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摘要:文章主要分析了工程难点和施工条件、钢结构施工顺序。给出地脚锚栓、钢管混凝土柱、箱形钢梁、三角桁架柱及屋顶桁架分段安装技术,保证施工顺利进行。
关键词: 高层钢筋混凝土结构;难点特点；钢屋架；施工;安装。
1、工程概况
某工程项目工程采用箱形基础,高层钢筋混凝土结构,地上20层,由A、B座写字楼及C座裙房和D座大堂4部分组成。D座大堂上空设置悬挂式南北向走廊和东西向天桥,使得大堂成为连接A、B两座写字楼及商业的“立体交通枢纽”。
D座大堂±0.000以上为纯钢结构,位于A、B两座写字楼之间(⑦～⑩/○B～○G轴),平面尺寸26.6m×48.92m,轴间距○7～○8、○9～○10轴为5.375m,○8～○9轴间为17m,其余轴间距均为8.5m,总高度24m,大堂中空净高20.78m,建筑面积约为2000㎡。南北立面为钢绞线驳接幕墙,2～4层东西向天桥及南北向走廊的箱形钢梁由66根 70mm钢拉杆吊挂于屋顶钢桁架上,○8○9轴上各设置6根 1100mm圆钢管柱,柱顶采用H型钢八字斜撑,支撑两侧屋顶钢桁架。四个角部分别由两根规格为 450mm×26mm无缝钢管柱与规格为 1100mm×25mm圆管柱之间通过规格为 273mm×12mm的斜腹杆以及 325mm×14mm的横腹杆连接组成三角桁架柱,顶部与屋顶钢桁架连接。屋顶共设26榀H型钢组合钢桁架,高度为1.7m,总重约220t。楼板为压型钢承板组合楼板,规格为BD65-0.75。大堂结构剖面形式如图1所示。
图1大堂结构剖面示意图
2、工程特点、难点
1)本工程每根 1100mm圆钢管柱柱脚采用12根 100mm,长度为3.0m地脚锚栓连接固定;每根 450mm无缝钢管柱柱脚采用12根 42mm,长度0.75m地脚锚栓连接固定。
2)4个角部三角桁架钢管柱安装。
3)本工程特点是屋面桁架为H型钢组合桁架,高度h=1.7m,最长单榀桁架长度L=26.3m,最重一榀桁架重10.2t,桁架顶距离地面22.33m;屋顶钢桁架安装是安装难点。
4)东西向天桥及南北向走廊钢梁悬挑端通过钢拉杆与屋顶钢桁架相连。
5)钢拉杆施工(由钢拉杆施工单位出详细的施工方案)。
3、施工条件
1)使用现场已有的2台塔吊,满足现场构件卸车和吊装,部分构件需要依靠2台塔式起重机抬吊完成。
2)从地下3层开始搭设满堂红碗扣承重脚手架(考虑到地下1、2层楼板为新浇注楼面),立杆间距900mm、水平杆间距1800mm,搭设至桁架底20.930m,搭设区域为:南北向○B轴向南4.175m起、○B～○G轴、○G轴向北4.175m止,南北向总长度L=50.85m,东西向○7轴向西0.5m、○7～○10、○10轴向东0.5m,总长度28.75m。±0.000以上脚手架的搭设需随着钢梁的吊装同步进行,需满足现场构件的吊装需求。
4、钢结构施工顺序
根据施工现场塔吊的实际起重性能情况,地上 1100mm钢管柱分为一柱一层,地上三角桁架柱分为两节,屋顶主钢桁架分为两段对接。
