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文档简介

1、商业广场空间网格钢雨篷施工方案摘要通过对某工程空间网格结构钢雨篷的几种施工方案进行比选,综合考虑结构特点、空间形态、施工难度、经济合理性、安全性、工期要求等因素,详细地对本工程施工方案进行对比、分析及优化,保证了工程施工的质量与安全,为后续相似类型的结构提供了有利的参考。关键词空间网格雨篷;片状桁架;整体吊装随着城市的发展,生活在城市的市民对城市美的要求越来越高。钢雨篷在商场中广泛涉及和应用,结合项目钢雨篷设计造型,对空间网格钢雨篷的安装方法进行比选,选择片状桁架吊装法,并对钢雨篷现场吊装、拼装措施进行优化,确保施工质量和施工安全,提高了施工效率。1工程概况1.1建筑概况某商业g1号购物中心项

2、目位于海南省;本项目共计1栋大商业及人防地下室,总建筑面积为114000m2,是集超市、餐饮、购物、影城、儿童游乐功能为一体的综合体。1.2结构概况空间网格结构钢雨篷,由4根混凝土柱及2根钢管混凝土柱(规格1200×25,材质q355b)支承,钢雨篷屋盖桁架共5根主梁(规格d700×300×25×25,材质q355b),每根主梁跨度约32m,其余都为次梁(规格d350×150×12×12,材质q355b),投影面积约1308m²,钢结构用量约450t。钢雨篷屋盖桁架为三维立体造型,由多个四边形、三角形平面根据不同的

3、角度(45°135°)组合焊接而成,空间形态复杂,且为保证平面钢化玻璃的安装,要求平面度在±5mm以内,结构形态如图1所示。2施工重点、难点2.1空间网格结构钢雨篷的节点复杂、高空焊接量大空间网格钢雨篷具有屋盖桁架竖向空间高、构件相接节点复杂、高空焊接量大等特点。屋盖桁架距地面24m,由1100多根矩形管相互焊接而成,构件相接节点复杂(相接构件多达6个),相同节点、不同构件需相互咬合,焊接角度涵盖“立、平、仰”方式,且为高空焊接,危险性大;施工方法也直接图1立面效果影响了施工进度、作业安全性及施工成本。2.2空间网格结构钢雨篷的安装精度、平面度要求高空间网格结构钢

4、雨篷的安装精度、平面度主要从吊装方法和焊接变形2个方面控制,钢雨篷屋盖桁架顶面需装饰成品钢化玻璃,若屋盖桁架的角度、平整度不能达到图纸的精度要求(±5mm以内),将影响玻璃的成形效果及稳固性,且严重影响钢雨篷的整体造型。3吊装方案的选择结合空间网格结构钢雨篷的结构形式,钢雨篷荷载通过5根主梁传递荷载至周边的4根混凝土柱及2根钢管混凝土柱,整个结构的传力路径清晰;由于钢雨篷区域无交叉作业,屋盖桁架的施工方案可考虑高空原位拼装法、整体吊装法及片状桁架吊装法。3.1高空原位拼装法屋盖桁架投影范围内地下室顶板搭设24m高满堂脚手架,顶部满铺脚手板作为操作面,汽车式起重机吊装单根构件,施工人员

5、在顶面进行屋盖桁架安装及焊接作业。(1)优点:操作简单,安全性高。(2)缺点:整个钢结构工期延长,脚手架搭设及租赁费用高,项目成本大幅增加;且占用汽车式起重机时间长,机械费用投入多。3.2整体吊装法屋盖桁架划分为6榀大桁架,制作专用拼装胎架进行地面拼装,用150t大吨位起重机整体吊装至设计标高,人员高空焊接。(1)优点:工期快,人力成本低。(2)缺点:需制作专用拼装胎架且根据屋盖桁架形状进行拼装,拼装周期长及胎架费用高,且对焊作业在高空,危险性大。3.3片状桁架吊装法屋盖桁架根据空间几何形状划分为26片片状桁架,制作几组简易拼装胎架,进行地面平面拼装,50t起重机整体吊装至设计标高,焊接固定。

6、(1)优点:施工工期快,流水施工,安装精度及平整度有保证。(2)缺点:有一部分需高空作业。从方案的技术特点、经济性、工期进行分析,侧重考虑施工工期和施工成本以及屋盖桁架的安装精度及平整度,最终选定了第3种方案。4总体安装方法(1)空间网格屋盖桁架使用三维制图软件绘制,用软件计算出空间网格屋盖桁架相邻面之间的角度,保证现场安装精度。同时,利用三维制图软件对复杂相交节点进行优化,减少交点处焊缝量,避免因前、后焊缝相互影响,导致焊缝区变形或力学性能弱化。(2)先安装2根钢柱及5根主梁,精确校正后,焊接固定牢固,保证钢雨篷的结构刚度,避免片状桁架安装过程中出现受力结构变形。(3)钢雨篷主要受力构件安装

