205m跨钢结构施工关键技术

1 　安装思路与流程

总体安装是从两端向中间对称合拢,采用300t 履带吊为主吊车。首先安装周边钢柱及钢柱间连梁,然后安装中间拱梁和大厅屋面拱梁,在主拱未能形成三角形桁架之前,整个屋面钢结构的中间部分荷载全由中间拱梁来支撑,因此在中间拱梁下面每条轴线上设置1 个承重支撑架。主拱箱梁安装未合拢前不能作为结构体系的主支撑构件,在安装时必须设置承重支撑架,在分段吊装时也必须外加支撑体系来完成,在主拱箱形梁的投影弧线上设置20 个支撑点。

1) 首先在l9~～20轴、32～33轴,进行钢柱及钢柱之间的连梁安装和中间拱两端第1 段的安装,为保证结构的稳定,同时对20轴和32轴上的4 根屋面梁进行拼装安装(见图2a) 。

2) 为使屋面结构形成稳定体系,对两端第2 段中间拱进行安装,并进行21轴和31轴的4 根屋面梁与钢柱的拼装安装,同时安装20～21轴,31～32轴屋面梁之间的连梁和水平剪刀支撑(见图2b) 。

3) 安装22～21轴,30～31轴的屋面梁,同时做好吊装主拱梁的准备工作(见图2c) 。

4) 在l9~轴和33轴外侧进行主拱梁的安装,同时安装连梁,并在楼面上进行^轴上钢柱和23、29轴屋面梁的拼装(见图2d) 。

5) 在靠^轴的主拱梁装完第5 段时,履带吊行驶至K轴的外侧,进行靠K轴的主拱梁第5 段的吊装,同时进行23～22轴, 29～30轴靠^轴的屋面梁及钢柱等的安装(见??2e) 。

6) 吊装中间拱和靠^轴的其余屋面梁柱,同时做好主拱梁的吊装准备(见图2f) 。

7) 吊装靠g轴的主拱梁第6 段,同时进行23～22轴, 29～30轴靠K轴的屋面梁及钢柱等的安装,并做好吊装靠K轴的主拱梁第6 段准备(见图2g) 。

8) 吊装靠K轴的主拱梁第6 段,并吊装靠g轴的主拱梁,在不影响其吊装的情况下,靠K轴的屋面梁及钢柱等的安装逐渐跟进,靠g轴的主拱梁提前合拢(见图2h) 。

9) 安装靠K轴的屋面梁及钢柱,靠K轴的主拱梁合拢,同时对两端的构件进行安装,并做好安装两端悬挑结构的准备工作(见图2i) 。

10) 两端悬挑结构,檩条、墙梁及拉杆支撑等次结构安装收尾(见图2j) 。

2 　支撑架设计

2.1 　主拱支撑设置

在安装主拱箱形梁时,设置承重支撑架,在主拱的投影弧线上设置20 个支撑点(见图1) 。主拱支撑架采用6m为一个标准节的格构柱,每榀斜主拱分为21 段,分段点位置基本在每两横轴中间附近,即在各撑杆与斜主拱相交点附近,斜主拱下各支撑架设置在每两轴中间。每个支撑架搭设前,该跨屋面梁已安装完毕,支撑架上部临时采用檩条与屋面梁连接固定,并用缆风绳与屋面梁上的檩托板拉???,同时在屋面梁与楼面之间中部用缆风绳将支撑架与楼面锚固板拉牢固定,缆风绳上设有葫芦以便于调节,在支撑架下部焊直径48mm短钢管,用脚手钢管将支撑架下部连牢,确保整体的稳定性。

2.2 　中间拱支撑设置

中间拱共分成14 段,在每个分段点横向轴线处设置1 个支撑架,每个支撑架高度随拱高而变,以架顶低于拱底1m为宜。考虑到架体的稳定性,以及中间拱先行安装的方便,沿纵向在各支撑架之间搭设2.8m 宽的3 排脚手架。

3 　拱脚定位

1) 按原设计4 根螺栓斜向悬空固定拱脚,且需混凝土浇筑后强度达到100 %才能进行下道工序,螺栓的定位难度相当大且影响施工进度,经与设计协商,采用在平面预埋锚板,待浇筑混凝土、精确放线定位后进行钢拱脚的安装。另外改钢拱脚内的底部压力灌浆为顶部自流混凝土的浇筑,即可以先进行基础混凝土浇筑,再进行钢拱脚内混凝土浇筑,保证了钢拱脚的固定。