1)地上第1节钢管柱从南向北进行安装,待柱安装完成后,即开始从南向北进行1层钢梁的吊装,走廊悬挑箱形钢梁一端与钢管柱牛腿通过安装螺栓连接,另一端放置在满堂红碗扣脚手架上,天桥钢梁通过脚手架调整标高后放置于脚手架上。每节钢管柱安装完成后,即安排钢管柱内自密实混凝土的浇注。
2)从南向北开始进行地上2节柱的安装,2层钢梁附近从南向北开始吊装,吊装方法同1层钢梁。三角桁架钢管柱的第1节柱同步进行安装,柱安装完成后,即开始第1节柱段内钢管支撑的安装,管支撑安装完成后,进行钢管柱内自密实混凝土的浇注,具体先完成南侧两组,后完成北侧两组。
3)地上3节柱的安装从南向北进行,3层钢梁同1层钢梁方法跟进,从南向北开始吊装;三角桁架钢管柱的第2节柱和柱间支撑同步进行安装。
4)第1榀钢桁架从○D轴开始向南吊装,南边吊装完成后,再从○D轴向北吊装。每榀钢桁架吊装完成,进行初校后就需马上进行钢桁架与 1100mm钢管柱柱顶间H形支撑的吊装,支撑吊装完成后及时进行校正,校正完成后进行H形支撑与桁架和钢管柱顶连接板的焊接。
5)屋頂钢桁架的校正、高强度螺栓施工、焊接、连接节点油漆补喷等工序。
6)钢拉杆的安装,使用塔吊进行钢拉杆的吊装,先进行○G～○F轴间屋顶钢桁架与4层钢梁间10根5.4m、○E～○F轴间屋顶钢桁架与3层钢梁间18根9.6m钢拉杆的安装;再进行○G～○F轴间4层与3层、3层与2层钢梁间、○F～○B轴3层与2层钢梁间12根3.1m和26根2.9m钢拉杆的吊装。
7)桁架安装完成后,进行2号塔吊的拆除(2号塔吊位于大堂结构内)。
8)屋顶钢桁架卸载,满堂红碗扣脚手架的拆除。先拆除○G～○F轴间屋顶钢桁架至4层钢梁和!○F～○B轴间屋顶钢桁架与3层钢梁区域内脚手架拆除,脚手架拆除后,再通过钢拉杆调整钢梁标高,钢梁标高调整满足设计要求后,即进行高强度螺栓的施工和钢梁的焊接。然后逐层拆除脚手架,逐层向下施工。
9)压型钢板施工,屋顶钢桁架安装完成后,即可进行屋顶部分压型钢板的铺设和栓钉的焊接,南北向连廊和东西向天桥钢梁焊接完成后,即由上至下进行压型钢板、栓钉和边模的施工。
5、构件安装
5.1地脚锚栓安装
12根 1100mm圆钢管柱柱脚均布置12根 100mm,长3m的地脚锚栓,地脚锚栓埋设于 1500mm的混凝土柱内。搭设脚手架固定锚栓定位板,通过锚栓固定板将锚栓按照设计要求精确定位后,在锚栓底部和中间用钢筋环与混凝土柱内箍筋进行点焊固定,并通过螺母进行锚栓标高的精确调整,同时在柱混凝土浇注时进行测量观测,确保锚栓定位轴线和标高符合设计和规范要求。
8根 450mm无缝钢管柱柱脚均布置12根 42mm,长0.750m地脚锚栓,地脚锚栓埋设于600mm×1500mm混凝土梁内,锚栓通过定位板固定。由于混凝土梁内钢筋比较密,锚栓在安装时,密切配合土建钢筋的绑扎,处理好锚栓轴线和标高。
5.2钢管混凝土柱安装
钢管混凝土柱根据现场施工条件分为3节柱,第1节柱从±0.000开始,长度为8.00m,采用12根 100mm的地脚锚栓连接固定,第2节柱长度5m、第3节柱长度5.73m,通过焊接进行柱柱对接连接。为了满足建筑装饰需要,焊缝探伤合格后,将焊缝表面进行打磨,焊缝余高预留2mm。安装时遵循先吊装、后校正、再焊接,焊接过程中用经纬仪进行随时监测,保证柱的垂直度满足规范要求。焊接完成24h后进行超声波探伤,焊缝探伤合格进行管内混凝土的浇注。
