4.钢结构安装施工方案 4.1 工程简要
本工程为太仓武钢剪切配送中心主厂房钢结构安装工程,其为单层单跨门式刚架钢结构厂房。工程轴线面积约10674平方米,主体檐高约12米,柱距为9米,跨度约36米,厂房纵向长约279米。
该工程主钢柱采用下部格构柱式而在上部转为普通焊接H型钢柱,钢柱基础采用杯口基础,其中7.17米以下柱间支撑采用桁架支撑,抗风柱基础仍采用常规M24预埋螺栓形式。屋架梁采用普通焊接H型钢,屋架梁同钢柱连接采用座式连接,吊车梁同格构柱肩梁通过高强螺栓连接,屋面檩条系连续檩条,墙面檩条则为简支檩条,檩条材质则为高张力连续热浸镀锌檩条。屋面为单脊双坡折线型彩钢压型板,屋脊设有普通气楼。
4.2 主要工作量
本工程形状规则,纵向设置有伸缝缩缝,厂房内布置4台中级吊车。钢构总重量约840吨、檩条约100吨,其中钢柱为72支、钢梁段为99节、吊车梁为62支。最大钢柱重量约3T,钢梁由三节梁段通过高强螺栓拼装而成,其拼装后一榀钢梁重量约5吨。
4.3 施工安装流程
4.4 构件运输与堆放
构件运输通过生管课调度拟计划采用公路运输,车辆装运的高度不超过4.5米,构件长出车身不得超过2米,并争取平均每天运输约2-4车构件以保证工程进度。
钢结构运抵现场,经过检验后分类、配套按区堆放,堆放高度一般不大于2米,堆放场地地面必须平整坚实,排水良好,以防构件因地面不均匀下沉而造成倾斜或倾倒摔坏。
构件堆放的位置应尽可能在吊机回转半径范围内,同时钢柱应尽量在基础杯口附近,使吊装钢柱时能直接吊起插入杯口而不必走车。钢柱堆放应注意变截面如格构柱的肩梁处,一般宜将该处垫点设在格构柱的肩梁以上,跨肩梁面30-40cm处。钢梁因侧向刚度差,重心较高,在堆放时除两端垫方木外,并须在两侧加设撑木,或将几个构件用
长木杆以8号铅丝绑扎连接在一起,以防倾倒。
构件堆放必须有一定挂钩和绑扎操作的空间,相邻的梁类构件净距不得小于0.2m。若需成垛堆放或叠层堆放构件,应以长方木垫隔开,且各层垫木的位置应紧靠吊环外侧并在同一条垂直线上,堆放高度尽量不宜超过两层。
4.5 钢结构吊装 4.5.1 吊装准备工作
钢结构安装前按照构件明细表核对进场构件,查验质量证明单和设计更改文件,检查验收构件在运输过程中造成的变形情况,并记录在案,发现问题及时进行矫正至合乎规定。
现场构件通过二次驳运移动吊装位置堆放,其钢柱位置应尽量放置在杯口附近,以使吊装时吊车能直接吊起插入杯口而不必走车。
对于基础应先检查复核轴线位置,高低偏差,平整度,标高,然后弹出十字中心线和引测标高,并必须取得基础验收的合格资料。基础弹线时,需在基础杯口的上面、内壁及底面弹出设计钢柱中心线,且杯底弹线应在抹找平层后进行。
由于涉及到钢结构制作与安装两方面,又涉及到土建与钢结构之间的关系,因此它们之间的测量工具必须统一。
4.5.2 吊装分析 4.5.2.1 吊装之执行条件
一、建设方需提供的外部条件: 三通一平,详见实施计划之建设方配合范围。
二、吊装中需要执行之原则条件: (1当气象条件不适合钢构安装吊装要求时(如下雨或雨后4小时及风力超过六级应停止吊装,不得为满足进度而强行吊装,严格执行“十不吊”的规定。
(2吊机支脚点设钢板800*800*16mm,钢板的下面每个支脚点设枕木至少四根。
4.5.2.2 吊装分析
