二級(jí)結(jié)構(gòu)專業(yè)輔導(dǎo):殼體鋼結(jié)構(gòu)工程

字號(hào):

(1)基本技術(shù)路線
    本方案的基本技術(shù)路線是:工廠分段制作,場(chǎng)外立體預(yù)拼,單件綜合安裝。
    即根據(jù)現(xiàn)有的運(yùn)輸條件,在鋼結(jié)構(gòu)制作廠將鋼構(gòu)件加工成整件或單元件,在場(chǎng)外進(jìn)行預(yù)拼裝,且部分殼體立體拼裝后,運(yùn)送至現(xiàn)場(chǎng)。在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行擴(kuò)大組裝,并組裝在移動(dòng)式的平臺(tái)上,通過(guò)有軌運(yùn)輸,到達(dá)吊機(jī)的起重半徑內(nèi),由吊機(jī)分段安裝到設(shè)計(jì)指定的位置上。
    (2)鋼結(jié)構(gòu)深化設(shè)計(jì)
    按國(guó)外的設(shè)計(jì)程序,國(guó)外的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)只進(jìn)行到相當(dāng)于國(guó)內(nèi)的擴(kuò)初設(shè)計(jì)深度,不能直接用于制作及施工,應(yīng)再作出用于制作工廠和工地施工的深化設(shè)計(jì)圖即施工圖。
    國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)的鋼結(jié)構(gòu)也需要以上兩個(gè)階段,但從擴(kuò)初設(shè)計(jì)到深化設(shè)計(jì)可以直接銜接連貫進(jìn)行,大大縮短整個(gè)設(shè)計(jì)周期。
    (3)鋼材采購(gòu)
    本工程H型鋼擬采用馬鞍山鋼廠的產(chǎn)品,鋼板擬采用舞陽(yáng)鋼廠的鋼板,鋼管采用成都鋼管廠或天津鋼管廠的產(chǎn)品,鑄鋼件待定。
    (4)鋼結(jié)構(gòu)制作
    1)頂環(huán)梁的分段
    頂環(huán)梁由環(huán)形鋼管、箱梁、鋼板、H形鋼梁與鋼管等構(gòu)件組成,其中環(huán)形鋼管與箱梁由于運(yùn)輸與起重量等方面的原因,必須分段制作,運(yùn)到現(xiàn)場(chǎng),由吊機(jī)分段吊到設(shè)計(jì)指定的位置上,再連成整體。為減小現(xiàn)場(chǎng)高空對(duì)接的焊接變形,對(duì)接形式為高強(qiáng)螺栓連接。
    2)頂環(huán)梁的制作
    ①先進(jìn)行鋼管的縱縫焊接,并裝焊內(nèi)筋板;
    ②按分段長(zhǎng)度進(jìn)行鋼管對(duì)接或折線對(duì)接;
    ③在環(huán)形胎架上,對(duì)短軸梁架連接的鋼管分段,用火工加熱的方法,進(jìn)行熱彎成型;
    ④在頂部環(huán)梁的環(huán)形胎架上,與長(zhǎng)短軸梁架的徑向連接座、連接板進(jìn)行裝焊;
    ⑤頂部箱梁分段按整體方法制作及驗(yàn)收;
    ⑥頂部橫梁連梁分段按整體方法制作及驗(yàn)收;
    3)長(zhǎng)軸梁架的分段制作
    長(zhǎng)軸梁架上部按12m、下部按15m左右長(zhǎng)度分段。長(zhǎng)軸梁架結(jié)構(gòu)分段見(jiàn)圖1一12-8.