5.3钢梁安装
大堂箱形钢梁的主要截面如图2所示。
图2 大堂箱梁截面示意图
⑦～⑩/○B～○G轴区域脚手架搭设需满足钢梁的吊装需求,并承担部分悬挑钢梁的荷载。柱间钢梁吊装后,通过安装螺栓连接,悬挑钢梁一端与钢管柱牛腿施工安装螺栓连接,另一端吊装时预翘5～10mm放置于脚手架上。3层钢梁的吊装随着钢管柱的安装进度进行。钢梁上部脚手架拆除后,进行钢拉杆的吊装施工,待钢拉杆吊装完成后,初步通过钢拉杆来调整箱形悬挑钢梁端的标高,并使钢拉杆处理受力状态,然后将钢梁底部承担钢梁荷载的脚手架全部拆除,使钢梁处于自由状态,再通过钢拉杆根据设计要求进行一次钢梁悬挑端标高的调整。标高符合设计要求后,使用扭剪型高强度螺栓替换下安装螺栓,为了满足建筑设计要求,使钢梁连接节点处螺栓发挥装饰铆钉的建筑效果,故将扭剪型高强度螺栓梅花头一端冲箱形梁内,并尽量将螺栓拧紧。接下来进行钢梁的焊接,钢梁焊接时先焊钢梁的下翼缘,下翼缘焊接探伤合格后,进行腹板焊接,最后进行上翼缘盖板的焊接,先焊钢梁一端,待其温度冷却至常温时,再进行另一端的焊接,不能对一根钢梁两端同时施焊。在钢梁焊接时注意观测钢梁悬挑端标高的变化,并根据测量结果进行调整。按照此方法逐层向下进行钢梁安装。由于整个大堂钢结构全部为外露构件,所以加工厂在构件加工时,必须注意控制好构件的几何尺寸和焊缝的外观质量,为了满足建筑效果的需要,该工程3层钢梁和屋顶钢桁架的焊接使用了陶瓷衬条,取得了良好的焊接外观。
5.4三角桁架柱安装
4个角部三角桁架柱由1根 1100mm×25mm钢管柱与2根 450mm×26mm的无缝钢管柱及其间 273mm×12mm的斜腹杆以及325mm×14mm的横腹杆连接组成,三角形桁架柱总高度为22.33m,顶部与屋顶钢桁架连接(见图3)。
图3三角形桁架柱示意图
根据现场安装实际情况GZ1、GZ2分为两段进行安装,第1节13.2m、第2节9.13m,所以柱间钢管斜腹杆和横腹杆也按照两次进行组立。GZ1按照设计要求在车间里加工时起供30mm, 273mm×12mm的斜腹杆以及 325mm×14mm的横腹杆在加工时按照深化设计要求进行相贯线下料。
在满堂红碗扣脚手架搭设时,在保证脚手架的整体稳定和构造要求后,三角形桁架柱区域内不搭设脚手架。首先进行GZ1、GZ2第1节柱的吊装,通过42mm的地脚锚栓与混凝土结构连接,校正完成后将地脚锚栓的螺栓拧紧。南北侧GZ1在校正调解时,需确保柱身东西向连接幕墙钢绞线用连接耳板在同一轴线上。在GZ1、GZ2校正好后,将横腹杆底标高及轴线分别标注在GZ1、GZ2、DZ1柱身上,每吊一根横腹杆在相应标高处焊接倒八字托板一块,以便横腹杆就位。在一节柱上方2m处搭设脚手架架设2t卷扬1台进行斜腹杆和横腹杆的吊装。斜腹杆和横腹杆组立完成后,进行一次GZ1、GZ2的垂直度校正,再开始钢管斜腹杆和横腹杆与GZ1、GZ2、DZ1的焊接,焊接时错开节点,在焊接过程中注意观测GZ1、GZ2和DZ1的垂直度变化,以调整焊接顺序。依次其余三角形桁架柱的安装。
6、屋顶钢桁架的安装