根据本工程施工工期短、工作量大,钢结构连接形式要求高(扭剪型高强螺栓连接等施工特点,故采用现场组装的施工方法,从而满足施工要求。
本工程钢梁采用座接形式同钢柱连接,钢屋梁最大跨度约36米,由三节梁段组成。钢梁组对后最大重量不到5T,安装位置及现场施工情况同时满足情况下,单跨吊装宜选用2台16T汽车吊双机抬吊进行,具体分析如下。
钢柱吊装采用单式吊点旋转回直法吊装,钢梁采用双机四点起板法吊装,四点均用钢丝绳抱屋架梁用卸扣锁住,并用橡皮(或旧布包扎。
(1吊机的选用 吊机选用16T汽吊 最大作业半径:R=22.7m 最大地上扬程:L=26.1m 额定起重量:Q主=Q副=6.5T 支腿跨度:5.34M×5.1m 吊装载荷Q¹ 组装钢梁重:Q=5T 不均匀系数:K 1
=1.1 动载系数:K 2 =1.05 风载系数:K 3 =1.3 双机抬吊起重量降低系数:K=0.8 基本风压:W =17.5Kg/m S:迎风面积 S 钢梁
=1.0×36=36m2(近似估算 结构风载:W 1= K 3 ×W ×S
钢梁
=1.3×17.5×36=819Kg=0.819T 计算载荷:Q 计=Q K 1 K 2 +W 1 =5×1.1×1.05+0.819=6.694T 吊钩重:q 1 =0.25T×2=0.5T 吊索具重:q 2 =0.2T×2=0.4T 吊装载荷:Q¹=Q 计+q 1
+ q 2 =6.694+0.5+0.4=7.594T 比较:K(Q主+Q副=0.8×(6.5+6.5=10.4>7.594 结论:10.4T>7.594T 且屋面梁高度较低,故吊装安全 (2钢丝绳的选用 16T吊机吊索拉力 P 拉=Q J /Nsin45º Q J =K 动 ×G 钢构
钢丝绳的破断拉力: 其中: P
拉 :吊索拉力 Q J :计算载荷 K 动
:动载荷系数(1.1 G 钢构
:钢构重5T+吊索及吊钩重0.9T N:吊索分支数 P:钢丝绳破断拉力 K:安全系数(8 P 拉=Q J /Nsin45º=1.1×5.9/(4×0.717=2.294 P= P 拉
K=2.294×8=18.352T 钢丝绳公称抗拉强度:170Kg/mm2 查表选6×37 Ф21.5mm(钢梁吊装,Ф13mm(钢柱及次构件吊装其破断拉力为29.6T(10.65T>18.352T 故安全
4.5.2.3 吊装基本路线
该工程高峰时采用4台汽车吊进行吊装,总体按○32轴向○1轴顺序进行吊装。开始构件进场时安排1台16T汽车吊御构件,同时进行现场构件二次驳运,当构件进场到一定程度时(计划第3天开始正式吊装。正式吊装时安排3台汽吊进行吊装,其中2台进行双机抬吊吊装钢屋梁,另一台则在吊装格构柱及辅助御构件。当场内构件数量较多时,则将采用4 吊机进行吊装,这时其中2台进行双机抬吊吊装钢屋梁,1台吊机则专门在后拼装钢梁,前面2台吊机吊装完即行后退吊装该跨大梁,同步原拼装钢梁的吊机继续拼装后面的钢梁以保证双机能及时抬吊钢梁,而剩余的1台吊机则专门吊装格构柱、行车梁及辅助吊御构件。
整个吊装分为4个区域,其中○32轴∽○25轴为Ⅰ区,○24轴∽○18轴为Ⅱ区,○18轴∽○8轴为Ⅲ区,而○8轴∽○1轴则为Ⅳ区。
吊机主要吊装行进区域路线见后附图所示。 4.5.3 钢结构吊装
