钢结构工程重点施工技术

钢结构工程重点施工技术主要内容

本次报告是从我个人角度对上海宝冶所承担的一些重要工程关键施工技术的总结，来说明这些施工技术值得研究的地方。我本人是从事施工辅助措施设计以及力学分析的，因此难免容易将问题从这些方面来考虑，但是从我所经历过的这些工程来看，力学分析在关键施工技术上的确起着非常重要的作用。希望本次报告能起到抛砖引玉的作用。主要内容如下：当前钢结构工程施工技术的新特点大型安装单元的吊装与提升大跨度高度超静定钢结构的合拢大跨度钢结构的卸载技术钢屋盖钢结构累积滑移技术钢结构安装的初始应力探讨当前钢结构工程施工技术的新特点目前各国钢产量均在提高，重大钢结构建筑项目越来越多。我国钢结构也出现了空前发展的局面，各种体育、展览、娱乐等活动所需要的大跨度结构、城市日益扩大所需要的人文及市政建筑、生产扩大化所需要的大型工业厂房等项目争先上马，钢结构有了更加广阔的用武之地，但也相应地增加了设计与施工的难度。钢结构施工技术出现了新的特点。设计与施工关系更加密切。设计要充分考虑施工方案，并为施工提供便利条件，特别要考虑到关键施工阶段；施工要充分考虑设计意图，给业主提供相对完善的钢结构建筑，不存在质量隐患，降低加工与安装形成的初始应力。施工方案系统工程化。施工顺序错综复杂，组织管理体系需要完善，措施设计需要更先进的力学计算手段，涉及多学科交叉，如吊装或提升时要考虑风的静力甚至动力特性，要考虑多种监测手段。配套专业也越来越重要。安装虽然是主线，但焊接工程、螺栓工程、涂装工程的难度也越来越大。大型安装单元的吊装与提升大型安装单元采用吊装或者提升方法进行就位时，首先要确定机械设备或者液压设备的选用，充分考虑设备的性能，以及吊装或者提升过程中荷载的变化，这些变化主要来自于：安装单元自身空中姿态的变化，导致吊绳或钢铰线荷载的不同分配。如吊装过程中脱胎、翻身、立直、就位等阶段各吊绳的荷载均不同；各种因素造成荷载分配的不均匀，这些因素包括风荷载、安装单元自身质量分布可能的不均匀，例如迎风面较大的桥吊或龙门吊；安装单元在整体过程中自身质量的变化，如龙门吊在提升过程中需要安装刚性腿和柔性腿。

这些变化也对安装单元自身的内力分布和变形值有一定的影响，因此需要对整体过程进行计算仿真分析。涉及到的问题是：施工过程中风荷载的取值，正常设计取值按建筑物的使用年限来确定风荷载的重现期，但这里仅考虑施工期间的影响，原则上取值应该比设计低，因为施工期间出现与设计同样大风的概率要低得多。如果与设计取同样的可靠性，那么施工时风荷载取值应该要低。大型安装单元的吊装与提升要确定安装单元的重心，这个工作本身比较简单，CAD的实体模型就可以得到重心，如果采用杆系，也有很多办法，如通过计算反力来反算重心、在ANSYS中还可以直接写APDL来得到。但重心对于吊点或者提升点的选择却非常重要。如果重心准确，尽量让主绳所在平面通过重心，这样辅绳的荷载小，调节起来就不会费劲。安装单元在吊装或者提升时，属于一个约束不足的体系。我看过很多计算书，在计算时随意加约束，甚至有的直接在吊点处加铰接约束，导致结果非常不可信。有种方法还比较可取，就是直接将吊绳也参与计算，对少量的点取水平约束。但更符合实际的做法应该是根据重心与吊钩位置共垂线或者垂面以及变形协调关系进行理论推导，确定潜在的约束因素。实际安装单元的重心与计算重心存在较小的偏差，也就是重心存在位置上的扰动，对于重型安装单元，应该分析该因素对于吊荷载荷载分配的影响。安装单元就位时的稳定措施设计及稳定性分析，需要进行屈曲分析。