廊,在现代设计造型中应用越来越普遍｡而对于高空大跨度钢连廊的安装施工来讲,寻找一种施工便捷､安全性高､综合造价低的工艺,是在技术人员面临的一个难题｡

1工程背景

本工程中钢结构项目大楼共计8个连廊,用于连接南北两栋楼｡其中,有6个小连廊,分别位于3层(标高11.85m)､5层(标高22.35m)､7层(标高31.2m)､9层(标高39.9m)､11层(标高48.75m)､13层(标高57.6m);2个大连廊,位于16层(标高70.65m)｡小连廊采用钢筋桁架式组合楼承板,长22.5m,宽4.5m;大连廊结构设计为桁架式结构,由桁架及两榀主桁架相互联系构成｡本工程中连廊标高设计最高为73.5m｡大连廊重量约55t,跨度18m;小连廊重量约38t,提升总重量约338t｡

2施工总体思路

整体连廊结构所设计的最大安装标高确定为+73.5m,如果选择结构分件的形式进行高空散装,不仅会增加高空组装的风险性,还会增加大量的焊接工作,而且对吊装､提升机械设备的要求会很高,给工程作业带来难度和风险｡

经专家总结类似钢结构连廊工程的施工经验分析,并结合本工程的施工环境和施工工艺要求,最终确定为先将钢结构在高空作业位置的正下方的空地上进行拼装组合,拼装完毕后则按照施工要求选择“超大型构件液压同步提升技术”,对拼装完毕的整体钢结构进行提升,以减少施工工序､降低作业难度,于工程进度､成本费用､质量安全､等均有利｡

3提升施工关键技术

3.1提升前检查

构件提升离开地面后也要做详细检查:(1)仔细检查临时措施结构状态｡(2)检查各项设备是否满足提升作业,比如电气､各油管线路､各连接节点等｡(3)检查临时采取的固定措施是否拆除并清理干净｡(4)清除可能会影响提升质量效果的障碍物｡当钢结构连廊逐渐提升至距胎架约150mm时,可通过液压提升系统对其进行锁定,为确保安全需要采取一些预防措施,比如在其底部铺设垫板等｡当提升连廊在空中锁定停留4~12h时,再对设备进行全面检查,同时以书面形式记录下所有检查数据｡待各项检测检查数据均达到正常运行时,方可继续正式提升｡

3.2拼装平台搭设

由于本连廊钢构件较多且重量较大,拼装过程中须使用拼装胎架用以定位及支撑钢构件,根据以往经验本工程拼装胎架体量将在110t左右｡连廊胎架搭设前应首先利用全站仪来定位钢构件位置,然后搭设拼装胎架,再将钢构件直接吊装放置在胎架相关位置后便可卸下吊装工具,剩下工作交由焊接工种施焊对接,待对接工作完成后方可拆除拼装胎架｡

3.3提升设备

本工程中的钢结构连廊提升技术,采用超大型构件液压同步提升施工技术,提升所需的主要机械设备如下:YS-PP-15型液压泵源系统;YS-SJ-45型液压提升器(额定提升力为45t);YS-CS-01型计算机同步控制及传感检测系统｡在提升前对对提升设备进行检查:液压系统安装完毕后需要调试并进行详细检查:检查提升机械设备中的电源线是否连接正确､通讯电缆是否正常､阀门､油路是否松动或通畅,检测当液压系统通电后液压泵主轴的转动方向和速度是否正常等｡做好各项提升作业的记录,天气环境对提升作业有很大的影响,因此要监测天气,确保提升过程中的天气环境良好,以确保提升精确度和提升到位后的安装补杆作业及焊接质量｡如果在提升过程中出现强风,则需要辅助临时杆件对钢结构进行临时固定,待强风过去天气转好再继续进行提升作业｡

3.4提升临时措施设置

(1)下吊点临时吊具｡提升过程中,所提升的结构单元所承受的主要荷载是来自于自身所产生的垂直荷载作用｡本工程中,所布设确定提升上吊点位置时,要垂直于下吊点位置并一一对应,且上吊点和下吊点均设置在待提升的单元弦杆的上翼缘上｡

