北京航空航天大学东南区教学科研楼

PAGEPAGE14北京航空航天大学东南区教学科研楼钢结构技术总结1、工程概况北京航空航天大学教学科研楼工程位于海淀区学院路37号北京航空航天大学院内，设计功能为教学、科研、会议、办公为一体的现代化教学科研场所，结构形式为框架剪力墙结构,地下２层，地上１1层,局部6层,由Ａ、B、Ｃ、D、E、F、G七个塔楼围合而成，各塔楼之间采用钢连桥连接，Ａ、G塔楼之间由钢桁架连接在一起。整个钢结构工程共使用约为２000T钢材。2、设计概况本工程涉及钢结构工程的施工可分为六个组成部分:⑴Ⅰ区九层以上钢桁架⑵Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ区７～１１层钢连桥⑶Ⅲ区D座钢架⑷A~Ｇ座大堂及屋顶钢结构⑸中心区钢楼梯⑹劲性柱与劲性梁2．1Ⅰ区九层以上钢桁架该部分为本工程钢结构中的重点和难点，其工程量所占比重比例最大，钢桁架投影面积为5６．7ｍ×３２.４m,钢桁架横跨在Ａ、G座之间，桁架至地面无建筑物。其下弦底标高为37m,上弦标高为46ｍ，由三层杆件组成。桁架净跨度为５６。７m，共由六品桁架组成，其中HＪ1(１20Ｔ)2榀,ＨＪ２(１70T）２榀,HＪ2（25T）２榀（如图所示）。桁架间通过H型钢水平梁连接。整个钢结构总重量约为８60T。2.２Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ区７～1１层钢连桥该部分钢架主要起到装饰和连接作用，两侧连接塔楼,钢柱自五层顶板生根，在六层与劲性混凝土梁连接，梁、柱均采用H型钢，钢梁每米重量约２00ｋg，钢架钢梁轴线间距2．0５m，楼板为混凝土楼板,上贴广场砖饰面。２.3Ⅲ区D座钢架该部分钢结构施工部位为D座十层~十一层，由截面H830×5００×２４×３５的型钢组成，钢梁跨度为24。3m，每根钢梁重量为12T。2。４Ａ~G座大堂及屋顶钢结构该部分钢结构分布在A～Ｇ座中庭大堂中,构件断面尺寸较小,长度较短，最长的为16．２m，重量约为1.７T,中庭顶层为波浪形结构:3、本工程重点、难点钢桁架净跨56．７m，单榀桁架重达1７0Ｔ,整个钢桁架总重量约8６0T,下部悬空,提升高度3７m。7~１1层钢连桥（共6组),构件截面尺寸大，长度长,而且安装高度较高.D座十一层钢架,跨度大，单件构件重量大。4、主要施工方案4．1Ⅰ区九层以上钢桁架1１-18轴钢桁架安装部位图⑴桁架安装前,我们根据现场实际情况,制定了三种施工安装方案：①在钢桁架结构下方搭设满堂红脚手架承重平台，高空散拼费用高:需大量的脚手杆，提高了工程的租赁费及人工费;工期长:高空散拼搭设脚手架的时间大约为1个月，占用工期长；质量差:钢桁架的拼装需进行大量的焊接工作，高空施工容易对焊接质量造成不利影响；可行性不强：钢桁架下方即为地下一层顶板,板厚3０0mm，设计荷载４KN/m2,如搭设37m高的脚手架承重平台，下部必须进行加固处理，将严重影响后续工序的施工,故此方案不可行。②大吨位起重机械直接吊装就位本工程中ＨJ1重12０Ｔ，HJ２重170T，如采用大吨位起重机吊装，至少需要两榀桁架组合一起构成稳定体系才能吊装，所以每次起重重量超过３00T，而桁架安装高度达３７m，故必须采用超大吨位履带吊进行吊装，其租赁费用高.而且,工程位于北航院内，现场空间狭小,大吨位履带吊的工作空间不足。故此方案不可行。