屋顶钢桁架主要由截面为HW300×300×10×15的上、下弦、以及截面为HW200×200×8×12的斜腹杆和竖腹杆组成12榀主桁架,总高度1.7m,长度26.3m,重量為7.8t。南、北两侧2榀T3主桁架上、下弦杆为焊接箱形截面300mm×350mm×12mm×16mm、斜腹杆和竖腹杆为焊接H形截面H200×350×8×14,长度为21.25m,重量为10.2t。其余桁架均为连接主桁架间的次桁架。
6.1桁架分段
综合考虑构件运输、构件吊装以及现场塔吊的起重能力等因素,在深化设计时将主桁架从接近1/2处分开成两段,最长一榀主桁架T1的分段后较长段长度约为L=15m,重约为4.4t、这样即可满足2号塔吊吊装,又可满足运输。T3桁架长段通过现场2台塔吊抬吊完成,桁架拼装后等强连接。
6.2脚手架搭设
满堂红碗扣脚手架的搭设需满足进度需要,脚手架搭设完成后,需通过四方验收后才可以使用。
6.3桁架吊装前的施工准备
1)桁架吊装前,将桁架底标高线和东西向主桁架的轴线标记在A、B座主楼5层结构的柱和楼板上;将南北向6榀次桁架以及桁架底与柱顶支撑连接的部位和东西向主桁架与A、B楼的边线提前标注在脚手架上;在主桁架安装轴线位置底部通过脚手架水平杆确定好桁架的安装标高。在主桁架轴线外150mm处,每隔5根水平杆,加设一个扣件,作为桁架吊装时,轴线固定的控制点。
2)在桁架安装标高以下500mm满铺第4道大眼安全网;在东西向主桁架安装位置两侧脚手架水平杆上,设两块贯通的脚手板作为桁架安装时的操作平台;在桁架标高的中部东西向设置钢丝绳,钢丝绳端部与A、B楼结构柱连接,作为桁架吊装时工人安全绳的挂点。
3)桁架吊装前检查控制标高用水平钢管脚手架所有扣件的螺丝是否拧紧,检查塔吊的吊装钢丝绳是否安全可靠,检查所有的大眼网是否都布设到位。
4)提前核查现场构件的堆放位置和几何尺寸,做到吊装时的吊装顺序有条不紊,提前在构件上作好标记。
6.4桁架安装
1)先吊装T1-2f-1主桁架的长段,再吊装T1-2f-2主桁架的短段,上、下弦杆以及斜腹杆使用双夹板通过安装螺栓连接固定。吊装完成后,马上在桁架南北两侧每隔3m加设钢管脚手架八字斜撑,斜撑管头放置顶托,以便调整桁架垂直度、使其稳固。接着进行主桁架底与钢管柱顶H形支撑的吊装。
2)吊装南北向6榀次桁架T61-1、T5a-1、T5-1、T6-1,f通过一端上、下弦杆与T1-2f连接。
3)吊装轴南边T1-2主桁架的两段和4根桁架底与钢管柱顶间的支撑。
4)吊装6榀次桁架T61-2、T5a-2、T5-2、T6-2f。
5)吊装#轴北边T1-2f主桁架的两段。依次继续向南进行主次桁架的吊装。待轴两侧东、西向主桁架T1-2f和T1-2和其间的次桁架及支撑吊装完成后,以此为安装单位,校正好后即开始焊接,随吊装顺序进行。
7、结语
1)稳固结实的钢管架及操作平台是施工的必要条件。
2)根据结构形式,采用合理的施工顺序和方法,圆满地完成施工任务。
3)切实可行的施工方案和精心施工是大堂钢结构安装工程顺利完成的前提。通过此次施工,积累了丰富的经验,为以后遇到同类工程的施工提供了经验依据。
4)从力学的角度出发，在钢管柱内填充混凝土的设计，将混凝土的耐压和钢结构的抗弯优点良好地结合起来，从而节省了材料，同时省了成本。
