拱形钢结构安装施工工法

2022-03-21

  本工法适用于工业与民用建筑工程中大跨度拱形钢结构安装工程。尤其适合土建主体结构为混凝土框架梁板,上部为大跨度拱形钢结构的工程。

  工艺原理

  主拱安装在能同时满足设计分段要求和运输要求的前提下,采用分段制作、运输和安装。为确保整体空间结构的稳定性,主拱的安装需穿插在其他结构梁安装的同时进行,主拱的安装顺序是从四个主拱脚向上进行安装,最后在顶部中间合拢,主拱安装的同时,及时进行主拱和屋面拱之间的拉杆支撑的安装。

  施工工艺流程及操作要点

1、工艺流程

  建立测量控制网及测量控制主拱支撑架体设计主拱吊装及安装 卸荷

2、操作要点

  大跨度钢拱安装同时涉及分段及吊机的选择、施工测量定位、支撑架体的设臵、钢拱的吊装及安装、卸荷等多种施工工艺,而钢拱的吊装及安装是整个施工过程的关键。

2.1、建立测量控制网及测量控制

1.GPS点的交接及复核

  根据GPS点的成果,制定点位精度的复查,具体测量步骤:根据GPS点的布局,在施工区域边布设二级控制网,按闭合导线的观测方法,计算出导线精度,再根据计算出的点位精度,如果GPS点的成果符合施工要求即可使用,反之要对导线实行平差后才可使用;对水准点的复查,采用国家二级水准的要求进行复查,在施工区域内按施工需要布设若干固定的水准基准点,对布设的水准点实行联测。

  建立施工控制网(有轴线控制桩),形成统一布局(见下图)

2.2主拱吊装及安装:

1.分段及吊机的选择

  根据施工现场的实际情况,结合钢构件的总重量,进行吊装机械的选择及分段数量。

  首先考虑吊装机械的一般起重量,工作半径,并结合钢拱总重量,底部混凝土柱的柱距等,确定钢拱分段数量及尺寸,根据单体重量最大时的起重参数,进行吊机的选择。

2.安装总体流程:

1)首先进行钢柱及钢柱之间的连梁安装,具体如图流程图一:

2)为了使屋面结构形成稳定的体系,所以对两端第二段中间拱进行安装,并进行两端屋面梁和钢柱的拼装安装,同时对两端屋面梁之间的连梁和水平剪刀支撑进行安装:

2.3、卸荷

1.总体思路

  在卸荷前,整个钢结构荷载分别由钢柱、支撑架及主拱承担,卸载时支撑架上所承受的荷载逐渐过度到钢柱和主拱上,最终形成稳定的承载体系。卸载过程是使屋盖系统缓慢协同空间受力的过程,此时整个屋盖系统的内力重新分布,并逐渐过度到设计状态。在卸载时应遵循变形协调、卸载均衡的原则,采用从中间向两边逐步卸荷的施工方案,先卸载中间拱的支撑架,卸完后再进行主拱的卸荷,两榀主拱应同时由中间向两端进行。

2.卸荷具体施工过程:

1)在主拱下各支撑架的支撑点的H型钢梁上设臵型号为QL5050吨螺旋千斤顶,支撑点上设臵一个。

2)在每个螺旋千斤顶的顶部利用Φ219的钢管做套筒,再在钢管的顶部做与拱架角度相同的支托做为临时支撑。

3)调节螺栓千斤顶的高度,使支托支撑在拱架的底部,顶紧到位。

4)在每根H型梁千斤顶的落位处设臵钢板卡码,固定千斤顶,防止千斤顶在支撑H型钢梁上滑落和失稳,

5)待所有支撑点上的临时千斤顶支撑到位、顶紧后,按照从中间到两边的顺序逐渐拆除原临时的支撑,让主拱逐步落位在千斤顶支托上。

  材料与设备

  本工法使用的材料主要有格构柱架体、200×200mm工字钢、钢架管、钢板卡码、Φ219的钢管、旧橡胶轮胎等;主要采用的机具设备有:履带吊机、汽车吊、千斤顶、手动葫芦、全站仪、经纬仪、水准仪、钢丝绳、安全绳、网、对讲机等。

  质量控制

  本工法施工质量控制须严格按GB 50205-2001《钢结构工程施工质量验收规范》中相关验收标准执行。

1、吊装第一段箱型梁时,以箱型底柱的垂直线为基础进行安装、垂直度校正。垂直度调整好后,箱型梁接头部位上、下,左、右进行点焊,再复测箱型梁和箱型底柱的垂直度,确保无误后,然后在箱型梁的两端用钢支撑把箱型梁撑住以保证箱型梁的稳定性,最后再对对接坡口进行全溶透焊接。在箱型梁标高控制上,选用在每个支撑胎架的顶部安装一只20T液压千斤顶,以调节箱型梁的标高,吊装后面的箱型梁以同样的方法进行施工。两根箱型梁安装结束后,再安装两根钢梁间的支撑杆件,以确保箱型梁的稳定性。

2、严格按照《焊接工艺评定报告》和《建筑钢结构焊接技术规程》JGJ 81 – 2002。焊接前进行坡口除锈、打磨。箱形梁施焊时,由于箱型梁截面大,焊接量比较大,焊接过程中为防止箱型梁变形,采用两人对面同时焊接,然后再进行上、下坡口焊接。对于拉杆与箱形梁焊接时,也应由两人由上至下对称施焊。

3、设计要求全焊透的一级焊缝采用超声波探伤进行内部缺陷的检验,超声波探伤不能对缺陷作出判断时,应采用射线探伤,其内部缺陷分级及探伤方法应符合现行国家标准《钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果分级法》GB1135或《钢熔化焊对接接头射线照相和质量分级》GB3323的规定。要求一级焊缝100%探伤。


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