③地面拼装，整体提升此方案是将整个钢桁架结构在地面组拼成整体后利用TJJ—5400液压牵引器进行整体提升就位的施工方法在十一层劲性混凝土结构施工时加焊牛腿，并辅助其他设备组成整体提升动力系统，桁架在地面拼装,待组拼完成后,利用提升系统将整个桁架体系提升就位。此方案费用低，工期短，安全性好，本着“保证安全、节约成本、确保工期”的原则,我们经过筛选,确定采用第三种施工方案.⑵主要施工机具根据本工程结构特点，我们在施工中用于固定液压油缸的提升支架采用在“劲性混凝土钢柱”顶部带斜拉槽钢的牛腿的方法。⑶液压提升系统液压同步提升技术是一项超大型结构提升安装施工技术.它采用柔性钢绞线承重,提升油缸集群,计算机控制,液压同步提升原理,结合现代施工工艺，将超大型结构在地面拼装完成后，整体提升到预定安装位置,实现超大吨位的大型结构整体同步提升安装的施工工艺.TJJ－54００型液压牵引器YT型计算机控制系统变频调速泵站同步传感器在结构整体提升工作中,采用8台200吨提升油缸,分别布置在8根劲性柱,顶部。提升过程中,采用２台泵站，每台泵站驱动4台提升油缸,每台泵站的额定流量:１6０Ｌ/Min，这样提升理论最高提升速度可达10m／ｓ。整个提升过程采用计算机集中控制，保证各吊点提升高度、速度保持一致。液压提升系统⑷钢桁架提升方法及过程利用塔吊安装牛腿及提升系统，下吊点加固，连接提升地锚系统调试，分级加载,提升离地，静载24小时ﻩ桁架整体提升,通过计算机控制调整各点标高整体提升就位,利用提升器将结构锁定，桁架与支座焊接就位⑸钢结构的就位焊接桁架提升到预定高度后,首先进行桁架的定位处理,将螺栓穿入孔中，使用手动扳手进行初拧，达到设计应力强度的70-80%,待准确定位后，进行终拧,达到设计应力强度的10０％。桁架与劲性柱接头大样翼缘板为坡口熔透焊接连接，焊缝等级为一级，２4小时后,进行探伤试验，在整个就位焊接过程中,始终在纵横两个方向用经纬仪进行定位，保证了安装和连接效果。4。２Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ区７～１１层钢连桥钢连桥结构基本形式为连接两塔楼之间的钢架，其钢柱生根于５层，钢梁底标高为4６。２2m.钢连桥下部钢柱钢连桥施工方法为先采用２0０T履带式起重机吊装就位，再进行高空施工焊接的施工方法。钢梁分为三段,在两塔楼中间钢柱处进行搭接,钢连桥分段如图。连桥吊装示意图４。３Ⅲ区Ｄ座钢架该钢架位于D座十层、十一层，每层四榀，共八榀,每榀重量约为1２T,其下部至四层楼板为悬空。此部分钢梁不分段，采用200Ｔ履带式起重机直接吊装焊接。Ⅲ区D座钢架4。4Ａ～Ｇ座大堂及屋顶钢结构该部分钢结构分布在Ａ~Ｇ座大堂及屋顶上,大堂钢结构钢梁、钢柱的重量较轻，而且所在位置均在塔吊作业范围内。因此，直接利用塔吊进行钢结构安装施工.此部分钢结构施工正值土建结构收尾阶段，故主要安排在夜间施工，这样,既保证了结构施工的正常,同时，也节省钢结构的安装所占用的总工期时段。5、小结通过对北京航空航天大学东南区教学科研楼钢结构工程的施工，总结了以下几点经验：1、钢结构工程与其他专业相互配合施工的主要内容是劲性混凝土柱和梁施工,在其施工前,应结合各方图纸,利用工程软件进行大样图绘制,以准确确定钢结构上的留孔位置，以避免现场施工中,钢筋与型钢梁、柱发生矛盾时现场开孔，影响钢结构的质量.2、Ⅰ区桁架的组拼、提升是本工程钢结构施工的重点,超大型钢结构整体提升技术兴起于上世纪9０年代初。到目前为止，已相当成熟、完备.此次提升钢桁架总重量达８60T，为了保证桁架的顺利提升，在施工过程中，我们严格控制钢结构组拼,校正。因此，焊缝质量是整个组拼工作中的重点。