注：文章中所涉及的公式和图表请用PDF格式打开
关键词: 高层钢筋混凝土结构;难点特点；钢屋架；施工;安装。
1、工程概况
某工程项目工程采用箱形基础,高层钢筋混凝土结构,地上20层,由A、B座写字楼及C座裙房和D座大堂4部分组成。D座大堂上空设置悬挂式南北向走廊和东西向天桥,使得大堂成为连接A、B两座写字楼及商业的“立体交通枢纽”。
D座大堂±0.000以上为纯钢结构,位于A、B两座写字楼之间(⑦～⑩/○B～○G轴),平面尺寸26.6m×48.92m,轴间距○7～○8、○9～○10轴为5.375m,○8～○9轴间为17m,其余轴间距均为8.5m,总高度24m,大堂中空净高20.78m,建筑面积约为2000㎡。南北立面为钢绞线驳接幕墙,2～4层东西向天桥及南北向走廊的箱形钢梁由66根 70mm钢拉杆吊挂于屋顶钢桁架上,○8○9轴上各设置6根 1100mm圆钢管柱,柱顶采用H型钢八字斜撑,支撑两侧屋顶钢桁架。四个角部分别由两根规格为 450mm×26mm无缝钢管柱与规格为 1100mm×25mm圆管柱之间通过规格为 273mm×12mm的斜腹杆以及 325mm×14mm的横腹杆连接组成三角桁架柱,顶部与屋顶钢桁架连接。屋顶共设26榀H型钢组合钢桁架,高度为1.7m,总重约220t。楼板为压型钢承板组合楼板,规格为BD65-0.75。大堂结构剖面形式如图1所示。
图1大堂结构剖面示意图
2、工程特点、难点
1)本工程每根 1100mm圆钢管柱柱脚采用12根 100mm,长度为3.0m地脚锚栓连接固定;每根 450mm无缝钢管柱柱脚采用12根 42mm,长度0.75m地脚锚栓连接固定。
2)4个角部三角桁架钢管柱安装。
3)本工程特点是屋面桁架为H型钢组合桁架,高度h=1.7m,最长单榀桁架长度L=26.3m,最重一榀桁架重10.2t,桁架顶距离地面22.33m;屋顶钢桁架安装是安装难点。
4)东西向天桥及南北向走廊钢梁悬挑端通过钢拉杆与屋顶钢桁架相连。
5)钢拉杆施工(由钢拉杆施工单位出详细的施工方案)。
3、施工条件
1)使用现场已有的2台塔吊,满足现场构件卸车和吊装,部分构件需要依靠2台塔式起重机抬吊完成。
2)从地下3层开始搭设满堂红碗扣承重脚手架(考虑到地下1、2层楼板为新浇注楼面),立杆间距900mm、水平杆间距1800mm,搭设至桁架底20.930m,搭设区域为:南北向○B轴向南4.175m起、○B～○G轴、○G轴向北4.175m止,南北向总长度L=50.85m,东西向○7轴向西0.5m、○7～○10、○10轴向东0.5m,总长度28.75m。±0.000以上脚手架的搭设需随着钢梁的吊装同步进行,需满足现场构件的吊装需求。
4、钢结构施工顺序
根据施工现场塔吊的实际起重性能情况,地上 1100mm钢管柱分为一柱一层,地上三角桁架柱分为两节,屋顶主钢桁架分为两段对接。
1)地上第1节钢管柱从南向北进行安装,待柱安装完成后,即开始从南向北进行1层钢梁的吊装,走廊悬挑箱形钢梁一端与钢管柱牛腿通过安装螺栓连接,另一端放置在满堂红碗扣脚手架上,天桥钢梁通过脚手架调整标高后放置于脚手架上。每节钢管柱安装完成后,即安排钢管柱内自密实混凝土的浇注。
