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文檔簡(jiǎn)介
***69m×120m跨度鋼結(jié)構(gòu)工程安裝技術(shù)[摘要]本文介紹大型吊裝機(jī)械進(jìn)入復(fù)雜設(shè)備基礎(chǔ)地坑內(nèi)成功實(shí)現(xiàn)69m×120m跨度特大型空間鋼結(jié)構(gòu)跨內(nèi)吊裝施工技術(shù),供類(lèi)似工程參考。
[關(guān)鍵詞]特大型廠房鋼結(jié)構(gòu)安裝技術(shù)
1.工程概況
本文介紹的69m×120m跨度特大型廠房鋼結(jié)構(gòu)工程,位于***股份有限公司新建的寬中厚板(卷)工程精整區(qū)標(biāo)段冷床跨(見(jiàn)圖1)。該冷床設(shè)備生產(chǎn)工藝平面尺寸屬?lài)?guó)內(nèi)最大,室內(nèi)布置二臺(tái)10噸多支點(diǎn)懸掛起重機(jī)(每臺(tái)起重機(jī)跨度為55m、五個(gè)懸掛支點(diǎn)、軌面標(biāo)高18m),屋蓋系統(tǒng)為上承式梯形鋼屋架、橫向天窗架、蜂窩梁檁條體系。主要構(gòu)件有:17根鋼柱,9榀鋼屋架(其中7榀鋼屋架跨度為69m,單件最大重量為46噸),四排橫向天窗架,1榀60m鋼托架(單件重量76噸),以及蜂窩梁和水平支撐系桿等,鋼結(jié)構(gòu)總重量1400噸。
2.工程特點(diǎn)
2.1該工程廠房跨度大、構(gòu)件重、外形尺寸大;廠房柱基礎(chǔ)與室內(nèi)大型設(shè)備基礎(chǔ)為聯(lián)體形式,施工現(xiàn)場(chǎng)不具備鋼結(jié)構(gòu)工程在室內(nèi)大型設(shè)備基礎(chǔ)開(kāi)挖前先吊裝的施工條件;廠房?jī)?nèi)冷床設(shè)備基礎(chǔ)底板上混凝土輥道支墩分布多(約800個(gè))、標(biāo)高變化大(從±0至-4.18m不等)、吊裝過(guò)程中還需要保護(hù)設(shè)備基礎(chǔ)地腳螺栓近三千套,對(duì)吊車(chē)行走作業(yè)和大型鋼構(gòu)件現(xiàn)場(chǎng)預(yù)拼裝存在著較大困難;冷床設(shè)備基礎(chǔ)底板上預(yù)留的輥道支墩豎向插筋,影響履帶吊車(chē)行走;主體結(jié)構(gòu)安裝精度比常規(guī)廠房鋼結(jié)構(gòu)安裝精度要求更高。69m大跨度鋼屋架下部設(shè)計(jì)沿縱向120m長(zhǎng)度范圍分別布置二臺(tái)10噸多支點(diǎn)懸掛起重機(jī)(單臺(tái)起重機(jī)跨度為55m),每臺(tái)起重機(jī)有五個(gè)懸掛支點(diǎn),分別固定在五榀鋼屋架下弦底部,該五榀鋼屋架下弦相當(dāng)于五根行車(chē)軌道,必須保證水平面標(biāo)高,否則懸掛起重機(jī)的五個(gè)支點(diǎn)就無(wú)法同步運(yùn)行。這對(duì)大跨度鋼屋架制作起拱高度和構(gòu)件安裝后下?lián)细叨阮A(yù)控提出了更高的要求。
3.關(guān)鍵性技術(shù)問(wèn)題的解決
3.1設(shè)備基礎(chǔ)底板上預(yù)留豎向插筋如何處理
