關(guān)于大型人字形鋼結(jié)構(gòu)框架結(jié)構(gòu)的臨時(shí)支撐與吊裝
1 工程概況
杭政儲(chǔ)出[2007]55#地塊辦公、商業(yè)金融用房鋼結(jié)構(gòu)工程坐落于杭州市錢(qián)江新城,地上20 層,地下3 層.地上部分為外筒內(nèi)框巨型支撐鋼結(jié)構(gòu)體系,地下部分為鋼結(jié)構(gòu)框架,局部鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)(圖1).上部結(jié)構(gòu)按建筑平面劃分為后廳、中廳及前廳.
上部結(jié)構(gòu)7 層以下采用斜向柱及大型人字形框架柱組成前廳,跨度72 m,跨中高度30 m,框架柱截面尺寸□1 200 mm×1 600 mm×80 mm,頂部采用鑄鋼件節(jié)點(diǎn)連接(鑄鋼件 ZG-12 26.74 t).人字形框架結(jié)構(gòu)跨度大、質(zhì)量大,無(wú)法進(jìn)行整體吊裝,因此需要搭設(shè)臨時(shí)支撐體系進(jìn)行穩(wěn)定(圖2).
2 施工重點(diǎn)難點(diǎn)分析
(a)由于人字形框架柱為結(jié)構(gòu)內(nèi)傾斜鋼柱,傾斜角度大,結(jié)構(gòu)自重大,因此吊裝過(guò)程中維持結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性困難,需要采用外部臨時(shí)支撐體系加以穩(wěn)定.
(b)人字形框架柱同時(shí)結(jié)合了梁與柱的受力形式,因此吊裝施工過(guò)程中整個(gè)結(jié)構(gòu)體系的變形處于一個(gè)動(dòng)態(tài)變化的過(guò)程,需要不斷進(jìn)行變形觀測(cè)及計(jì)算以確保吊裝施工的精確及安全.
(c)人字形框架柱結(jié)構(gòu)跨度大,自重較重,無(wú)法進(jìn)行整體吊裝,只能進(jìn)行分段吊裝,因此吊裝設(shè)備的選型及分段吊裝時(shí)的焊接質(zhì)量要求較高.
3 臨時(shí)支撐體系的計(jì)算及設(shè)計(jì)
3.1 有限元模擬分析施工工況
采用MIDAS/Gen V 795對(duì)人字形框架柱在施工過(guò)程中的剛度和荷載進(jìn)行三維有限元模擬[1-5].由于構(gòu)件自重產(chǎn)生的內(nèi)力占比例較大,鋼結(jié)構(gòu)安裝方法和順序?qū)Y(jié)構(gòu)構(gòu)件在重力荷載下的內(nèi)力將產(chǎn)生明顯影響,因此荷載取為結(jié)構(gòu)構(gòu)件自重.
在模擬過(guò)程中,根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)吊裝情況將施工過(guò)程劃分為6 個(gè)主要工況階段,即:1~3 層人字形斜向柱吊裝、4~5 層人字形斜向柱吊裝、5 層柱間鋼梁吊裝、5~7 層結(jié)構(gòu)鋼梁吊裝、6~7 層人字形斜向柱吊裝及7 層人字形斜向柱鑄鋼件吊裝,隨著工程進(jìn)展,對(duì)有限元模型單元逐層激活并對(duì)此階段下的結(jié)構(gòu)在重力荷載下的受力進(jìn)行分析,計(jì)算此工況下臨時(shí)支撐的變形及桿件應(yīng)力.
3.2 臨時(shí)支撐體系的設(shè)計(jì)與加工
根據(jù)模擬計(jì)算,臨時(shí)支撐體系采用獨(dú)立鋼管柱及格構(gòu)柱,截面尺寸為P450 mm×20 mm,P400 mm×14 mm,P325 mm×10 mm,P180 mm×10 mm,P351 mm×16 mm,P219 mm×10 mm,P600 mm×16 mm,P 1 4 0 m m × 5 m m ,支撐鋼方框截面為 H 4 0 0 m m ×400 mm×13 mm×21 mm,搭設(shè)在首層箱型鋼梁上,通過(guò)千斤頂固定于框架柱定位牛腿上,并采用橫向連接桿組成穩(wěn)定單元,隨人字形框架柱吊裝同步搭設(shè)(圖3).
