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(diǎn)為螺栓球節(jié)點(diǎn),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(lái)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(qiáng),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(jiǎn)便,受力明確。通過(guò)蘭州東川貨場(chǎng)中心站貨場(chǎng)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(diǎn) 鋼網(wǎng)架 起步跨 高空散裝
項(xiàng)目概況
01
新建鐵路寶雞至蘭州客運(yùn)專線東川貨場(chǎng)中心站貨場(chǎng)雨棚工程,其單區(qū)平面尺寸為172m×98.5m,4個(gè)區(qū)總面積68667.18㎡。整個(gè)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(biāo)高為16.02m,檐口標(biāo)高為10.09m。
圖1 東川貨場(chǎng)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(diǎn)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(qiáng)螺栓等。其主要節(jié)點(diǎn)圖如下:
圖3 螺栓球節(jié)點(diǎn)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(chǎng)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(chǎng)實(shí)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(jìn)安裝。采用此種方案,網(wǎng)架可多點(diǎn)作業(yè),提高網(wǎng)架施工精度和進(jìn)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(jìn),高空散裝4~5軸和6~7軸網(wǎng)架
圖9 步驟五:繼續(xù)推進(jìn)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(jìn)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(xiàng)目采用高空散裝法,即把5~6軸在地面進(jìn)行拼裝、吊裝就位后,以5~6軸為起點(diǎn)向兩側(cè)在高空推進(jìn)散裝。
網(wǎng)架高空散裝時(shí),首先將球節(jié)點(diǎn)和桿件拼裝成基本單元:一個(gè)下弦螺栓球和與其相連的其中一根下弦桿拼為一個(gè)基本單元,球與桿擰固到位;一個(gè)上弦螺栓球和與其相連的四根腹桿拼為一個(gè)基本單元,球與桿擰固到位。
圖13 拼裝示意
拼裝時(shí)應(yīng)固定下弦球,確保下弦節(jié)點(diǎn)不位移,同時(shí)邊安裝邊用全站儀對(duì)各控制節(jié)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量定位。
圖14 現(xiàn)場(chǎng)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(jī)臺(tái)吊是本工程的重難點(diǎn),針對(duì)工程特點(diǎn)及現(xiàn)場(chǎng)條件,根據(jù)起步跨重量及吊點(diǎn)設(shè)置,選擇合適噸位的吊車,同時(shí)做好雙機(jī)抬吊的驗(yàn)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(jì)算機(jī)過(guò)程驗(yàn)算
3.2.1起步跨整體吊裝過(guò)程驗(yàn)算
本項(xiàng)目5~6軸網(wǎng)架在地面拼裝后,采用吊機(jī)吊裝就位,吊機(jī)安裝時(shí)采用四點(diǎn)起點(diǎn),故采用MIDAS對(duì)吊裝過(guò)程進(jìn)行模擬分析,確保結(jié)構(gòu)在吊裝過(guò)程中的安全性。
5~6軸與A~B軸網(wǎng)架吊裝計(jì)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(guò)程驗(yàn)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(yàn)算:網(wǎng)架在吊裝和高空散裝過(guò)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(diǎn)的合理選擇
在網(wǎng)架分塊吊裝過(guò)程中,如何選擇吊點(diǎn),保證結(jié)構(gòu)吊裝過(guò)程中的穩(wěn)定和對(duì)位時(shí)的準(zhǔn)確,是一大重點(diǎn)。其基本思路如下:
(1)采用AutoCAD軟件1:1實(shí)體建模;
(2)取得質(zhì)心位置坐標(biāo);
(3)以質(zhì)心位置為圓心,字母軸方向?yàn)槟妇€,順時(shí)鐘方向每45°畫半徑,其與網(wǎng)架外框線交于4個(gè)點(diǎn),形成4條線段。取線段中心點(diǎn)附近最近的節(jié)點(diǎn)作為該網(wǎng)架的吊點(diǎn)。
由于本工程為螺栓球結(jié)構(gòu),在吊點(diǎn)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(jìn)行。即鋼絲繩穿過(guò)網(wǎng)架球兩側(cè)進(jìn)行吊裝,如下圖所示:
圖20 吊點(diǎn)選擇
3.4
螺栓球高強(qiáng)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(qiáng)螺栓擰入深度,確保螺栓擰入的有效長(zhǎng)度。該技術(shù)為在高強(qiáng)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(gè)觀測(cè)孔,觀測(cè)孔與銷釘孔在套筒同一面上,位于高強(qiáng)螺栓擰緊時(shí)淺槽區(qū)端部對(duì)應(yīng)位置。在施工時(shí),通過(guò)觀察觀測(cè)孔處是否可能完全看到熒光涂層,判斷高強(qiáng)螺栓是否擰緊。此方法操作簡(jiǎn)單,加工成本低,實(shí)現(xiàn)了通過(guò)肉眼直接判斷螺栓是否擰緊,避免了螺栓球節(jié)點(diǎn)可能出現(xiàn)的“假擰緊”問(wèn)題。
圖21 高強(qiáng)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(zhǎng),安裝溫度變形、安裝精度變形,因此在安裝過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生和安裝累計(jì)誤差。因此,在網(wǎng)架安裝時(shí)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(jì)、計(jì)算等技術(shù)措施
(1)根據(jù)施工經(jīng)驗(yàn),采用計(jì)算機(jī)分析誤差樣本的方法,在深化設(shè)計(jì)中考慮由此引起的誤差。
(2)根據(jù)溫度變化,計(jì)算出熱脹冷縮的數(shù)值,在深化設(shè)計(jì)及施工過(guò)程中考慮。
(3)節(jié)點(diǎn)用激光全站儀進(jìn)行定位,定位一榀后進(jìn)行測(cè)量,拼裝完一榀后進(jìn)行測(cè)量,安裝完一個(gè)節(jié)段后再測(cè)量,整個(gè)區(qū)段完成后最終進(jìn)行測(cè)量。
(4)選擇合理的合攏時(shí)間,合攏處采用可調(diào)節(jié)點(diǎn)連接。
3.5.2網(wǎng)架拼裝誤差控制與消除的現(xiàn)場(chǎng)安裝控制措施
(1)每榀下弦節(jié)點(diǎn)、上弦節(jié)點(diǎn)安裝時(shí),均應(yīng)用水準(zhǔn)儀、鋼卷尺測(cè)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(wèn)題及時(shí)處理。
(3)整體拼裝后,作一次全面檢查和測(cè)量,確保不留下任何問(wèn)題。
網(wǎng)架安裝注意事項(xiàng)
04
(1)鋼網(wǎng)架安裝后,在拆卸拉接時(shí)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(shí),應(yīng)該輕拿輕放,嚴(yán)禁撞擊網(wǎng)架桿件致使變形; (3)鋼網(wǎng)架安裝后,應(yīng)及時(shí)進(jìn)行防腐涂裝工作;同時(shí)應(yīng)注意成品的保護(hù),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(shí),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(jī)場(chǎng)、高鐵站、大型商場(chǎng)及工業(yè)廠房等,其優(yōu)美的姿態(tài)及合理的受力特點(diǎn)被人們?cè)絹?lái)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(jì)效果和安裝經(jīng)驗(yàn),也為后續(xù)類似項(xiàng)目的施工提供了重要的借鑒作用。
參考文獻(xiàn):
《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(diǎn)》 JG/T 10-2009
《鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》GB 50205-2001
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