7、完成后,使用带刻度的折尺,实测三角形或四边形的边长及角度,记录数据。在地面制作简易胎架,绘画出三角形或四边形的边长及角度实测值,进行精准拼装。(4)地面拼装完成的片状桁架,使用50t汽车式起重机吊装,并焊接固定。5主要施工技术5.1屋盖片状桁架精准实测、实量空间网格屋盖桁架为空间几何体,形态复杂,因屋盖桁架构件安装过程中自重会引起下挠,以及相交节点焊接力集中产生的热能量,极易造成结构变形,且变形方向不可预知,严重影响空间网格屋盖桁架的造型。本工程先对钢柱、钢梁相连的横梁、5根主梁进行吊装,通过使用全站仪进行点位校正后,焊接固定,保证主体框架的刚度。主体框架固定牢靠后,采用六折测量尺进行空间网格

8、屋盖桁架的精准测量,记录三角形或四边形每条边的边长以及各边之间的角度,如图2所示。647898087319图2片状桁架实测值5.2片状桁架拼装空间网格屋盖桁架为空间三维结构,若采用原位拼装,需根据片状桁架的三维坐标,进行专用胎架的制作,胎架制作难度大。为加快施工进度,降低片状桁架的拼装难度,项目把空间网格屋盖桁架的空间三维结构变为二维平面结构。在二维平面结构,只需使用12号工字钢调平1个10m×10m的水平面,利用之前折尺精准测量的平面边长长度以及角度,在平台面上绘制等同的平面尺寸,各构件根据平面尺寸进行片状桁架拼装。因拼装构件数多,不可一拼一焊,必须一拼一临时固定(使用10mm厚卡

9、板进行临时固定),最后整体调节,整体对位焊接。5.3片状桁架吊装片状桁架吊装过程在自重的影响下,吊点位置为集中受力点,若吊点位置承受力过大,将会造成桁架的局部变形,严重影响片状桁架的成型效果。所以,安装角度的实际放样、吊点位置的选择及稳定性计算、吊装吊耳及钢丝绳的选择至关重要。5.3.1安装角度的实际放样使用三维制图软件进行绘制,同时对相邻平面间的角度进行计算,得出相邻平面间的相对角度关系,准确定位片状桁架安装位置,如图3所示。图3片状桁架间角度值5.3.2吊点位置的选择及稳定性计算(1)吊点位置的选择。吊点位置的确定主要根据片状桁架的结构形式和重心位置决定,钢构件通常设置2个或3个吊装点,并

10、在起吊过程中保证结构在自重作用下保持平衡,考虑吊装过程中的稳定性,一般吊绳与被吊构件角度为30°60°,本片状桁架吊装夹角为45°左右,如图4所示。(2)吊点位置稳定性计算。通过使用tekla软件计算出片状桁架的重量、重心位置,以此确定吊装点的位置。利用midasgen建模模拟片状桁架吊装过程,通过吊装过程模拟验算可知,片状桁架结构本身在3个吊点下起吊时均无杆件超应力及失稳,结构安全。5.3.3钢丝绳的选择钢丝绳最小破断拉力计算公式:本工程主要采用6mm×37mm型号钢丝绳,最小破断拉力系数为0.356,抗拉强度均取1570mpa。本项目片状桁架吊装最重

11、为15t,采用三点式吊装,吊装角度为45°。钢丝绳取2根,塔式起重机起重系数取1.1。f=15000kg×10n/kg=150kn,f1=(150kn/3)×1.1=55kn。fg=55kn/cos45°=77.78kn。根据公式fg=afg/k(3)其中,fg为钢丝绳的允许拉力;a为换算系数,本工程使用适合于制作吊索、起重绑绳的钢丝绳,故a取0.8;k为钢丝绳安全系数,k取8;fg为钢丝绳的钢丝破断拉力总和。经计算,得出fg=778kn。查表可得,选用36的钢丝绳(6mm×37mm),吊装15t以内的钢梁。6结束语详细介绍了某商业广场空间网格结构钢雨篷施工3个方案对比的具体情况,综合对比后,选择了片状桁架吊装法,并对钢雨篷现场吊装、拼装措施进行优化,确保施工质量和施工安全,且提高了施工效率。项目经过对类似工程的反复研究和现场条件的全面分析,总结出了对于空间结构要求高的钢雨篷安装方法,希望本工程钢结构施工技术的应用,能为相似的钢雨篷安装施工提供参考和借鉴。参考文献1苏铠,王加林,杨国勇.南宁万达茂大跨度弧形倒三角管桁架施工方案比选及优化j.中国建筑金属结构,2022(11):6267.2李世伟.浅谈分片钢桁架高空原位对接安装技术j.建筑知识:学术刊,2022(9):3413

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