鋼網架整體爬升施工工藝

邵陽市體育館建筑面積為6750 m2,大廳屋蓋結構采用雙向正交斜放平板鋼網架,網架外形尺寸為45m×60m,高3m,網格格距5m,四邊簡支于41根鋼筋混凝土柱頂上,標高為14.5m。

第1章 爬升工藝設計

1.方案選擇網架拼裝主要分空中組裝和地面拼裝兩種,其中地面拼裝高空作業少、易保證拼裝質量。該工程采用“地面拼裝、液壓整體爬升”的施工方案。即網架支承柱采用預制吊裝,網架在地面拼裝,網架支座上安裝GYD-35型液壓于斤頂,支承柱上部安裝Ф25圓鋼吊桿,千斤頂帶著網架順吊桿爬升,直至安裝標高。

2.千斤頂、吊桿及油路布置網架自重119t,提升荷載2100kN,網架最大支座反力79.5kN。考慮網架在爬升中由于千斤頂回油下墜對吊桿的沖擊振動和千斤頂受力的不均衡性,動力系數和不均衡系數均取1.2,則最大支座反力為114.5kN。千斤頂最大起重量35kN,按工作起重量考慮取15~20kN。網架除4個角支座(受拉支座)不設千斤頂外,其余支座均按支座反力大小設4~6個千斤頂,共186個。每個支座設4根直徑25mm的A3鋼吊桿,采用對焊接頭,長度12m,上端用螺栓固定于柱頂短鋼柱上。經試驗,吊桿屈服拉力為130kN,破斷拉力為200kN。吊桿最大負荷38kN,安全系數3.4,共安裝吊桿148根。4臺YKT-36型液壓控制臺分別設在網架四角,油管采用Ф16及Ф8高壓膠管,支油管路及分油管路均為并聯(圖6-10-1、6-10-2)

第2章 網架制作與拼裝

網架制作與拼裝分二步進行。第一步是將全部桿件、節點在車間下料制作,并將一個方向的平面桁分成小單元(2個節間),拼裝后運至現場;第二步為現場組裝(總拼)。按施工組織設計要求,在網架下弦節點位置間隔砌筑37cm×37cm磚支墩,高80cm,中間起拱10cm,磚墩頂面用水泥砂漿抹平找坡并彈出網格中心線。采用20m搖頭扒桿將小單元桁吊至拼裝位置進行組裝(從柱角開始,順序組裝),組裝時全部桿件與節點用螺栓和點焊固定。組裝后,經嚴格檢查校正后方可焊接。焊接工作從網架中央節點開始,呈輻射狀向四周展開,最后焊接網架支座節點-

第3章 爬升施工

第1節 爬升程序

1.試爬網架總拼和液壓爬升系統安裝就緒后,將網架從3.7m升至4.43m,擱置于支承柱臨時鋼梁上,爬升高程0.73m。然后檢查網架的變形和液壓爬升系統,安裝屋面木層、頂棚內部管線和檢修走道,并安裝4m標高柱間聯系梁,以加強結構整體性。

2.正常爬升

從4.43m爬至11.13m,爬升高程6.7m。該階段千斤頂行程每次為30mm,回油下滑4~5mm,實際上升25~26mm,爬升1個行程需65s,正常情況下爬升速度為1.3~1.5m/h。

3.就位爬升

爬升前對液壓設備逐一檢查,調整支座水平高程,校正吊桿垂直度,然后從11.13m升至14.5m安裝就位,爬升高程3.37m。

網架爬升共歷時16h45min,爬升高度共10.8m。

第2節 網架整體水平高差的調整與控制

網架整體爬升的關鍵在于保證網架平穩上升。安裝前雖對千斤頂作了檢查校正和同步試驗,但由于各支座負荷不均,各千斤頂的行程和回油下滑量不一而產生了水平高差。為控制水平高差,可在網架支座上安裝刻度為1cm的木尺,支承柱上每隔20cm劃一標志線,以便隨時觀察,及時進行局部調整。設計文件規定相鄰支座間允許水平高差2cm,整體撓度10cm。據實際測定:負荷最大與最小的支座每個行程高差為2mm,相鄰支座高差為0.5~0.7mm。爬升施工時,整個網架呈盆狀,每爬升25cm即對網架水平高差進行一次調平。網架就位后實測撓度為5cm,殘余起拱尚有5cm,符合設計要求。

第3節 網架的垂直偏差控制

施工開始時,由于吊桿自由長度大,網架爬升時,左右擺動較明顯,支座節點板有靠歸柱現象(用撬棍輕輕撥動即可使之離開)。為減少支座節點板與支承柱間的摩擦和碰撞,可在柱兩側支座節點板上安裝一對限位小滑輪。隨著網架爬升高度增加、吊桿自由長度減小,網架搖擺也逐漸減小。實踐證明,網架是在輕微擺動狀態下爬升的,只要吊桿位置安裝準確,支承柱表面平整,不會出現卡柱現象。

第4章 吊桿受力情況及檢驗

吊桿按標準荷載乘以動力系數和不均衡系數設計,安全系數3.4。試爬階段發現,千斤頂回油下墜時網架對吊桿的沖擊力很大,按S·鐵摩辛柯《材料力學》一書中的單桿沖擊應力公式計算,網架越往上升,吊籽沖擊應力就越大,且超過了鋼材的容許應力。該公式是假定荷重按自由落體沖擊單桿的下端,落體所做的功全部轉變為單桿的應變能而建立的。實際上,網架在回油下墜時并非自由落體,由于能量的轉換和傳遞,網架下墜的瞬時速度將減小1/3~l/2。假定網架下墜的瞬時速度從31.3cm/s調整為17.5cm/s,則計算結果能滿足吊桿的容許應力。

為慎重起見,采取以下3項措施:

在吊桿固定端加橡皮墊塊,以減緩沖擊。

調低工作油壓(由8MPa調為6.5MPa),接長油管,減緩回油速度。

在網架爬升過程中用杠桿引伸儀對3根負荷最大的吊桿進行沖擊應力實測。實測結果表明,隨著吊桿自由長度的減小,沖擊應力增大,但僅為S·鐵摩辛柯理論公式計算數值的1/2~l/3,與預計數值相近。

1.網架采用工廠加工、現場拼裝方法,工作條件好,施工進度快,可保證拼裝質量,減少高空作業,有利于安全施工。

2.網架提升過程中結構受力狀況與設計要求完全符合,不需采取任何加固措施,避免了不必要的材料消耗。

3.液壓操作系統設備簡單,操作方便,工作可靠,不需大型運輸和吊裝設備。