大型安装单元的吊装与提升下面是国家体育场桁架柱的吊装图片及分析。桁架柱采用两段吊装，最重的吊装分段为350t左右，脱胎、翻身采用800t和600t的履带吊进行双机抬吊，立直后由800t吊装至高空就位。大型取安装肉单元往的吊并装与瞎提升下面摔是国趋家体归育场表屋面退主桁禁架的笋吊装惧图片交及分腔析。马屋面跨主桁怕架柱小分为屈平面丸主桁蒸架与利立体页主桁毒架两克种。级第一倘个吊复装单住元就亩是立怎体主嗓桁架N5盗(左图摆与右星图)，N5是轴棒线高柔度相撑差12晚m，平赞面投驰影为脊狭长姿的三吨角形样，就升位后这孤立别于高挣空，帮因此桃稳定胳措施宜非常娱重要瓜。大型买安装女单元加的吊殃装与腐提升上面烤从整仓体上即来讨迟论了贪大型振安装谨单元苹的吊飘装与电提升书，现燃在从娇具体很措施算上来坟考虑草这个状问题荷。有叮很多染方法逃来实嘱现机牲具与导安装押单元肢的连花接，靠最简醉单的散方法挎是直敢接用洗绳兜银住，疮在构慎件尖符角处象采用粮圆管车或其晌它东品西包槽边，线减少握绳子宅的磨篮损。前在构扣件上以增加室吊耳么也是降常用呀的方劣法，仗当然锄也可写以增正加托米梁，捧但托佳梁上霸也要陈加吊臭耳或却者用无锚盘雄。当吊蜘耳连脸接处熄的构刮件板雪厚非佩常小真时，积设计涌上首驼先要摩考虑至是将索耳板级伸入永构件典的内剧部，铃这要载征得假设计种单位傅的同薄意，院但最郑好在竿设计恒时就释采取句了措辣施。敢国家绸体育胸场C9与C2多1桁架丸柱上仪柱，郑重量烤约在35猪0t，有捷一个小主吊追耳处表的构付件连勺接板伤厚仅宰为20锹mm，内答在一胆块16叹mm厚的房诚开洞栽加劲脚板，陕由于云耳板括不能胸伸入着构件默内部樱，因降此吊敢耳设库计难肿度很够大。裕右图澡是最裤终设疏计的统吊耳苍及其供计算宴模型精。大型殖安装来单元拥的吊圣装与伙提升下图阅是江螺南长醒兴造臭船基餐地30脸0t门吊煎提升貌的现森场图扮片以亮及局瓶部的狗吊耳爆设计吴。提些升点辅荷载晨标准郑值为30慰0t，而铃大梁残上翼久缘仅旷为14肚mm，设旋计提钟升点分采用敞了厚辩度为25根mm的双期耳板泊，并控且直含接伸题入到缩慧大梁驱内部闪与侧冈向劲根板相晋连接吵。提叉升过巩程非详常顺抓利。大型岁安装丘单元助的吊访装与剃提升局部巴计算杜是钢蝴结构袖中的柜一个刮普遍墨问题艰，不泽止是朝吊耳尼的局眉部计揪算，愈对于毫复杂膀的支今座节执点、凳铸钢赴件、咸相贯翁节点缠等，因由于密受力虽过程反复杂尘，几疤何形去状极较不连怠续，宜因此棍内部存应力那分布军非常居不均辟匀，脾需要盐计算吐来确隙定。胀局部筹的应刊力集工中会应导致怪极小毕部分紧区域裳应力罢超出搬弹性砌范围线，因拆此要稍考虑嘉材料携本身拦的非堡线性缠。这奋涉及汤到许险多相达关问霞题：局部东计算蛮的模宋型：陷应该演取主宾要受睁力部胸位尺培寸的3.药5倍以在上作工为计拜算模工型的殊范围洽，以腊避免缸约束理条件相的近往似对粉计算脊结果那的影怪响。皮考虑散到实烤体分骡析模衰型的建单元啊数过啦大，奶因此球尽可鸭能采驰用壳滑体单婶元。约束皇条唇件：击尽量帐利用玩对称水性约括束条晓件来败减少该强制识约束陕的不横真实维性，揉同时暑也可蝴以减另少计滑算模姨型的叙规模乞；尽占量利户用整哪体计当算得倘到的名位移仓值来择实现过位移所约束残。减少鸣非线助性的糊因素心：某洪些接揪触部胁位可倡以近搏似用怠粘接伍来实灯现，景因为挎接触裕是高拌度非毅线性辜的，心计算夹时间腥长，烈而粘够接是傅线性兄的，警相对惧容易赔控制倾。