2)从南向北开始进行地上2节柱的安装,2层钢梁附近从南向北开始吊装,吊装方法同1层钢梁。三角桁架钢管柱的第1节柱同步进行安装,柱安装完成后,即开始第1节柱段内钢管支撑的安装,管支撑安装完成后,进行钢管柱内自密实混凝土的浇注,具体先完成南侧两组,后完成北侧两组。
3)地上3节柱的安装从南向北进行,3层钢梁同1层钢梁方法跟进,从南向北开始吊装;三角桁架钢管柱的第2节柱和柱间支撑同步进行安装。
4)第1榀钢桁架从○D轴开始向南吊装,南边吊装完成后,再从○D轴向北吊装。每榀钢桁架吊装完成,进行初校后就需马上进行钢桁架与 1100mm钢管柱柱顶间H形支撑的吊装,支撑吊装完成后及时进行校正,校正完成后进行H形支撑与桁架和钢管柱顶连接板的焊接。
5)屋頂钢桁架的校正、高强度螺栓施工、焊接、连接节点油漆补喷等工序。
6)钢拉杆的安装,使用塔吊进行钢拉杆的吊装,先进行○G～○F轴间屋顶钢桁架与4层钢梁间10根5.4m、○E～○F轴间屋顶钢桁架与3层钢梁间18根9.6m钢拉杆的安装;再进行○G～○F轴间4层与3层、3层与2层钢梁间、○F～○B轴3层与2层钢梁间12根3.1m和26根2.9m钢拉杆的吊装。
7)桁架安装完成后,进行2号塔吊的拆除(2号塔吊位于大堂结构内)。
8)屋顶钢桁架卸载,满堂红碗扣脚手架的拆除。先拆除○G～○F轴间屋顶钢桁架至4层钢梁和!○F～○B轴间屋顶钢桁架与3层钢梁区域内脚手架拆除,脚手架拆除后,再通过钢拉杆调整钢梁标高,钢梁标高调整满足设计要求后,即进行高强度螺栓的施工和钢梁的焊接。然后逐层拆除脚手架,逐层向下施工。
9)压型钢板施工,屋顶钢桁架安装完成后,即可进行屋顶部分压型钢板的铺设和栓钉的焊接,南北向连廊和东西向天桥钢梁焊接完成后,即由上至下进行压型钢板、栓钉和边模的施工。
5、构件安装
5.1地脚锚栓安装
12根 1100mm圆钢管柱柱脚均布置12根 100mm,长3m的地脚锚栓,地脚锚栓埋设于 1500mm的混凝土柱内。搭设脚手架固定锚栓定位板,通过锚栓固定板将锚栓按照设计要求精确定位后,在锚栓底部和中间用钢筋环与混凝土柱内箍筋进行点焊固定,并通过螺母进行锚栓标高的精确调整,同时在柱混凝土浇注时进行测量观测,确保锚栓定位轴线和标高符合设计和规范要求。
8根 450mm无缝钢管柱柱脚均布置12根 42mm,长0.750m地脚锚栓,地脚锚栓埋设于600mm×1500mm混凝土梁内,锚栓通过定位板固定。由于混凝土梁内钢筋比较密,锚栓在安装时,密切配合土建钢筋的绑扎,处理好锚栓轴线和标高。
5.2钢管混凝土柱安装
钢管混凝土柱根据现场施工条件分为3节柱,第1节柱从±0.000开始,长度为8.00m,采用12根 100mm的地脚锚栓连接固定,第2节柱长度5m、第3节柱长度5.73m,通过焊接进行柱柱对接连接。为了满足建筑装饰需要,焊缝探伤合格后,将焊缝表面进行打磨,焊缝余高预留2mm。安装时遵循先吊装、后校正、再焊接,焊接过程中用经纬仪进行随时监测,保证柱的垂直度满足规范要求。焊接完成24h后进行超声波探伤,焊缝探伤合格进行管内混凝土的浇注。
5.3钢梁安装
大堂箱形钢梁的主要截面如图2所示。
