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    大懸挑箱型梁鋼結(jié)構(gòu)屋蓋安裝技術(shù)??記泉州市海峽體育中心體育場鋼結(jié)構(gòu)安裝
    
                                  
                    
    作者：夏 克 儉    					
    
					時(shí)間：2009-12-22 20:26:03					[收藏]
    
               
    
                
    介紹泉州市海峽體育中心體育場鋼結(jié)構(gòu)工程的安裝施工技術(shù)．特別是對大型懸挑箱型梁吊裝施工中的吊機(jī)選型，安裝定位，焊接，卸載等技術(shù)作了詳細(xì)的闡明．為以后進(jìn)行同類工程安裝給予一定的借鑒．
關(guān)鍵詞：箱型梁 鋼結(jié)構(gòu) 安裝技術(shù) 卸載
				
    				
    

               
    
               
      
				
      

      
1.工程概況
      
泉州市海峽體育中心體育場是整個(gè)新體育中心的標(biāo)準(zhǔn)性建筑，為甲級體育建筑，總建筑面積達(dá)40753多平方米．體育場由約四萬人看臺，三個(gè)燈塔柱，一個(gè)火炬柱三部分組成，用鋼量近5千噸，體育場看臺屋蓋采用鋼結(jié)構(gòu)箱型梁懸臂梁加支撐體系鋼屋蓋，猶如正在綻放的花瓣；燈塔和火炬柱上部柱身結(jié)構(gòu)采用豎向懸臂鋼衍架結(jié)構(gòu)，尋求蓄勢待發(fā)的力度感．懸挑拱型條箱型條下設(shè)支撐，懸挑端部設(shè)置Ф800鋼管落地拱．懸挑箱型梁之間設(shè)聯(lián)系梁與支撐，梁上分布鋼管檁條．
      
2.本工程的技術(shù)難點(diǎn)
      
泉州市海峽體育中心體育場看臺屋蓋鋼結(jié)構(gòu)由44榀懸挑箱型梁及其梁之間支撐，落地拱等結(jié)構(gòu)組成的四塊雙曲面懸挑拱形結(jié)構(gòu)．其箱形梁和落地拱，主懔條鋼管等都是彎曲的，構(gòu)件連接有焊接的栓接的和鎖接的，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，施工過程需細(xì)致，安裝起來耗時(shí)耗工．綜合起來工程存在以下難點(diǎn)：
      
（１）鋼管的彎制加工和管相貫線切割精度控制難．
      
（２）懸挑彎曲箱型梁制作的匹配性控制．
      
（３）懸挑箱型梁結(jié)構(gòu)安裝精度控制．
      
（４）卸載撓度值難以控制．
      
3.施工關(guān)鍵技術(shù)
      
項(xiàng)目針對工程結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和施工技術(shù)難點(diǎn)，組織技術(shù)攻關(guān)，深入到施工現(xiàn)場提煉施工技術(shù)和管理方法的精華，經(jīng)過精心的研究和實(shí)踐，制定了五項(xiàng)具有代表意義的關(guān)鍵技術(shù)．即：
      
（５）構(gòu)件匹配制造技術(shù)．
      
（６）鋼結(jié)構(gòu)安裝技術(shù)．
      
（７）鋼結(jié)構(gòu)安裝測量定位技術(shù)．
      
（８）鋼結(jié)構(gòu)安裝焊接技術(shù)．
      
（９）鋼結(jié)構(gòu)卸載技術(shù)．
      
4.構(gòu)件匹配制造技術(shù)
      
體育場主體鋼結(jié)構(gòu)工程量約為4千噸．其中懸挑彎度箱型梁由于尺寸太大，汽運(yùn)及吊裝都需分段進(jìn)行，因而為保證彎曲箱型梁的流線形狀，必須進(jìn)行整根梁匹配制作，再分段進(jìn)行運(yùn)輸，安裝．由于箱型梁最長的有40多米，則將箱型梁分為3至4段進(jìn)行運(yùn)輸；在安裝現(xiàn)場，再進(jìn)行拼裝，每根梁只留2段進(jìn)行吊裝，以減少空中焊接的工程量．滿足250噸吊機(jī)吊裝參數(shù)的，可將梁拼成一整根梁進(jìn)行吊裝．匹配制作胎架如下：
      

      

      
匹配制作工藝是將整根箱型梁進(jìn)行整體側(cè)臥拼裝制作，整根梁的線形在地面拼裝平臺區(qū)放樣好．再按梁結(jié)構(gòu)線形進(jìn)行裝配，當(dāng)梁焊接完成后，再分段拆開，噴砂，油漆工作完成后，最后裝車發(fā)運(yùn)到工地現(xiàn)場．這樣完整的匹配制作，保證了箱型梁彎曲弧形的線形及箱型梁的制作精度．
      