计算送结果辟：由逐于约葛束条己件很客难实涌现与记真实助情况痰一致吧，因堆此一肾般情曾况下载局部志计算山结果阀的应毫力值(远离荒约束罗处)比位案移值轿更可能靠，毅但对顾应力遥集中收处的识局部杏塑性争区要掠进行烘有效舟的分猫析。狠有限触元将趴无限鼻自由呼度的耀连续锻体变大型南安装娘单元属的吊果装与荷提升成了梯有限妄自由认度的脂离散拜体，博无疑醋是对焰结构糠增加与了人厨为的池约束效，会锯导致敢应力耀水平朽偏高剂；现狱在的赏主要盒问题棒是多因大的浆塑性喊区、寻多大镰的应中力峰册值可服以被注认为妥是安宜全的郊，第除一点奸可以盲参考乏钢结昂构规株范中拿关于记梁的孟塑性吓发展茧系数淘的规娘定来冷确定卧，第脸二点逮可以凡参考殖钢材绞的强老屈比摔的规冈定。录但在粪荷载诊大、散几何酷不连盗续的哨地方毙，应亲该是揭允许里在施茄工辅绑助措党施上电出现仁较小算的塑合性区债的。为了镰保证兽设计瘦上的佣安全井，除挨了采激用有晨限元萍分析诊的手纺段之臣外，子一定堤要按参规范柱的相收关规称定进位行校置核。下面晕的图岔片是病国家耳体育颂场所命采用君的几知种吊踩耳的乡丰局部析分析畏结果笔。大跨贤度高跳度超炊静定汉钢结绸构的轨合拢这里桂提到叨高度话超静食定结掉构，农我没型有一网个明浩确的贴定义霉，但晚是指迎那种偷因为慎超静受定次补数特必别多防，而凤造成秆对安导装过装程、拿焊接膨顺序浮或者栗焊接皂收缩详、温傻度变愁化所迎产生巾的应深力特博别敏辈感的戴结果虑。给号“大撕跨度”的限染定，寻主要节是从火水平奔方向韵来考堆虑的灭，因唐此结挣构在鹿竖向园上最屡终只递能是贿自由骨的，粪不会喇对这雷些应垄力敏切感。谊为了宋在设瞧计的当基准鹅温度弱条件抹下达队到应埋力最相小，袄必须归对这捕些结挨构进驰行合翁拢，醒以释叠放部生分应龟力。设计祝基准示温度质：结想构使滨用时含的温跟度总古是变秘化的胃，对课于大葬跨度沿高度岭超静或定结恰构而律言，匹会产蚊生较贞大的谈温度滤应力沸。结袍构使券用时蓬的最庆高温萍度与嘱最低裹温度寻与安以装完呼成时饥的温纹度差最是最贸大的酷也是旨最不咱利的属，一行般可匪以取五这两防个温父度的包平均趴温度牛作为牲设计谋基础凳温度借，也捐就是狼安装拳完成消时的唱温度砌，即仅合拢仔要求汗的温司度。掩但由闷于结铃构的询荷载纱条件文非常客复杂犬，在桥互相搞组合考后，初可能须是升茅温或肢者降览温更易为不绪利，雪因此涨合拢点温度刘不一听定是括平均棚温度战。结构竭应该栋在设望计基开准温旱度下左合拢替，这躺样符跑合设决计意献图。如何吓保证瓶在合跑拢温职度条谨件下高进行完合拢睡所得评到的龄初始活应力灭最小片？这佛个问愧题应说该要迎仔细残考虑喝。主卧要有窜三个减方面：(1导)合拢悠分段席应该雄基本描保证滑各分逮段是数水平祖静定释的；(2抚)合拢节口应默该是唐在自热由条剃件下径对口推焊接芹的；(3逼)合拢眠顺序蚊。大跨扫度高抹度超或静定惩钢结扰构的各合拢这三拿个问誓题做隶起来抽都比奥较复辱杂。合拢栋分段侍太多威，各刮分段兄的稳租定性狮难已万保证栋，措喉施量殖大大蜻增加显，合贷拢时炊的对榜口焊俊接工狗作量档大，舍合拢葱时间章拖长孕也难胶以达宽到合壶拢来袍减少短应力脾的目英的，跌应该江在这搏几个帆方面朵进行窃权衡稻，抓蕉主要章矛盾邀。如识先考窝虑主蔬结构责，特辆别是躁结构讨柱，届因为本主结辫构的助刚度腹最大寸；其宏次是多通过偿计算每，考阔虑安距装、盆焊接撕、温袭度的决主要共因素大来优唉化合术拢分拉段。招国家墓体育踢场顶除面主浴结构圆采用叫了四熔个合棚拢段遗。在合颠拢前熟应该古释放纱对口奋两端险的主参要约恨束，症在自姓由状高态下岁调整造对口畅后进清行合较拢。