跨內(nèi)吊裝作業(yè)履帶吊車(chē)行走路線范圍內(nèi),冷床設(shè)備基礎(chǔ)底板上(標(biāo)高-4.18m)預(yù)留的輥道支墩豎向插筋約5000根(鋼筋直徑d=22mm、實(shí)際外露長(zhǎng)度2459mm),屬Ⅲ級(jí)熱軋帶肋鋼筋HRB400,為了保證履帶吊車(chē)行走需要,設(shè)備基礎(chǔ)底板上預(yù)留的豎向插筋外露長(zhǎng)度不得大于600mm,即對(duì)現(xiàn)有設(shè)備基礎(chǔ)底板上預(yù)留的豎向插筋必須進(jìn)行處理。
根據(jù)現(xiàn)行設(shè)計(jì)和施工規(guī)范對(duì)鋼筋接頭方式的技術(shù)要求,該鋼筋混凝土短柱存在動(dòng)荷載作用,不宜采用焊接接頭方式,當(dāng)采用機(jī)械連接接頭時(shí)縱向受力鋼筋接頭面積不應(yīng)超過(guò)50%,機(jī)械連接接頭區(qū)段的長(zhǎng)度為35d(取較大鋼筋直徑)且不小于500mm。按此技術(shù)要求,豎向插筋鋼筋接頭的方式采取焊接接頭方式、或機(jī)械連接接頭方式、或綁扎搭接接頭方式,實(shí)際上均不滿(mǎn)足施工規(guī)范要求或吊車(chē)行走需要。
為了突破這個(gè)施工技術(shù)難題,利用簡(jiǎn)易彎管工具將預(yù)留插筋彎曲施工方案,考慮到Ⅲ級(jí)熱軋帶肋鋼筋含碳量比Ⅱ級(jí)熱軋帶肋鋼筋要高一些,將大批量的預(yù)留插筋彎曲后再反彎校直成型,是否會(huì)影響鋼筋母材的質(zhì)量?為此,我們進(jìn)行了鋼筋室內(nèi)彎曲性能模擬試驗(yàn)進(jìn)一步論證,從施工現(xiàn)場(chǎng)截取的鋼筋原材料,委托試驗(yàn)單位,進(jìn)行鋼筋室內(nèi)的彎曲性能模擬試驗(yàn),彎心直徑為4d,通過(guò)試驗(yàn)得出結(jié)論:采取鋼筋彎曲處理方案可以滿(mǎn)足設(shè)計(jì)和施工規(guī)范要求。
具體方法是:鋼筋采用簡(jiǎn)易彎管工具彎折,彎折點(diǎn)距底板面300mm-500mm,彎折半徑按混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范(GB50204—2002)第條要求不小于4倍鋼筋直徑,施工操作時(shí)彎折半徑按不小于6倍鋼筋直徑控制,鋼結(jié)構(gòu)吊裝后采用彎管工具恢復(fù)。
3.2冷床設(shè)備基礎(chǔ)底板上吊裝荷載復(fù)核驗(yàn)算
鋼筋混凝土底板設(shè)計(jì)提供的允許荷載不大于40kN/m2。有關(guān)數(shù)據(jù)如下:150噸履帶吊車(chē)自重147噸,跨內(nèi)最大吊裝構(gòu)件重量46噸,行走路線上鋪設(shè)400-500mm砂石料,150噸履帶吊車(chē)的單根履帶與地面接觸面積為7725mm×1070mm,按上述數(shù)據(jù)復(fù)核驗(yàn)算,不能滿(mǎn)足設(shè)計(jì)規(guī)定的允許荷載要求。因此決定在吊車(chē)行走路線上滿(mǎn)鋪重型路基箱(1500mm×6000mm),分散混凝土底板上的吊裝荷載。
3.3大型吊裝機(jī)械如何進(jìn)出冷床-4.18m地坑內(nèi)