(2)提升平台｡提升平台斜撑､立柱､拉杆规格为HW200×200×8×12,提升梁规格为B200×200×10,水平加固杆选用P102×6圆管,钢管混凝土柱上设置-30×1200×1200mm的封板,为确保牢固安排,在各杆件节点位置再追加8mm厚的加劲板｡检测所有临时措施材质,是否符合设计要求的Q345B｡本工程中,提升平台的支撑杆件之间的连接选择的焊接方式为:熔透焊缝,而追加的加劲板的连接则采用角焊缝进行连接｡

(3)提升过程的微调｡在单元结构提升过程中,提升微调前,需调整计算机同步控制系统为手动模式｡单元结构的空中姿态要保持与杆件准确对口,因此需要根据其高度位置做手动微调｡根据空中姿态的提升要求,对提升中的各个吊点的液压提升器作同步统一的微调整,或者单一微调单台液压提升器｡微调精度可至毫米级,符合结构单元的安装精度｡

3.5提升防风措施

缆风绳直径为28mm,通过交叉布置将提升连廊与主塔楼钢柱连接｡缆风绳留有一定余量保持松弛,仅在斜拉时为相对张紧｡本工程揽风系统设置4套拉索,每层各2套,防止连廊在大风情况下出现较大水平位移,并在提升过程中将缆风绳循环交替上移,伴随连廊提升到位｡

3.6就位安装

提升连廊整体提升至待安装位置后,暂时停止液压系统工作,保持结构稳定｡同时微调连廊各层的杆件连接精度,使之符合设计要求,在对口处设置码板进行临时固定,再进行对口焊接｡对口焊接完成､焊缝探伤满足要求后,将液压提升系统的相关设备进行同步卸载,使提升钢绞线处于松弛状态,再进行后续钢结构安装｡然后将提升设备､临时设施以及钢绞线拆除,至此钢连廊安装工作完成｡如个别弦杆安装螺栓无法安装且不能及时校正,可采用马板锚固连接｡

3.7卸载控制

整个连廊提升到位后进行所有弦杆与钢柱牛腿的对接焊接(24h后进行焊缝无损检测),弦杆对接完成后进行液压提升整体同步卸载｡在卸载时采用每个吊点同步卸载,卸载采用30%､50%､80%､100%的方式｡在卸载过程中采用多角度定位测量观测,监测连廊变形,同时对各个对接点派专人进行卸载过程观测,一旦出现问题立即停止卸载,进行修复｡卸载完成后进行加固杆件的拆除以及其他后装构件的安装｡

3.8有限元分析

(1)提升平台施工模拟验算｡在标准组合的综合作用力下,XY方向的变形和竖向变形的共同作用的结果即:提升平台最大水平变形为1.46mm;最大竖向位移为-2.26mm,满足变形要求｡应力结果即:提升平台杆件最大应力比为0.21,满足承载能力要求｡支撑架的整体稳定安全系数达到135,满足稳定承载力要求｡

(2)下吊点临时吊具模拟验算｡经施工模拟验算最大应力为230MPa,最大变形为0.2mm,符合要求｡在分级加载的调整中,在确认每一级加载后,需要暂停并进行上下吊点结构､单元结构等加载状态,检查是否有变形现象｡检查结果为正常的前提下,再进行逐级加载｡提升过程中,采用测量仪器时时监测各吊点到地面的距离,根据监测数据得出各吊点之间的相对高差｡为确保单元结构在提升过程中保持水平姿态,则需要通过液压提升设备监测各吊点的高度,并根据高度变化进行调整｡调整提升过程中的各吊点,在保持水平姿态后,通过复位位移传感器进行复位,再以此作为新的起始位置继续提升,直至以水平姿态提升到设计标高位置｡

3.9提升就位

当单元结构按照要求提升到设计标高,且通过对各吊点的微调使弦杆精度也达到设计要求后,需暂停提升系统;使结构单元保持稳定的空中姿态,安装杆件以强化整体单元结构受力体系的安全性｡同步卸载提升系统设备后,当钢绞线下降并处于完全松弛状态时,再对提升设备进行拆除,同时拆除清理相关临时措施,至此,结构单元的整体提升安装完毕｡

4结论

本工程中钢结构连廊采用液压提升方案是根据施工现场实际情况为依据,并总结类似钢结构连廊施工经验,采用有限元分析并计算出相关技术数据,进行钢结构连廊的提升作业,且整体提升安装顺利,经各部门的验收达到设计标准,本文涉及的施工技术可为今后类似工程提供借鉴和参考｡

参考文献

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