13912018611
作者
張靖煊 楊 卿 張 鵬
摘 要:正方四角錐圓弧形空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu),其節(jié)點為螺栓球節(jié)點,此種結(jié)構(gòu)屬于多次超靜定空間結(jié)構(gòu)體系,它改變了一般平面結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài),能夠承受來自各方面的荷載。這種弧形網(wǎng)架,結(jié)構(gòu)新穎美觀,桿件規(guī)律性強,網(wǎng)格劃一,整體性好,空間剛度大,抗震性能好,桿件之間全部采用螺栓連接,便于安裝,操作簡便,受力明確。通過蘭州東川貨場中心站貨場雨棚工程,闡述了該鋼網(wǎng)架安裝的關(guān)鍵施工技術(shù),為后續(xù)類似鋼網(wǎng)架的安裝提供參考。
關(guān)鍵詞:螺栓球節(jié)點 鋼網(wǎng)架 起步跨 高空散裝
項目概況
01
新建鐵路寶雞至蘭州客運專線東川貨場中心站貨場雨棚工程,其單區(qū)平面尺寸為172m×98.5m,4個區(qū)總面積68667.18㎡。整個結(jié)構(gòu)為圓型鋼柱+鋼網(wǎng)架+屋面,屋蓋網(wǎng)架更大結(jié)構(gòu)標高為16.02m,檐口標高為10.09m。
圖1 東川貨場雨棚結(jié)構(gòu)形式
本屋蓋網(wǎng)架為正放四角錐雙跨鋼網(wǎng)架,節(jié)點形式為螺栓球,網(wǎng)架跨度為單跨40.5m,倆側(cè)懸挑8.75m;網(wǎng)架矢高2.4m。
圖2 立面結(jié)構(gòu)形式
網(wǎng)架材料包含上弦桿、下弦桿、腹桿、螺栓球、錐頭、套筒、高強螺栓等。其主要節(jié)點圖如下:
圖3 螺栓球節(jié)點示意圖
鋼網(wǎng)架安裝施工工藝
02
2.1
總體安裝方案
由于本工程工期緊、任務(wù)重且場地條件復(fù)雜,不適合采用整體頂升或高空滑移的安裝方案,在綜合研究后并結(jié)合現(xiàn)場實際情況,決定采取“分塊安裝法”和“高空散裝”相結(jié)合的施工方案:以5軸~6軸網(wǎng)架為整體提升跨,即將5軸~6軸網(wǎng)架在地面拼裝后采用汽車吊吊裝就位;1軸~5軸和6軸~11軸為高空散裝區(qū),即將此部分網(wǎng)架在5軸~6軸基礎(chǔ)上,向兩側(cè)高空推進安裝。采用此種方案,網(wǎng)架可多點作業(yè),提高網(wǎng)架施工精度和進度。
圖4 施工分區(qū)示意圖
2.2
網(wǎng)架施工流程示意
圖5 步驟一:5~6軸網(wǎng)架地面拼裝
圖6 步驟二:吊裝5~6軸與A~B軸網(wǎng)架
圖7 步驟三:吊裝5~6軸與B~C軸網(wǎng)架
圖8 步驟四:向兩側(cè)推進,高空散裝4~5軸和6~7軸網(wǎng)架
圖9 步驟五:繼續(xù)推進安裝
圖10 步驟六:完成2~3軸和8~9軸網(wǎng)架安裝
圖11 步驟七:繼續(xù)向兩側(cè)推進安裝
圖12 步驟八:完成網(wǎng)架安裝
2.3
網(wǎng)架高空散裝
本項目采用高空散裝法,即把5~6軸在地面進行拼裝、吊裝就位后,以5~6軸為起點向兩側(cè)在高空推進散裝。
網(wǎng)架高空散裝時,首先將球節(jié)點和桿件拼裝成基本單元:一個下弦螺栓球和與其相連的其中一根下弦桿拼為一個基本單元,球與桿擰固到位;一個上弦螺栓球和與其相連的四根腹桿拼為一個基本單元,球與桿擰固到位。
圖13 拼裝示意
拼裝時應(yīng)固定下弦球,確保下弦節(jié)點不位移,同時邊安裝邊用全站儀對各控制節(jié)點進行測量定位。
圖14 現(xiàn)場安裝
本工程網(wǎng)架安裝關(guān)鍵技術(shù)
03
3.1
起步跨吊裝
5~6軸起步跨整體吊裝采用雙機臺吊是本工程的重難點,針對工程特點及現(xiàn)場條件,根據(jù)起步跨重量及吊點設(shè)置,選擇合適噸位的吊車,同時做好雙機抬吊的驗算工作和專家論證工作,確保網(wǎng)架吊裝的平穩(wěn)和安全。
3.2
計算機過程驗算
3.2.1起步跨整體吊裝過程驗算
本項目5~6軸網(wǎng)架在地面拼裝后,采用吊機吊裝就位,吊機安裝時采用四點起點,故采用MIDAS對吊裝過程進行模擬分析,確保結(jié)構(gòu)在吊裝過程中的安全性。
5~6軸與A~B軸網(wǎng)架吊裝計算示意:
圖15 更大位移為26.5mm
圖16 更大應(yīng)力為67 Mpa
3.2.2高空散裝安裝過程驗算
網(wǎng)架安裝完成分析圖:
圖17 分析示意
圖18 分析示意
圖19 分析示意