150噸履帶吊車(chē)進(jìn)入地坑時(shí),采取鋼結(jié)構(gòu)坡道支架作為斜坡路橋,并在斜坡路橋下滿(mǎn)鋪砂石料,以防止鋼結(jié)構(gòu)坡道支架意外失穩(wěn)。150噸履帶吊車(chē)退出地坑時(shí),取消了鋼結(jié)構(gòu)坡道支架,直接滿(mǎn)鋪砂石料作為吊車(chē)行走路線。吊車(chē)在地坑內(nèi)行走路線上鋪設(shè)400-500mm砂石料,再在砂石料上鋪重型路基箱,吊車(chē)在路基箱上行走,既保護(hù)了彎曲后的鋼筋不會(huì)壓壞,也分散了混凝土底板上的吊裝荷載。
4.吊裝施工順序
4.1吊裝施工順序:首先安裝鋼柱系統(tǒng),其次安裝鋼托架,再安裝鋼屋架、檁條、水平支撐,最后安裝天窗架。屋面系統(tǒng)的安裝順序是從1-20線開(kāi)始往1-27線方向吊裝。
4.2為保證冷床區(qū)屋蓋系統(tǒng)的吊裝,UST跨D列的27線/28線鋼柱暫不安裝,待冷床區(qū)的1/26線鋼屋架安裝完畢,150噸吊車(chē)退出冷床區(qū)后再進(jìn)行安裝。吊裝施工平面示意圖(見(jiàn)圖2)。
5.主要施工方法
5.1根據(jù)構(gòu)件參數(shù)和現(xiàn)場(chǎng)條件,選用150噸履帶吊車(chē),技術(shù)參數(shù)為:60m跨度鋼托架(單件重量76噸)采取跨外就近吊裝,采用27m吊桿、吊裝半徑在8m以?xún)?nèi)。69m跨度鋼屋架(最大單件重量46噸)采取跨內(nèi)吊裝,采用主桿42m和副桿13m、吊裝半徑在12m以?xún)?nèi)。
5.260m鋼托架和69m鋼屋架在鋼結(jié)構(gòu)加工廠制作60m鋼托架和69m鋼屋架在鋼結(jié)構(gòu)加工廠制作時(shí),分別分為三段和四段制成散裝構(gòu)件,在加工廠內(nèi)進(jìn)行預(yù)組裝(節(jié)點(diǎn)處均不焊接),對(duì)各構(gòu)件進(jìn)行編號(hào),提供組裝圖,以散件的形式運(yùn)輸至施工現(xiàn)場(chǎng),在施工現(xiàn)場(chǎng)搭設(shè)組裝平臺(tái)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)組裝。
5.3鋼柱系統(tǒng)的安裝:首先將基礎(chǔ)杯口內(nèi)表面打毛并清洗干凈。吊裝時(shí)選擇合適的鋼絲繩,并控制標(biāo)高和垂直度。鋼柱找正后,用楔鐵在鋼柱與杯口之間楔入固定后,吊車(chē)方可松鉤。第二根鋼柱安裝找正后,即安裝柱間支撐和柱頂壓桿,以保證鋼柱的平面穩(wěn)定。
5.460m鋼托架的拼裝與焊接:在第一根鋼柱安裝時(shí)即可進(jìn)行預(yù)拼裝。拼裝地點(diǎn)選在1-B列的1-20線至1-24線搭設(shè)的組裝平臺(tái)上進(jìn)行。組裝時(shí)用測(cè)量?jī)x器和鋼尺控制其水平度與幾何尺寸,合格后方可進(jìn)行焊接。焊接時(shí)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求選用焊條。焊接前對(duì)焊條進(jìn)行烘焙處理。上下弦翼緣板的對(duì)接焊縫的兩端配置起弧和收弧板,其材質(zhì)、板厚、坡口形式均與焊件相同。焊接完畢用氣割切除并修磨平整。施焊時(shí)至少用四名焊工采用對(duì)稱(chēng)形式同時(shí)焊接。其順序是:第一步,對(duì)上下弦的四道對(duì)接焊縫進(jìn)行焊接,當(dāng)?shù)谝粚雍附油戤吅螅磸耐屑艿闹虚g節(jié)點(diǎn)處依次向兩端進(jìn)行焊接。當(dāng)所有節(jié)點(diǎn)處的第一層焊接完畢后,對(duì)焊縫進(jìn)行清理,如發(fā)現(xiàn)有影響焊縫質(zhì)量的缺陷,及時(shí)處理。與此同時(shí)用水平儀對(duì)鋼托架進(jìn)行復(fù)測(cè),觀察托架的變形情況,以便適時(shí)地修正焊接工藝。然后進(jìn)行第二層焊接,其順序與方法同上一層焊縫。每一層焊接完畢都要進(jìn)行測(cè)量和清理后方可進(jìn)行下一層的焊接。
