八冶建设集团有限公司甘肃金昌737100
摘要:主要研究钢结构滑移安装施工工艺,以金昌市传媒中心大楼为例,对钢结构滑移安装施工工艺进行了详细讨论,钢结构滑移安装施工工艺最大的优势在于能够在一些现场局限性较大,大型吊装设备无法施工时,通过灵活的施工方案布置,借助一些常规设备,就能够完成钢结构的吊装施工。
关键词:钢结构;滑移安装
钢结构滑移安装时在吊装工况下不能安装就位的情况下使用的安装施工方法,有结构直接滑移、结构胎架一起滑移和脚架滑移等,牵引主要使用手拉葫芦、电动卷扬机以及液压顶升爬行牵引等方法,滑移安装适用于一些大型吊装设备无法施工,现场局限性较大的工程情况,比较灵活,适用性较强。
一、工程背景
(一)工程概况
金昌市传媒中心大楼的主体结构为六层钢筋混凝土框架结构组成建筑高度30.3米,钢梁的跨度大,三根主梁的跨度为24m,钢梁刚度小,主梁规格为H1200mm-800mm×300mm×16mm×24mm,主梁中间部分呈人字形状,单根构件的自身稳定性和抗侧弯能力一般。预埋顶标高为28m,主梁两端支承在28m屋面层竖起的砼立柱上,立柱高度为1米。该建筑结构布置复杂,钢梁一侧的支承柱两侧均为悬空状态空间,钢梁跨度24米,主梁完全悬空设置。
(二)施工难点
屋面钢梁是整个结构吊装的难点,吊车自身预留作业半径6m,钢梁长38m,地下室车库混凝土顶板不能承受吊车站位,因此只能在大基坑外打开支撑架最远端,在基坑地檀墙边施工,施工现场全液压汽车起重机不能实现施工钢梁的一次就位。而现场3-6线C-G轴有栏板结构并且位于建筑内部,大吨位起重机械吊臂在狭小空间内无法作业,因此,需要采取钢梁分段,滑移安装方案施工。
二、施工准备
(一)定位轴线及水准点的复测
1.对基础施工提供的定位轴线,应会同监理单位、土建施工组及其他有关单位一起对定位轴线进行交接验线,做好记录,对定位轴线进行标记,并做好保护。
2.根据建设单位提供的水准点(二级以上),用水准仪进行闭合测量,并将水准点测设到附近建筑物不宜损坏的地方,也可测设到建筑物内部,但要保持视线畅通,同时应加以保护。
(二)构件标注
吊装前对钢构件做好中心线,标高线的标注,对不对称的构件还应标注安装方向,对大型构件应标注出重心和吊点,标注可采用不同于构件涂装涂料颜色的油漆作标记,做到清楚、准确、醒目。
(三)设备选择
本工程采用多种起重形式并用的方式完成施工,主要起重设备有:汽车式起重机、塔式吊机、移动把杆式起重架等,根据现场实际场地要求,汽车式起重机,主要用于构件的装卸及多层钢结构的上料吊运。
根据现场实际情况通过计算选择塔式吊机、把杆式起重装置、千斤顶、手提葫芦等简易吊装工具进行吊装作业。
三、施工方案比选
在确定安装方案时,先后曾考虑了多种方案,主要包括:
(一)一次吊装就位法
采用吊装设备将钢梁一次吊装就位,存在的问题:1、利用现场塔式吊装机械,塔吊的起重荷载不能满足安装主梁的工作,次梁安装工作可选用;2、如果在地面上直接吊装,则需选用特大型起重机,受当地机械源的限制,很难实现,且施工费用太大。
(二)高空散装法
利用塔吊将钢梁从地面分段吊运到胎架上,在胎架上进行拼装。两边上直梁的拼装胎架需从五层楼面开始搭设悬挑支撑架,从地面搭设的近30米高的中间胎架,既废工又废料,很难保证架体的结构安全,况且分段钢梁还存在架上滑移就位的工作,利用现场吊装机械也不能实现。
(三)高空滑移法
先在六层的楼面上进行钢梁组拼,然后再用把杆吊装整体向内传递,放置在预先设置好的转换平台上,然后利用两端的滑移架向内滑移就位安装。这个方案中如何架设滑移轨道和移动架的稳定性成了关键问题,因为组拼成的单元体重达4.5t,经过反复研究,决定在屋面上设置一道轨道和结构柱混凝土梁上设置两道轨道,采用高空滑移的形式来实现主梁安装。