图2 大堂箱梁截面示意图
⑦～⑩/○B～○G轴区域脚手架搭设需满足钢梁的吊装需求,并承担部分悬挑钢梁的荷载。柱间钢梁吊装后,通过安装螺栓连接,悬挑钢梁一端与钢管柱牛腿施工安装螺栓连接,另一端吊装时预翘5～10mm放置于脚手架上。3层钢梁的吊装随着钢管柱的安装进度进行。钢梁上部脚手架拆除后,进行钢拉杆的吊装施工,待钢拉杆吊装完成后,初步通过钢拉杆来调整箱形悬挑钢梁端的标高,并使钢拉杆处理受力状态,然后将钢梁底部承担钢梁荷载的脚手架全部拆除,使钢梁处于自由状态,再通过钢拉杆根据设计要求进行一次钢梁悬挑端标高的调整。标高符合设计要求后,使用扭剪型高强度螺栓替换下安装螺栓,为了满足建筑设计要求,使钢梁连接节点处螺栓发挥装饰铆钉的建筑效果,故将扭剪型高强度螺栓梅花头一端冲箱形梁内,并尽量将螺栓拧紧。接下来进行钢梁的焊接,钢梁焊接时先焊钢梁的下翼缘,下翼缘焊接探伤合格后,进行腹板焊接,最后进行上翼缘盖板的焊接,先焊钢梁一端,待其温度冷却至常温时,再进行另一端的焊接,不能对一根钢梁两端同时施焊。在钢梁焊接时注意观测钢梁悬挑端标高的变化,并根据测量结果进行调整。按照此方法逐层向下进行钢梁安装。由于整个大堂钢结构全部为外露构件,所以加工厂在构件加工时,必须注意控制好构件的几何尺寸和焊缝的外观质量,为了满足建筑效果的需要,该工程3层钢梁和屋顶钢桁架的焊接使用了陶瓷衬条,取得了良好的焊接外观。
5.4三角桁架柱安装
4个角部三角桁架柱由1根 1100mm×25mm钢管柱与2根 450mm×26mm的无缝钢管柱及其间 273mm×12mm的斜腹杆以及325mm×14mm的横腹杆连接组成,三角形桁架柱总高度为22.33m,顶部与屋顶钢桁架连接(见图3)。
图3三角形桁架柱示意图
根据现场安装实际情况GZ1、GZ2分为两段进行安装,第1节13.2m、第2节9.13m,所以柱间钢管斜腹杆和横腹杆也按照两次进行组立。GZ1按照设计要求在车间里加工时起供30mm, 273mm×12mm的斜腹杆以及 325mm×14mm的横腹杆在加工时按照深化设计要求进行相贯线下料。
在满堂红碗扣脚手架搭设时,在保证脚手架的整体稳定和构造要求后,三角形桁架柱区域内不搭设脚手架。首先进行GZ1、GZ2第1节柱的吊装,通过42mm的地脚锚栓与混凝土结构连接,校正完成后将地脚锚栓的螺栓拧紧。南北侧GZ1在校正调解时,需确保柱身东西向连接幕墙钢绞线用连接耳板在同一轴线上。在GZ1、GZ2校正好后,将横腹杆底标高及轴线分别标注在GZ1、GZ2、DZ1柱身上,每吊一根横腹杆在相应标高处焊接倒八字托板一块,以便横腹杆就位。在一节柱上方2m处搭设脚手架架设2t卷扬1台进行斜腹杆和横腹杆的吊装。斜腹杆和横腹杆组立完成后,进行一次GZ1、GZ2的垂直度校正,再开始钢管斜腹杆和横腹杆与GZ1、GZ2、DZ1的焊接,焊接时错开节点,在焊接过程中注意观测GZ1、GZ2和DZ1的垂直度变化,以调整焊接顺序。依次其余三角形桁架柱的安装。
6、屋顶钢桁架的安装