５.鋼結(jié)構(gòu)安裝測量定位技術(shù)
      
針對工程施工的實(shí)際情況，鋼結(jié)構(gòu)安裝的工序交叉多，對測量精度要求非常高，必須建立長期穩(wěn)定，統(tǒng)一基準(zhǔn)的測量控制體系．
      
由于本工程鋼結(jié)構(gòu)安裝定位點(diǎn)均為空間三維坐標(biāo)點(diǎn)，鋼結(jié)構(gòu)安裝時(shí)間緊迫，因而采取分層測量，作地面標(biāo)記，吊裝定位測量與地標(biāo)吊線核對結(jié)合確定定位坐標(biāo)．形成一整套從地面看臺到空中點(diǎn)的施測方法的空間三維快速定位技術(shù)．并通過快速定位，精確校核的方法進(jìn)行快速安裝．示意圖如下：
      

      

      
鋼結(jié)構(gòu)的安裝測量，為保證構(gòu)件安裝控制點(diǎn)的相對精度．首先采用全鉆儀在體育場原點(diǎn)進(jìn)行全場44榀梁和燈，火炬柱的軸線測量劃線，并作好控制點(diǎn)的垂直地面投影標(biāo)記．再進(jìn)行軸線之間控制點(diǎn)水平距離的復(fù)核，采用鋼卷尺拉側(cè)復(fù)查．
      
當(dāng)構(gòu)件吊裝時(shí)，再采用全鉆儀多構(gòu)件控制點(diǎn)進(jìn)行定位測量，同時(shí)從定位點(diǎn)處用線錘吊線復(fù)核看臺上軸線標(biāo)記點(diǎn)，這種天地結(jié)合的施測方法，即快又準(zhǔn)地保證了三維空間位置的精確定位的精度要求．
      
６.鋼結(jié)構(gòu)安裝技術(shù)
      
６.１　體育場鋼結(jié)構(gòu)屋蓋的吊裝
      
體育場鋼結(jié)構(gòu)屋蓋工程，共有大懸挑箱型44榀，其中最長45.5米，型高13米．箱型的吊裝分段很重要，不僅要考慮各分段重量，安裝作業(yè)半徑和采用最經(jīng)濟(jì)合理的吊裝，用時(shí)各分段吊裝中的支撐塔架的穩(wěn)定性，吊裝順序的確定都是施工的關(guān)鍵．根據(jù)現(xiàn)場施工情況，工期緊迫的要求及吊裝機(jī)的經(jīng)濟(jì)性，將大懸挑箱型梁分為每段兩段安裝，在高空只有一處對接縫施工．吊裝分段最長為22.6米，型高12.5米，最重一段為42.8噸，作業(yè)半徑最小15米．箱醒梁分段工分成80吊，斜支撐有36吊，將能滿足吊機(jī)參數(shù)的盡量合拼，見少吊數(shù)，以縮短工期．燈塔，火炬柱分成1~2段進(jìn)行吊裝．
      
綜合考慮體育場箱型梁，燈塔，火炬柱等大構(gòu)件的吊裝，主大構(gòu)件最終選用一臺250噸履帶吊機(jī)和一臺100噸履帶吊．250噸履帶吊機(jī)在體育場外圍圈進(jìn)行吊裝，箱型梁采用250噸履帶吊機(jī)吊裝參數(shù)如下：
      

      

      
大懸挑箱型梁吊裝步驟如下：
      
步驟一：四個(gè)區(qū)大懸挑箱型梁吊裝，將箱型梁第一和第二在地面拼裝好后，安裝好斜撐。箱型梁第一和第二兩段合成一段采用250t履帶吊進(jìn)行吊裝，當(dāng)梁段吊裝落位時(shí)梁座板套進(jìn)錨栓后，拉動斜撐上的手拉胡蘆，安裝好斜撐下端銷軸，調(diào)整箱梁晃繩的手拉胡蘆，調(diào)整好梁段坐標(biāo)，將梁段左右晃繩錨固在看臺上，用手拉胡蘆拉緊，保證箱梁的平面穩(wěn)定性。
      

      

      
步驟二：四個(gè)區(qū)大懸挑箱型梁第三段在場內(nèi)拼裝好后用1臺100t級履帶吊吊裝，箱型懸臂梁端點(diǎn)加支撐架；箱型懸臂梁第三段與第二段焊接采用吊籃或腳手架操作臺操作；示意圖如下：
      

      