5.560m鋼托架的安裝:在1-20線和1-24線鋼柱柱頂和鋼托架連接支座的底板下加潤(rùn)滑劑,以便能自由地伸縮,減少對(duì)柱的推力,待屋蓋在恒載下水平變形完成后再將支座與柱頂焊牢。利用150噸履帶吊采用27m吊桿,在半徑8m內(nèi)進(jìn)行吊裝。
5.669m鋼屋架的拼裝及焊接:鋼屋架的預(yù)拼裝分兩步進(jìn)行。第一步:在現(xiàn)場(chǎng)成品庫(kù)車(chē)間搭設(shè)組裝平臺(tái)。組裝平臺(tái)的平整度由測(cè)量?jī)x器找平。在組裝平臺(tái)上根據(jù)施工詳圖按1:1進(jìn)行放樣,并沿屋架的外輪廓線間斷的點(diǎn)焊短角鋼形成組裝胎模以控制屋架的幾何形狀和尺寸。在此平臺(tái)上將屋架分成兩個(gè)半榀焊接成型后,利用現(xiàn)場(chǎng)UST跨車(chē)間內(nèi)的行車(chē)吊運(yùn)到與冷床跨交接處,由150噸履帶吊車(chē)接應(yīng)到冷床跨內(nèi)。第二步:由150噸履帶吊將屋架吊運(yùn)至E列—B列電纜隧道上進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)組對(duì)。69m鋼屋架的焊接順序、方法及控制手段與60m鋼托架相同。
5.7屋面系統(tǒng)的安裝:至少兩榀鋼屋架拼裝焊接完畢后方可進(jìn)行屋面系統(tǒng)的吊裝。在屋架的底座與柱頂之間加潤(rùn)滑劑,屋架就位后支座與柱頂用螺栓連接,待屋面的構(gòu)件安裝完畢后方可焊接。兩榀屋架安裝就位后,即安裝檁條、支撐等構(gòu)件。每?jī)煽鐬橐粋€(gè)單元,當(dāng)本單元內(nèi)的屋架、檁條、支撐等構(gòu)件安裝就位后即安裝天窗架。天窗架在地面根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況以數(shù)榀為一組組成框架式整體吊裝。一個(gè)單元安裝結(jié)束方可進(jìn)行下一個(gè)單元的安裝,以此類(lèi)推直至最后一個(gè)單元安裝結(jié)束。
6.結(jié)束語(yǔ)
6.1設(shè)備基礎(chǔ)底板上預(yù)留豎向插筋,屬Ⅲ級(jí)熱軋帶肋鋼筋(HRB400直徑22mm),采用簡(jiǎn)易彎管工具彎折,鋼結(jié)構(gòu)吊裝后采用彎管工具恢復(fù)。從理論上和實(shí)踐上已證明,在特定施工環(huán)境條件下,Ⅲ級(jí)熱軋帶肋鋼筋(HRB400直徑22mm)采用彎曲方法是可行的。
6.2大型吊裝機(jī)械進(jìn)出冷床-4.18m地坑內(nèi),上下斜坡道采取直接滿(mǎn)鋪砂石料為最佳方案。
6.3屋蓋系統(tǒng)大跨度鋼屋架下部設(shè)計(jì)多支點(diǎn)懸掛起重
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