2) 主拱梁是变截面箱形倾斜钢拱梁,主拱脚在安装过程中存在两个角度的倾斜,安装定位难度很大。

3) 根据主拱脚的相对坐标,对主拱脚的底板及顶部进行测量定位。根据拱脚底板的投影控制图, 在-4.6m标高位置放置3 块预埋钢板(见图3) 。

4) 待混凝土浇筑至-4.4m 标高后在该平面位置精确放出主拱底板投影边线,考虑到主拱脚的底板在

一斜面上,且4 个角不在同一水平面上,所以在混凝土基础面设置4个角的投影点,用投影点来控制底板的4个角,然后根据定位底板的坐标,就地设置底板面的模型,最后根据模型来设置底部的支撑胎架。

5) 主拱脚顶部的控制采用同样的方法,在混凝土基础面上设置4 个角的投影点,根据主拱脚的定位坐

标得出,底板和顶面的上下边投影线在x 轴是相对平行的,且平行于控制线A ,顶面角主要靠经纬仪在顶部上下边的延长线上进行控制。

4 　主拱合拢

设计要求工程的合拢温度为(20 ±5)℃。根据钢结构工程总体进度安排,合拢时间安排在6月18日,在钢结构上布设温度测点,对钢结构本体温度进行全程实时监测,监测结果表明所有合拢施工均满足设计合拢温度要求。

为控制合拢时合拢口的间隙,减少合拢口的焊接量和焊接残余应力,确保合拢口的焊接质量,在进行合拢段安装时,该间隙大小要考虑温度变形计算结果和焊接收缩变形。为确保合拢口在施工过程中因温度变化而自由伸缩,合拢口采用卡马连接,卡马的大小和数量根据受力计算确定。在整个安装过程中,定时检查卡马的连接焊缝和变形情况及合拢口的间隙情况。在卡马合拢焊接的过程中严格控制钢结构本体温度满足设计要求;合拢卡马焊接完成后,进行合拢口结构对接焊缝的连续焊接,直至对接焊缝焊接完成;对焊缝进行100 %的自检探伤和第三方??伤。

5 　测量控制

根据钢结构平面布置图及定位控制点,建立钢结构安装的纵、横向测量控制网。用全站仪对主拱的定位进行测量控制,并根据楼面各纵横轴线和水准点,用经纬仪控制各柱、梁的位置和标高,对楼面和支撑架上设置的观测点进行跟踪观测,以确保结构安全。主拱桁架跨度较大,对于4 个主拱桁架与地面接触点的控制精度要求相对高,在二级导线的基础上用极坐标法放样出4 个接触点,建立一矩形导线闭合环,用距离、角度复核精度(见图4) 。

主拱桁架为斜平面主拱,在测量控制上采用直角相交观测法;在安装上采用分段安装,在二级控制基础上布置方格网,对桁架节点进行控制。根据中间拱桁架在主航站楼结构中间的特点,在结构中作出中轴线,在结构面弹出线、控制点标志。在安装中间拱桁架时用全站仪架设在中轴线的控制点上,用同在中轴线的另一端的控制点精确定向,做好安装时的测量监测;此中轴线为建筑方格网的主轴线,根据理论坐标在二级控制点上架设全站仪,用极坐标法放样出ZXG1、ZXG2、ZXG3 3个控制点。

6 　支撑塔架卸载

卸载时遵循“变形协调、卸载均衡”的原则,采用从中间向两端逐步卸荷的施工方案,先进行2 榀主拱的卸荷,使主拱完全承载受力之后,再拆除中间拱的支撑架。卸载前主拱结构施工完毕,且无损探伤合格。主拱中部下挠量最大,采用等比例下降进行卸荷,即先将14、15(14′、15′) 4 个支撑架卸去一定的量,一般以10 mm为宜,视具体情况而定,下一步则将14～17(14′～17′) 号8 个支撑架各卸10 mm,依次类推直至全部脱空卸完。主拱的卸荷先后顺序为:14、15支架→16、17支架→18、19支架→20、21支架→22、23支架→24、25支架→26、27支架。支撑卸荷如图5 所示。主拱卸完后进行中间拱的卸荷,卸荷时仍由中间向两端同时进行,卸荷顺序及参数与主拱类同,直至全部卸完。每次卸载间隔时间≥1h ,卸荷过程中现场须进行监测。