      
四個(gè)區(qū)箱型懸臂梁第三段吊裝前，需用油漆在看臺上和梁端口作好中心線、軸線及定位點(diǎn)等的標(biāo)記。并在箱型懸臂梁第一段端口底板下面焊接上兩塊定位板，在一邊腹板外側(cè)上焊接兩塊限位擋板。
      
箱型梁最端點(diǎn)高度坐標(biāo)需加下?lián)现怠Ｆ渲渭艿闹吸c(diǎn)需墊高個(gè)下?lián)现怠Ｖ渭苈湓诳磁_上的，其看臺下相應(yīng)位置斜梁下進(jìn)行加固支撐一層，作為看臺強(qiáng)度的加強(qiáng)保險(xiǎn)。
      
大懸挑箱型梁第三段吊裝落位后，調(diào)準(zhǔn)定位坐標(biāo)，梁段左右晃繩錨固在看臺上，用手拉胡蘆拉緊，保證箱梁的平面穩(wěn)定性；在進(jìn)行箱型梁第二段與第三段對接縫的施焊，先焊上面板對接縫，再對稱焊兩腹板對接縫，最后焊底板對接縫。
      
當(dāng)本區(qū)箱梁第二段連續(xù)吊裝好三榀以上后，需在前一二榀之間吊裝一根水平支撐鋼管，增加箱梁平面穩(wěn)定性。
      
６.２　燈塔，火炬柱的吊裝
      
在體育場四個(gè)角均在著三個(gè)燈塔，一個(gè)火炬柱．塔柱均?架結(jié)構(gòu)最高標(biāo)高為70米．由于塔柱?架結(jié)構(gòu)Ｈ型鋼桿件較多，高空散裝，片裝的支撐架太大且高，因而采用?架地面整體拼裝，分節(jié)段進(jìn)行一節(jié)一節(jié)的吊裝．這樣即減少了空中工程量，又縮短了施工周期，并保證了燈塔，火炬柱的線型精度．
      
燈塔，火炬柱吊裝步驟如下．
      
燈柱火炬為格構(gòu)桁架結(jié)構(gòu)，拼裝時(shí)先分片拼裝，在整體拼裝。
      
燈柱分片拼裝胎架示意圖如下：
      

      

      

      

      

      

      
７.鋼結(jié)構(gòu)安裝焊接技術(shù)
      
針對鋼結(jié)構(gòu)安裝的實(shí)際情況，在地面采用ＣＯ2氣焊和手工電弧焊；在高空全部采用手工電弧焊．　　
      
本工程使用低合金高強(qiáng)度Ｑ345Ｂ級鋼材，焊縫質(zhì)量要求高，箱型梁在空間組對焊縫均為平，立，橫，仰焊，圓鋼管為全位置焊，制定了完善的組對構(gòu)件焊接工藝流程，減少焊接變形是施工的技術(shù)難點(diǎn)．
      
根據(jù)構(gòu)件實(shí)際使用的強(qiáng)度等級，接頭約束度大小及焊接方法，防止焊縫及熱影響區(qū)形成脆性金相組織和焊縫冷裂紋問題．
      
制定合理的焊接方法和焊接順序來控制焊接變形，箱梁空中對接，采用了對稱焊接，先焊上部，再焊下部的焊接工藝，保證焊接質(zhì)量．箱梁地面拼裝，搭設(shè)擋風(fēng)蓬，采用ＣＯ2氣體保護(hù)焊，對稱施焊，控制焊接質(zhì)量．
      
箱型梁端部落地拱鋼管的焊接．按照吊裝順序，對鋼管落地拱的焊接采用＂從兩端到中間施焊＂的方法進(jìn)行焊接作業(yè)．另外，由于管徑較大采取兩名焊工同時(shí)對稱施焊的方法，有效縮短單個(gè)焊縫的焊接時(shí)間．
      
懸臂梁安裝兩三榀完畢后，進(jìn)行懸臂梁落地拱鋼管的吊裝。采用100和250噸履帶吊，場內(nèi)外吊車同時(shí)作業(yè)。示意圖如下：
      

      

      
落地拱鋼管分段需在廠內(nèi)預(yù)拼，并且接頭部位錯(cuò)開箱形懸臂梁端部300?，保證落地拱鋼管弧度的光順及坐標(biāo)的準(zhǔn)確性。
      
落地拱鋼管安裝是從兩邊低端開始安裝，向中間高端安裝合攏。當(dāng)本區(qū)落地拱鋼管安裝到最后一條封閉合攏縫時(shí)，要采取特別的時(shí)段進(jìn)行施工；落地拱鋼管最后一條封閉合攏縫焊接施工時(shí)間為：晚上九點(diǎn)以后，到早晨九點(diǎn)以前；使焊接施工期間氣溫在25℃至35℃之間，并且天氣晴朗無雨。
      