屋顶钢桁架主要由截面为HW300×300×10×15的上、下弦、以及截面为HW200×200×8×12的斜腹杆和竖腹杆组成12榀主桁架,总高度1.7m,长度26.3m,重量為7.8t。南、北两侧2榀T3主桁架上、下弦杆为焊接箱形截面300mm×350mm×12mm×16mm、斜腹杆和竖腹杆为焊接H形截面H200×350×8×14,长度为21.25m,重量为10.2t。其余桁架均为连接主桁架间的次桁架。
6.1桁架分段
综合考虑构件运输、构件吊装以及现场塔吊的起重能力等因素,在深化设计时将主桁架从接近1/2处分开成两段,最长一榀主桁架T1的分段后较长段长度约为L=15m,重约为4.4t、这样即可满足2号塔吊吊装,又可满足运输。T3桁架长段通过现场2台塔吊抬吊完成,桁架拼装后等强连接。
6.2脚手架搭设
满堂红碗扣脚手架的搭设需满足进度需要,脚手架搭设完成后,需通过四方验收后才可以使用。
6.3桁架吊装前的施工准备
1)桁架吊装前,将桁架底标高线和东西向主桁架的轴线标记在A、B座主楼5层结构的柱和楼板上;将南北向6榀次桁架以及桁架底与柱顶支撑连接的部位和东西向主桁架与A、B楼的边线提前标注在脚手架上;在主桁架安装轴线位置底部通过脚手架水平杆确定好桁架的安装标高。在主桁架轴线外150mm处,每隔5根水平杆,加设一个扣件,作为桁架吊装时,轴线固定的控制点。
2)在桁架安装标高以下500mm满铺第4道大眼安全网;在东西向主桁架安装位置两侧脚手架水平杆上,设两块贯通的脚手板作为桁架安装时的操作平台;在桁架标高的中部东西向设置钢丝绳,钢丝绳端部与A、B楼结构柱连接,作为桁架吊装时工人安全绳的挂点。
3)桁架吊装前检查控制标高用水平钢管脚手架所有扣件的螺丝是否拧紧,检查塔吊的吊装钢丝绳是否安全可靠,检查所有的大眼网是否都布设到位。
4)提前核查现场构件的堆放位置和几何尺寸,做到吊装时的吊装顺序有条不紊,提前在构件上作好标记。
6.4桁架安装
1)先吊装T1-2f-1主桁架的长段,再吊装T1-2f-2主桁架的短段,上、下弦杆以及斜腹杆使用双夹板通过安装螺栓连接固定。吊装完成后,马上在桁架南北两侧每隔3m加设钢管脚手架八字斜撑,斜撑管头放置顶托,以便调整桁架垂直度、使其稳固。接着进行主桁架底与钢管柱顶H形支撑的吊装。
2)吊装南北向6榀次桁架T61-1、T5a-1、T5-1、T6-1,f通过一端上、下弦杆与T1-2f连接。
3)吊装轴南边T1-2主桁架的两段和4根桁架底与钢管柱顶间的支撑。
4)吊装6榀次桁架T61-2、T5a-2、T5-2、T6-2f。
5)吊装#轴北边T1-2f主桁架的两段。依次继续向南进行主次桁架的吊装。待轴两侧东、西向主桁架T1-2f和T1-2和其间的次桁架及支撑吊装完成后,以此为安装单位,校正好后即开始焊接,随吊装顺序进行。
7、结语
1)稳固结实的钢管架及操作平台是施工的必要条件。
2)根据结构形式,采用合理的施工顺序和方法,圆满地完成施工任务。
3)切实可行的施工方案和精心施工是大堂钢结构安装工程顺利完成的前提。通过此次施工,积累了丰富的经验,为以后遇到同类工程的施工提供了经验依据。
4)从力学的角度出发，在钢管柱内填充混凝土的设计，将混凝土的耐压和钢结构的抗弯优点良好地结合起来，从而节省了材料，同时省了成本。
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