4 人字形框架柱吊裝施工
通過(guò)對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的整體部署及人字形框架柱的分段優(yōu)化,選擇2 臺(tái)ZSJ100動(dòng)臂式塔吊(最大起吊質(zhì)量64 t)進(jìn)行吊裝,充分考慮鋼梁的結(jié)構(gòu)受力特點(diǎn),將每側(cè)框架柱鋼梁分為5 段,連接處采用連接耳板及卡碼進(jìn)行臨時(shí)固定,同時(shí)在定位牛腿處搭設(shè)操作平臺(tái)進(jìn)行焊接作業(yè).
同時(shí)根據(jù)模擬計(jì)算的結(jié)構(gòu)受力變形結(jié)果,將吊裝施工按照框架柱分段劃分為6 個(gè)步驟[6],先進(jìn)行臨時(shí)支撐體系的搭設(shè),支撐體系基礎(chǔ)設(shè)置于結(jié)構(gòu)首層的箱型鋼梁上;每個(gè)步驟首先進(jìn)行各層后廳、中廳鋼結(jié)構(gòu)施工,然后吊裝相應(yīng)樓層的人字形框架柱,框架柱安裝于支撐體系上,并于相鄰結(jié)構(gòu)進(jìn)行臨時(shí)連接.重復(fù)上述步驟直至人字形框架柱頂部鑄鋼件吊裝完成,各構(gòu)件進(jìn)行焊接固定,形成穩(wěn)定單元后,臨時(shí)支撐拆除.
4.1 吊裝準(zhǔn)備工作
大型構(gòu)件起吊前,按有關(guān)要求進(jìn)行檢查,確認(rèn)無(wú)誤后應(yīng)試吊[7];試吊時(shí),必須檢查整個(gè)吊裝系統(tǒng)的設(shè)備和被吊物是否全部符合起吊要求,起吊時(shí)必須由起重指揮統(tǒng)一指揮,配合人員聽(tīng)從信號(hào),服從指揮.被吊物不可長(zhǎng)時(shí)間懸吊、停滯等[8].
4.2 主要吊裝流程
第1步:完成上部結(jié)構(gòu)1~3層后廳、中廳庭柱、鋼梁吊裝,搭設(shè)首層臨時(shí)支撐后開(kāi)始吊裝第1段框架斜柱.
臨時(shí)支撐體系采用現(xiàn)場(chǎng)拼接、分段吊裝.支撐體系底座采用H400 mm×400 mm×13 mm型鋼制作,安裝于首層箱型鋼梁上.吊裝首層立柱安放于底座上,進(jìn)行豎直校準(zhǔn),先吊裝主立柱,后吊裝次立柱,接著吊裝連系橫桿組成穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)體系,最后在立柱頂端搭設(shè)操作平臺(tái).
第2步:吊裝第2段框架斜柱.吊裝框架斜柱間連接鋼梁.
第3步:完成4~5層后廳、中廳鋼梁及斜柱吊裝,搭設(shè)第2層臨時(shí)支撐后,吊裝第3段框架斜柱.
第4步:吊裝4~5層中前廳間連系鋼梁后吊裝第4段框架斜柱.
第5步:完成6~7層后廳、中廳鋼柱、梁吊裝后,吊裝第4段框架斜柱.
第6步:完成6~7層柱間連系鋼梁吊裝后,吊裝鑄鋼件ZG-12,形成穩(wěn)定結(jié)構(gòu).
5 結(jié)語(yǔ)
由于人字形框架柱吊裝前采用三維有限元技術(shù)對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行受力分析,在充分利用數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上,進(jìn)而模擬施工工況,計(jì)算出安全可靠的`臨時(shí)支撐體系,對(duì)施工過(guò)程所發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行預(yù)判預(yù)斷,確保了施工過(guò)程安全高效地進(jìn)行,為類(lèi)似項(xiàng)目的施工積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn).
參 考 文 獻(xiàn)
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