    長(zhǎng)軸梁架的制作過(guò)程如下:
    ①按分段尺寸進(jìn)行整體側(cè)造方式制作;
    ②先進(jìn)行內(nèi)外側(cè)H型鋼的裝焊,并在型鋼流水線上,進(jìn)行大接頭連接孔的套鉆;
    ③在平面胎架上按整混梁架的尺寸分別進(jìn)行梁架的外側(cè)邊、腹肋板及內(nèi)側(cè)邊的裝焊,并裝焊?jìng)?cè)球形座,分段翻身后繼續(xù)焊接,裝焊分段連接板;
    ④劃線配鉆外側(cè)眼孔;
    ⑤超聲波探傷及尺寸交驗(yàn);
    ⑥單棍梁架在平面整混預(yù)拼裝并交驗(yàn)。
    4)長(zhǎng)軸梁架連桿的制作
    長(zhǎng)軸梁架的螺紋套管連桿見(jiàn)圖1-12-9.長(zhǎng)軸連桿為螺紋套管式,可調(diào)節(jié)連桿長(zhǎng)度;根據(jù)計(jì)算尺寸,焊接兩端鋼管,再機(jī)加工一端螺紋;機(jī)加工標(biāo)準(zhǔn)雙螺紋套管;將標(biāo)準(zhǔn)螺紋套管與兩端鋼管旋人,涂裝。
    5)短軸梁架的分段制作
    短軸梁架上部按12m、下部按15m左右長(zhǎng)度分段。短軸梁架的分段見(jiàn)圖1一12一10.
    短軸梁架的制作順序如下:
    ①按sm長(zhǎng)分段尺寸進(jìn)行整體側(cè)造方式制作;
    ②在平面胎架上按整福梁架的尺寸分別進(jìn)行梁架的外側(cè)邊、腹肋板及內(nèi)側(cè)邊的裝焊,并裝焊?jìng)?cè)球形座,分段翻身后繼續(xù)焊接,裝焊分段連接板;
    ③劃線配鉆外側(cè)眼孔;
    ④超聲波探傷及尺寸交驗(yàn);
    ⑤單棍梁架預(yù)拼裝;
    ⑥短軸梁架空間預(yù)拼裝。
    6)短軸梁架連桿的制作
    短軸連桿有三種類型:半圓栓接管,雙鉸座管,雙鉸板管。根據(jù)計(jì)算尺寸,在專用夾具上,將已機(jī)加工好的鑄鋼連接件與鋼管焊接,再與兩端連接件用螺栓固定,待預(yù)拼裝時(shí),與徑向梁架連接焊接。雙鉸座管,雙鉸板管,尚需加工半圓套管。
    (5)鋼構(gòu)件的場(chǎng)外運(yùn)輸
    采用公路、鐵路、船舶兩條路線聯(lián)合運(yùn)輸?shù)姆桨?。即第一條由我公司公路運(yùn)至上海鐵路南站,從鐵路運(yùn)至北京站,再由北京站公路運(yùn)至國(guó)家大劇院施工現(xiàn)場(chǎng);第二條由我公司碼頭裝船海運(yùn)至天津港,再由天津公路運(yùn)至北京國(guó)家大劇院施工現(xiàn)場(chǎng)。
    鐵路運(yùn)輸?shù)臉?gòu)件,疊放后的尺寸為1 2.5m(長(zhǎng))×3.2m(寬)×2.sm(高);公路船舶運(yùn)輸?shù)臉?gòu)件,單件尺寸不超過(guò)1 5.5m(長(zhǎng))×4.sm(寬)×2.sm(高);單件重量不超過(guò)20t.