经过分析比较,高空滑移法是依据本工程现场实际情况,选用最安全可靠的,也是最经济合理的安装方案。
四、高空滑移安装工艺
(一)工艺流程
1.安装顺序
先安装北侧的壹根主梁,再安装中间和南侧的两根主梁。
2.滑移安装工艺流程
图4-1滑移安装流程
现场3-6线C-G轴有栏板结构并且位于建筑内部,限制了大吨位起重机的使用,决定在屋面上设置一道轨道,结构柱混凝土梁上设置两道轨道,有效利用了滑移支座、手动葫芦、电动卷扬机以及液压顶升机械等简单设备,合理安排施工顺序,采用高空滑移的形式来实现主梁安装。
(二)安装方案
1.钢梁加工
钢结构进场后采用70吨汽车吊将加工完成后钢梁吊运到1-3/C-H轴混凝土屋面。采用移动小车将钢梁转运到3-6/J-H轴进行钢梁组对、焊接。在3/F轴采用化学锚栓植筋(M20mm),做预埋钢板,在3轴/C-F轴焊接钢桁架,用于钢梁就位。
2.滑移系统安装
(1)临时支撑预埋
为了避免滑移中发生钢梁下倾,在临时定位位置设置过渡支撑,视作预埋件,保证临时支撑首先和安装轴线同轴,方便临时支撑柱顶滑移支座安装,滑移钢梁行走路线和安装轴线重合。
(2)滑移支座布置
将滑移支座设置在临时支撑架顶端,通过可拆卸螺栓连接胎架,按照滑移支座承载力要求正确选择轴承座、转动轴型号。
(3)水平支撑、剪刀撑布置
水平支撑以及剪刀撑均使用I20工字钢,将水平支撑设置在柱顶,焊接连接临时支撑,临时支撑设置一道剪刀撑。
2.牵引系统安装
在6轴梁顶铺设10#槽钢滑移轨道双道,间距500mm,固定槽钢选用M16MM膨胀螺栓固定,间距1500mm。在3轴、1轴屋面铺设10#槽钢滑移轨道固定方法同上。
牵引钢梁端部,钢柱上存在水平力,需在女儿墙反方向设置钢丝绳缆,平衡水平力作用。使用卷扬机在定滑轮和动滑轮组合下进行牵引,通过四股钢丝绳牵引钢梁,缓慢进行,监测支架、钢梁的稳定性,并对钢梁的行进路线做实时调整,维持钢梁沿着轴线方向行走。
3.吊装
(1)防倾覆设置
在临时支撑柱顶焊接钢构件支架,防止倾覆。
(2)钢梁吊装
吊装之前进行钢梁梁段之间的拼装焊接。分段要对钢构件运输和吊装的影响进行综合考虑,为了控制钢梁安装误差,要在加工厂内进行预拼装和起拱等操作,并进行质量检查,合格之后才能送往吊装现场。
组装滑移支撑架,在钢梁拼装完成后在3-6/J-H轴屋面进行试吊装,机具选用5吨手拉葫芦、20mm钢丝绳、5吨卡环。起吊高度离屋面300mm,移动滑移把杆确保移动把杆荷载及配重满足设计要求。
试吊装完成后利用两台移动把杆将钢梁起吊高度至1.9米,高出女儿墙顶,移动把杆将钢梁送入待安装区域.
(3)牵引
固定牵引手拉葫芦,固定方法;利用已预埋钢结构埋件钢板,焊接固定支架,连接手拉葫芦,采用20mm钢丝绳牵引。移动一台滑移支架至1-3轴屋面,将滑移支架放入已铺设完成轨道内。两侧利用手拉葫芦牵引,缓慢移动,滑移至D轴。当钢梁滑移到位后,缓慢降落至轴线标高位置,符合轴线尺寸就位。余下钢梁安装依次滑移就位安装。
结束语
滑移安装工艺是一种经济、灵活的吊装方案,虽然会增加施工材料消耗,但是节省了大型工程设备的使用,节省了直接费用花费,对现场局限性适应性较强,更加灵活。
参考文献
[1]靳峰.体育馆钢结构定点高空组装、高空轨道旋转累积滑移安装施工技术的应用[D].西安:西安建筑科技大学,2012.
[2]史洪泉.大跨度空间钢结构施工全过程力学分析及考虑施工影响的若干要素研究[M].浙江大学,2013.
[3]李瑞礼.高层建筑结构施工力学分析的超级元-有限元耦合法[M].同济大学,2011.12.