出大部劳分工呆程采摄用卡踢板来危连接冻合拢乓口的表两边作构件稳，其新中卡党板与刃一边携构件箭焊接离，另董一边祝自由榆。这伪对于愈轴力缘瑞为主葛的构远件是敬可行年的，惠而对仆于弯删曲为惩主的感构件触则是敌考虑免不周格的，获可以榆在主下弯曲蛛方向萌的一摧边不镰加卡另板，般国家洗体育漏场采倡用了捏这一陵方法勉。还道有一短种方蛾法是驻采用坊后装质段，耍后装瓶段根亦据基王准温拜度下矛的测爪量结项果进予行下土料调瞧整，深来达免到自受由状斯态下斯合拢渐的目名的。吧南京煎奥林塔匹克丢体育陪中心惰采用浊了后攻装段物的方维法。大跨鲁度高遥度超逝静定肚结构尚合拢司口数号量多肃，一水次性耐合拢栽完成迫几乎详是不球可能屋的，楼因此枪要分形次合揉拢。绞采用碌分次拳合拢组与合萌拢分势段的冬问题珠一样桶，也芦需要甜计算垄才能授够选候择最盲优的菜方案老。大跨拍度高坑度超种静定纺钢结世构的棵合拢南奥：(1课)主拱勾从两包端往航中间钻安装(2死)主拱晨合拢大跨港度钢爆结构乐的卸午载技香术大跨乘度钢仰结构翻在实闯际安努装时谊，必赏须设喉置临孙时支弊撑体奇系，瞧当结但构合锡拢完支成后虎要拆宏除临井时支市撑体百系。侧但由冲于临弃时支躲撑体史系还译承受裳着结毒构的爽一部梅分荷累载，垃必须勉将这纷部荷庸载转孟换到慨结构等自身雁的支知撑体票系后裙才能日够拆蓬除临熄时支革撑体岁系，恐这就裤是钢煮结构妹临时释支撑干体系撇的卸但载。玻所以罩卸载汉过程主也是亿荷载梁转换典的过汉程，信一般批支撑井塔架蚁的荷撞载应吊该是晕减少狱的，界但是材由于(1艳)卸载汗往往钟是分忙阶段光分区岂进行肿的，演临时授支撑基体系刑之间帽在卸嘉载过缸程中宗也存狡在荷璃载转少换，效因此绪卸载哲过程愉中会赠出现军临时弯支撑烂体系滔荷载亭增大劫的情劲况；(2步)采用葬液压锡设备凑卸载尤时，讽往往庭要先框顶升船再下丙降，亲因此色也会昌导致杂临时摔支撑份体系杨荷载县增大蔽的情桃况。瞎因此锤支撑威体系恢的设悦计应槐该是袍在卸嫩载分迁析之伙前完批成的粒。从捞总体撇上来得说，称临时泊支撑絮体系忌最好恒采用芳整体爱等比捐卸载蚊，这乎样荷灭载不饼至于袄增大面。卸载勿分析器的第孝一步僻就是毕确定栏各卸煤载点钥的位筑移量炉，可印以通贤过卸是载前衰后的狐分析称得到鲁。卸色载之万前是黄临时铅支撑喉体系钓支撑晨的状协态，灵卸载对之后百则没扛有了这临时厅支撑拣体系悼。由炎于卸色载之学前还斯存在涂临时夺支撑滋体系似，其沉本身垃的位铅移量绑应该疏考虑室；其记次是蜻为了摄达到呀就位弊的目伐的，浆施工叶单位足可能氧会对蚀结构温的局寒部标奋高进搭行调秆整，染这部往分的散调整蚊值应甘该也歪计入默在内愤。大跨傲度钢怀结构影的卸伪载技婚术第二膨步是词对卸缘瑞载过恼程分方阶段带。在虽整体刘卸载和过程投下，域临时生支撑浑体系迹的荷怀载在桥逐渐炒下降载，而欢结构况本身娇的应园力在贱增加程，因时为施生工期缘瑞间的太荷载运对结丘构自般身而腹言，悼仅仅沸是部齐分荷窃载，艘因此惭主要滩还是铜考虑辛临时除支撑液体系垒及卸弹载设恋备的眠荷载跌变化菜。那裁么开陵始时弹将位蛛移下连降值呀时分廊小一程些，片当荷灵载减熟少到党一定故程度潮后可冶以将殊位移雁值设松大。芝国家卧体育渔场采俱用七涉大步袜，前看三步躁为位寸移值顺的10威%，后蜻三步漠为位爸移值牵的17伞.5宿%，最答后一渴步卸盾载到匹位，查因此奥每一都大步怖都是窗等比阶的。第三协步是敌卸载荒分区搂。前妈面讲叼过，误在设稼备允赚许的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