    現(xiàn)場(chǎng)拼裝的構(gòu)件,將根據(jù)吊裝的要求,酌情而定。
    運(yùn)輸過(guò)程中,將采取相應(yīng)措施,確保構(gòu)件不受損壞以及安全保障。
    (6)鋼構(gòu)件的現(xiàn)場(chǎng)組裝與運(yùn)輸
    由于從制作廠出來(lái)的構(gòu)件受到運(yùn)輸?shù)南拗?,有的是分?jié)段,有的是拆成散件到現(xiàn)場(chǎng),因此在施工現(xiàn)場(chǎng)必須根據(jù)起重機(jī)能力將它們組裝成大件,這樣可以減少節(jié)段吊裝時(shí)的支撐或支架,同時(shí)也可加快安裝施工的速度。
    l)組裝場(chǎng)地的布置與要求
    從鋼結(jié)構(gòu)安裝場(chǎng)地平面布置圖上可以看出,在現(xiàn)場(chǎng)吊裝區(qū)的北邊,安裝了一個(gè)移動(dòng)式的拼裝臺(tái),在南邊有四個(gè)移動(dòng)式拼裝臺(tái),專供拼裝短軸梁架用。另外,在殼體外側(cè)再設(shè)置六個(gè)固定式拼裝臺(tái),201區(qū)與203區(qū)各設(shè)置了三個(gè)拼裝臺(tái),供拼裝長(zhǎng)軸梁架與頂環(huán)梁用。每個(gè)拼裝臺(tái)配一臺(tái)50t級(jí)履帶式起重機(jī)(KH-180)。移動(dòng)式拼裝臺(tái)由塔式起重機(jī)的行走系
    統(tǒng)與塔身組成。
    圖中塔吊及KH-180吊機(jī)行走區(qū)域,地耐力須達(dá)到12t/m2的荷載要求,而行走區(qū)域中間的構(gòu)件堆放區(qū)須達(dá)到10t/m2的荷載要求。
    2)梁架現(xiàn)場(chǎng)組裝
    長(zhǎng)、短軸梁架,原則上分成三段安裝。
    3)梁架的現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)輸
    梁架的現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)輸采用有軌運(yùn)輸,梁架立拼在由3~4臺(tái)專用移動(dòng)平臺(tái)上,然后可用卷?yè)P(yáng)機(jī)拖移到吊裝主機(jī)(CC2OOO履帶吊或M440D塔吊)的起重半徑內(nèi),由吊裝主機(jī)起吊就位到設(shè)計(jì)指定的位置。
    (7)鋼結(jié)構(gòu)安裝
    整個(gè)鋼殼體由148混梁架,頂環(huán)梁、斜撐桿及環(huán)向連桿組成,由于在安裝過(guò)程中,殼體未形成穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)體系,因此必須采取一系列措施,來(lái)保證過(guò)程中的結(jié)構(gòu)安全,其中包括設(shè)置必要的支撐與支架,以及采用合理的安裝順序等。
    l)結(jié)構(gòu)加固
    殼體散裝,勢(shì)必要設(shè)置大量的支架或支撐,以滿足構(gòu)件的定位與結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定,由于鋼結(jié)構(gòu)吊裝安排在土建結(jié)構(gòu)封頂后再實(shí)施,這就更增加了支架、支撐設(shè)計(jì)與架設(shè)的難度。
    2)頂環(huán)梁支架的設(shè)計(jì)
    橢圓形的頂環(huán)梁,長(zhǎng)軸約為60m,短軸約38m,自重在500t上下。它的安裝位置在殼體的中心,歌劇院的屋頂上方,距屋頂約有10m左右高度。我們的設(shè)想是利用歌劇院的屋頂,在其屋頂搭設(shè)球節(jié)點(diǎn)網(wǎng)架,來(lái)支承頂環(huán)梁,使豎向荷載主要由墻體、柱等承擔(dān),這樣可以避免支架進(jìn)人下層空間,而影響舞臺(tái)設(shè)備安裝、二次結(jié)構(gòu)的施工。為此需請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)配合,適當(dāng)加強(qiáng)屋頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)承載力。
    頂環(huán)梁支撐采用網(wǎng)架結(jié)構(gòu),根據(jù)初步計(jì)算,在頂環(huán)梁下,支架需承受的荷載達(dá)42.3t左右。
    3)梁架的穩(wěn)定支撐
    梁架的投影長(zhǎng)度最長(zhǎng)達(dá)76m,最短也超過(guò)50m由于梁架的側(cè)向剛度相當(dāng)差,為此在梁架安裝到位后必須有多點(diǎn)支撐,況且梁架吊裝時(shí)本身就一分為三。梁架安裝時(shí),除二端有支承外,中間還必須設(shè)置二根支撐。所有支撐采用網(wǎng)架結(jié)構(gòu)。
    這些支撐有的是支承在房屋結(jié)構(gòu)上,有的直接支承在地下室頂板上,因此必須根據(jù)每根支撐的受力情況,加固房屋與地下室頂板。
    4)安裝工藝
    ①頂環(huán)梁安裝
    頂環(huán)梁由M440D與大型履帶吊散件拼裝而成。為了減少環(huán)梁、箱梁的焊接變形,構(gòu)件的連接基本上都為高強(qiáng)螺栓的連接。
    頂環(huán)梁散件的場(chǎng)內(nèi)駁運(yùn),可利用移動(dòng)臺(tái)車,也可由CC2.