根據(jù)以上驗算:網(wǎng)架在吊裝和高空散裝過程中,結(jié)構(gòu)變形及桿件應(yīng)力均滿足規(guī)范要求,故施工安全。
3.3
吊點的合理選擇
在網(wǎng)架分塊吊裝過程中,如何選擇吊點,保證結(jié)構(gòu)吊裝過程中的穩(wěn)定和對位時的準確,是一大重點。其基本思路如下:
(1)采用AutoCAD軟件1:1實體建模;
(2)取得質(zhì)心位置坐標;
(3)以質(zhì)心位置為圓心,字母軸方向為母線,順時鐘方向每45°畫半徑,其與網(wǎng)架外框線交于4個點,形成4條線段。取線段中心點附近最近的節(jié)點作為該網(wǎng)架的吊點。
由于本工程為螺栓球結(jié)構(gòu),在吊點確定以后,不能使用常規(guī)的吊耳吊裝,故選擇網(wǎng)架球穿線吊裝的方式進行。即鋼絲繩穿過網(wǎng)架球兩側(cè)進行吊裝,如下圖所示:
圖20 吊點選擇
3.4
螺栓球高強螺栓擰入深度保證創(chuàng)新控制技術(shù)
本工程中將采用新型控制技術(shù),控制螺栓球網(wǎng)架中高強螺栓擰入深度,確保螺栓擰入的有效長度。該技術(shù)為在高強螺栓淺槽區(qū)端部設(shè)置熒光涂層,套筒上除了常規(guī)的銷釘孔外,增加一個觀測孔,觀測孔與銷釘孔在套筒同一面上,位于高強螺栓擰緊時淺槽區(qū)端部對應(yīng)位置。在施工時,通過觀察觀測孔處是否可能完全看到熒光涂層,判斷高強螺栓是否擰緊。此方法操作簡單,加工成本低,實現(xiàn)了通過肉眼直接判斷螺栓是否擰緊,避免了螺栓球節(jié)點可能出現(xiàn)的“假擰緊”問題。
圖21 高強螺栓擰入
3.5
鋼網(wǎng)架安裝誤差控制
本工程的網(wǎng)架安裝線路較長,安裝溫度變形、安裝精度變形,因此在安裝過程中會產(chǎn)生和安裝累計誤差。因此,在網(wǎng)架安裝時必須采取如下措施:
3.5.1網(wǎng)架拼裝誤差控制與消除設(shè)計、計算等技術(shù)措施
(1)根據(jù)施工經(jīng)驗,采用計算機分析誤差樣本的方法,在深化設(shè)計中考慮由此引起的誤差。
(2)根據(jù)溫度變化,計算出熱脹冷縮的數(shù)值,在深化設(shè)計及施工過程中考慮。
(3)節(jié)點用激光全站儀進行定位,定位一榀后進行測量,拼裝完一榀后進行測量,安裝完一個節(jié)段后再測量,整個區(qū)段完成后最終進行測量。
(4)選擇合理的合攏時間,合攏處采用可調(diào)節(jié)點連接。
3.5.2網(wǎng)架拼裝誤差控制與消除的現(xiàn)場安裝控制措施
(1)每榀下弦節(jié)點、上弦節(jié)點安裝時,均應(yīng)用水準儀、鋼卷尺測量高低度、水平度、幾何尺寸、撓度、做到每榀合格,整體合格。
(2)每拼裝三到五格再作一次全方面復(fù)檢,以利發(fā)現(xiàn)問題及時處理。
(3)整體拼裝后,作一次全面檢查和測量,確保不留下任何問題。
網(wǎng)架安裝注意事項
04
(1)鋼網(wǎng)架安裝后,在拆卸拉接時應(yīng)注意同步,逐步拆卸,防止應(yīng)力集中使網(wǎng)架產(chǎn)生局部變形; (2)鋼網(wǎng)架安裝后,如需吊裝檀條或屋面板時,應(yīng)該輕拿輕放,嚴禁撞擊網(wǎng)架桿件致使變形; (3)鋼網(wǎng)架安裝后,應(yīng)及時進行防腐涂裝工作;同時應(yīng)注意成品的保護,勿在網(wǎng)架上方集中堆放物件。如有屋面板、檀條需要安裝時,也應(yīng)在不超載情況下分散碼放。
鋼網(wǎng)架安裝施工工藝
05
大跨度弧形空間網(wǎng)架目前大量應(yīng)用于飛機場、高鐵站、大型商場及工業(yè)廠房等,其優(yōu)美的姿態(tài)及合理的受力特點被人們越來越青睞。本文的安裝工藝及主要關(guān)鍵技術(shù)取得了良好的經(jīng)濟效果和安裝經(jīng)驗,也為后續(xù)類似項目的施工提供了重要的借鑒作用。
參考文獻:
《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB 50009-2012
《空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》 JGJ 7-2010
《鋼網(wǎng)架螺栓球節(jié)點》 JG/T 10-2009
《鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》GB 50205-2001
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