落地拱鋼管封閉合攏要求：
      
①落地拱封閉合攏處：本區(qū)落地拱最高鋼管對接縫。如兩條一樣高，則任取一條鋼管對接縫。
      
②落地拱封閉合攏時(shí)間：晚上九點(diǎn)至早上九點(diǎn)。
      
③落地拱封閉合攏時(shí)機(jī)：本區(qū)落地拱除封閉縫外，其它焊縫全部焊接完。
      
④封閉縫焊接要求：封閉處鋼管對接焊縫需對稱施焊并一次焊接完成。
      
８.大懸挑箱型梁鋼結(jié)構(gòu)屋蓋卸載技術(shù)
      
體育場每區(qū)拱形鋼結(jié)構(gòu)屋蓋在吊裝時(shí)是在每根懸挑箱型梁端部采用支撐胎架支承的空間結(jié)構(gòu)體系，支撐拆除過程是一個(gè)結(jié)構(gòu)體系轉(zhuǎn)換的過程．由于箱型梁懸挑較大，支撐胎架卸載過程必然使懸挑拱形屋蓋結(jié)構(gòu)發(fā)生復(fù)雜的內(nèi)力和變形變化，本工程的卸載方案以懸挑箱型梁結(jié)構(gòu)計(jì)算分析為依據(jù)，模擬單根卸載過程對箱型梁結(jié)構(gòu)下?lián)现档挠绊懀ＷC結(jié)構(gòu)內(nèi)力和變形在設(shè)計(jì)及施工控制范圍內(nèi)．
      
卸載時(shí)荷載對整個(gè)結(jié)構(gòu)的沖擊力比較大，因此卸載時(shí)一定要使荷載緩慢逐步轉(zhuǎn)移，使支撐架荷載減少到零后，再拆除支撐架．卸載程序如下：
      
支撐卸載第一階段：支撐點(diǎn)更換成千斤頂。在每榀箱梁前端支撐處裝上50噸千斤頂，加力頂緊后，將箱梁相連的支撐焊接點(diǎn)割除，并留有箱梁下?lián)峡臻g，使箱梁支撐處只與千斤頂接觸；
      
支撐卸載第二階段：箱梁整體卸載。當(dāng)本區(qū)每榀箱梁支撐點(diǎn)都換上千斤頂后，檢查支撐架，擰緊扣件螺栓，收緊支撐架各攬風(fēng)繩，進(jìn)行整體統(tǒng)一的千斤頂下降，操作時(shí)需協(xié)調(diào)統(tǒng)一，步調(diào)一致，達(dá)到千斤頂同步下降。整個(gè)千斤頂下降過程需全站儀測量跟蹤觀測監(jiān)控。
      
卸載監(jiān)測：本區(qū)箱梁整體卸載時(shí)，將全站儀架設(shè)在箱梁軸線對應(yīng)區(qū)中間，對本區(qū)每榀箱梁端點(diǎn)坐標(biāo)進(jìn)行測量，并記錄卸載前其各坐標(biāo)點(diǎn)坐標(biāo)值；當(dāng)支撐卸載操作中時(shí)，用全站儀進(jìn)行逐個(gè)箱梁端點(diǎn)坐標(biāo)測量，即跟蹤下降數(shù)值；當(dāng)支撐卸載操作到位時(shí)，用全站儀進(jìn)行逐個(gè)箱梁端點(diǎn)坐標(biāo)測量，并記錄卸載后其各坐標(biāo)點(diǎn)坐標(biāo)值，計(jì)算出下?lián)现怠?br />
支撐卸載第三階段：支撐拆除。當(dāng)本區(qū)箱梁卸載完后，箱梁與支撐架完全分離，開始進(jìn)行腳手架拆除，拆至腳手架頂標(biāo)高為馬道位置，形成一工作平臺，用于滿足馬道結(jié)構(gòu)安裝時(shí)的施工。
      
９.結(jié)束語
      
泉州市海峽體育中心體育場是目前國內(nèi)唯一采用箱型懸挑梁鋼結(jié)構(gòu)屋蓋的結(jié)構(gòu)形式，特別是梁端的落地拱設(shè)計(jì)，起到平衡，加固，美觀了屋蓋拱結(jié)構(gòu)的作用．這種獨(dú)特新穎空間結(jié)構(gòu)形式的建筑，使施工要尋求適合此工程特點(diǎn)的加工制作，安裝方法及焊接技術(shù)；本文中介紹的各種技法對以后類似工程具有一定的參考借鑒作用。
                
		  
      				
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