    000吊機(jī)幫助就位。
    頂環(huán)梁吊裝先從中間的矩形框開始,然后安裝矩形框內(nèi)的鋼板與鋼管,最后對(duì)稱安裝兩側(cè)的半圓形區(qū)域。
    頂環(huán)梁安裝需特別注意軸線定位與標(biāo)高,它將嚴(yán)重影響殼體的整體安裝質(zhì)量。為此,該區(qū)域的測(cè)量定位、放線等工作,必須引起高度重視。
    ②梁架安裝
    A.梁架安裝分四個(gè)階段進(jìn)行。
    第一階段:安裝頂環(huán)梁及臨時(shí)支撐。
    第二階段:對(duì)稱安裝斜撐區(qū)的梁架及相關(guān)的全部構(gòu)件。
    第三階段:對(duì)稱安裝不受塔吊位置影響的梁架及相關(guān)的構(gòu)件。
    第四階段:補(bǔ)缺安裝塔吊位置區(qū)域的梁架及相關(guān)構(gòu)件。
    B.梁架的吊裝工藝
    a.一般要求
    a)下節(jié)梁架主要由DEMAG CC2000履帶吊(300t吊機(jī))與600t級(jí)履帶吊抬吊安裝到位,安裝時(shí)CC2000吊機(jī)選用48m主臂,48m付臂,在34m半徑的工況下起重量可達(dá)23.5t.這樣大部分下節(jié)梁架都能安裝。
    b)上節(jié)與中節(jié)的梁架同樣采用雙機(jī)抬吊的工藝。可以是塔吊與CC2000吊機(jī)抬,也可以是二臺(tái)塔吊抬,視情況而定。
    c)梁架吊裝采用多點(diǎn)垂直吊裝工藝,吊點(diǎn)數(shù)量不少于4點(diǎn),且要求使用鐵扁擔(dān)。
    如果梁架多點(diǎn)垂直起吊有困難的話,為保證梁架吊裝時(shí)的側(cè)向穩(wěn)定,起吊時(shí)須采取可靠的加固措施。
    d)梁架連續(xù)吊裝時(shí),須及時(shí)調(diào)整節(jié)間與消除安裝誤差,不得累積。
    b.起始梁架安裝的工藝要求
    a)第一混梁架的下節(jié)安裝到位后,底腳需與混凝土環(huán)梁臨時(shí)固定,目的是不讓底腳移動(dòng)(以后每混梁架的下節(jié)安裝時(shí),都要如此)。兩側(cè)需設(shè)置浪索,在確保側(cè)向穩(wěn)定后,方可松鉤安裝下一節(jié)梁架。
    b)安裝與第一混梁架相鄰的第二混梁架的下節(jié)。兩側(cè)還需設(shè)置浪索。松鉤前,必須安裝一定數(shù)量的側(cè)向穩(wěn)定連桿與斜撐,可以是原結(jié)構(gòu)上的圓鋼管,也可以設(shè)臨時(shí)系桿,連桿每10米左右設(shè)一道。
    c)安裝第一混梁架的中節(jié)。下端按設(shè)計(jì)的要求與下節(jié)梁架固定,上端擱置在臨時(shí)支撐上。兩側(cè)設(shè)置浪索后,方可松鉤。
    d)安裝與第一混梁架相鄰的第二混梁架的中節(jié)。與順序芭湘同,下端必須按設(shè)計(jì)的要求與下節(jié)梁架固定,上端擱置在臨時(shí)支撐上。兩側(cè)設(shè)置浪索。松鉤前必須安裝一定數(shù)量的側(cè)向穩(wěn)定連桿與斜撐。
    e)安裝第一混梁架的上節(jié)。下端按設(shè)計(jì)的要求與中節(jié)梁架固定,上端與頂環(huán)梁固定后,方可松鉤。
    f)安裝與第一混梁架相鄰的第二混梁架的上節(jié)。與順序遭片目同,下端必須按設(shè)計(jì)的要求與中節(jié)梁架固定,七端與頂環(huán)梁固定,松鉤前必須安裝一定數(shù)量的側(cè)向穩(wěn)定連桿與斜撐。
    G)相鄰兩混梁架安裝后,應(yīng)立刻安裝其間的所有連桿與斜撐桿,使其盡快形成結(jié)構(gòu)穩(wěn)定體系。
    h)以后的梁架安裝以上述的起始梁架為依靠,逐混安裝,榀內(nèi)按由下到上的順序安裝。
    (8)支架、支撐的拆除
    臨時(shí)支撐網(wǎng)架撤除的前提為:當(dāng)結(jié)構(gòu)組裝形成整體,并完成所有節(jié)點(diǎn)連接,經(jīng)過(guò)驗(yàn)收
    后,即可拆除臨時(shí)支撐。當(dāng)殼體與支承混凝土環(huán)梁臨時(shí)固定牢靠后即可拆除臨時(shí)支承網(wǎng)架。
    臨時(shí)支撐網(wǎng)架拆除順序的依據(jù)是結(jié)構(gòu)驗(yàn)算。
    根據(jù)經(jīng)驗(yàn),結(jié)構(gòu)形成整體、臨時(shí)支架(撐)卸載后,其結(jié)構(gòu)有一定垂直位移。根據(jù)變形協(xié)調(diào)、卸載均衡的原則,我們將通過(guò)設(shè)置在支架(撐)上部(下部)的可調(diào)節(jié)支承裝置,多次循環(huán)微量下降來(lái)實(shí)現(xiàn)荷載平穩(wěn)轉(zhuǎn)移。卸載按中心對(duì)稱的順序進(jìn)行。
    在卸載過(guò)程中由于無(wú)法做到絕對(duì)同步,支架(撐)卸載先后次序不同,其軸力必然造成增減。為此,在關(guān)鍵支架(撐)部位應(yīng)設(shè)置檢測(cè)裝置(如貼應(yīng)變片)等,實(shí)時(shí)檢測(cè)支架(撐)的軸力變化,確保臨時(shí)支架的安全。如果支撐失穩(wěn),將使結(jié)構(gòu)受到?jīng)_擊,對(duì)結(jié)構(gòu)安全帶來(lái)不利的影響。
    在卸載過(guò)程中,必須嚴(yán)格控制循環(huán)卸載時(shí)的每一級(jí)高程控制精度,設(shè)置測(cè)量控制點(diǎn),在卸載全過(guò)程進(jìn)行監(jiān)測(cè),并與計(jì)算結(jié)果相對(duì)照,實(shí)行信息化施工。
    結(jié)構(gòu)增設(shè)臨時(shí)支架,其狀況相當(dāng)于給結(jié)構(gòu)增加節(jié)點(diǎn)荷載,而臨時(shí)支架(撐)分批逐步下降,其狀況相當(dāng)于支座的不均勻沉降。這都將引起結(jié)構(gòu)內(nèi)力的調(diào)整,對(duì)少量桿件可能超載的情況應(yīng)事先采取措施,局部加強(qiáng)。