钢柱吊装采用旋转回直法,梁由于跨度大,又是多节组成,故先在地面拼装后再进行分段吊装。先行吊装钢柱,当钢柱吊装到一定程度后再行吊装钢梁。吊装钢梁过程中同时安装一定的次梁作为临时固定,次梁上先行安装部分屋面檩条及ST梁,使之成一个稳定的单元。吊装时先吊装竖向构件,后吊装平面构件,以减少建筑物的纵向长度安装累计误差。
4.5.3.1 钢柱吊装
钢柱安装采用16吨汽车吊在跨内依次进行,校正为2组。
1钢柱安装选用机械和索具:吊装机械选用16吨汽车吊,钢丝绳(或指定产品选用ø13,卸扣选用1.4#。安装前应在地面上把钢梯安装在钢柱上,必要时可同时旁边辅以登高防坠器,供登高作业之用。
2钢柱采用单点吊装,吊装采用旋转回直法,严禁根部拖拉,吊点位置在格构柱肩梁处,为提高吊装效率,在堆放钢柱时应使柱的绑扎点、柱脚中心和基础杯口中心三点共圆弧,该圆弧的圆心为吊机的停点,半径则为停点至绑扎点(格构柱的肩梁处的距
离。
3起吊时吊机将绑扎好的柱子缓缓吊起离地20cm后暂定,检查吊索牢固和吊车稳定,同时打开回转刹车,然后将钢柱下放到离杯口基础上空,这时操作人员应各自站好位置,稳住柱脚并将其插入杯口缓慢送到杯底,刹住车,插入8个楔子。此时指挥人员应目测柱的几个面的垂直度,并通过吊机操作使柱身大致垂直。
4用撬杆撬动或用大锤敲打楔子,使柱身中心线对准杯底中心线。对线时,应先对两个翼缘面,然后平移柱对准腹板面。
5落钩将柱放到杯底,并复查对线。此时应必须注意将柱脚确实落实。否则,架高的柱子在校正时容易倾倒。然后打紧四周楔子,应四人同时在格构柱的两柱底的两侧面打,一人打时转圈分四次或五次逐步打紧,否则楔子对柱产生的推力较大,可能使已对好线的柱脚走动。
6先落吊杆,落到吊索松驰时再落钩,随即用坚硬的石块将柱脚卡死,每边卡两点并要卡到杯底,不可卡在杯口中部。
7 楔子最好用钢楔,斜度与杯口壁应基本一致,柱的临时固定示意图如下:
柱的临时固定
1-柱;2-楔子;3-杯形基础;4-石子 4.5.3.2钢梁吊装
1当某区钢柱吊装及校正完成后,及时要求土建单位对该部分钢柱与杯口的空隙进行灌浆,第一次灌浆至1/2高度左右,同时继续吊装Ⅱ区钢柱。当Ⅰ区钢柱基础第一次灌浆强度达70%以上时才能开始吊装该区钢梁,该区块所有构件吊装校正完后再及时进行基础最后一次二次灌浆,同理其它区块吊装类推。钢梁拼组装在地下进行,钢梁拼装符合要求后,进行高强螺栓连接,然后吊装钢梁段与钢柱连接固定,同时安装一定的ST梁及屋面檩条作为临时固定,使之成一个稳定的单元。
2钢梁拼装应对钢梁的型号、长度、螺栓孔、摩擦面、绕曲等进行预检。 3人工用短钢管及方木临时辅助拼装。钢梁翻身就位后需要进行多次试吊并及时重新绑扎吊索,试吊时吊车起吊一定要缓慢上升,做到各吊点位置受力均匀并以钢梁段不变形为最佳状态,达到要求后即进行吊升旋转到设计位置,再由人工在地面拉动预先扣在大梁上的控制绳,转动到位后,即可用板钳来定柱梁孔位,同时用高强螺栓固定。
4因该钢构工程跨度约为36米左右,故第一榀的每一钢梁段应增加6根临时固定揽风绳,后面第二榀的每一钢梁段则用屋面檀条及连系梁加以临时固定(应设五道以上,在固定的同时,用吊锤检查其垂直度,使其符合要求。
5因钢梁段的重量约为5吨,且拼装后的钢梁段较长约36米左右,最好要求设小型钢扁担。梁段(共分三段吊装采用两台16T汽吊进行双机抬吊,同时采用四点起板法吊装,索具选用钢丝绳Ф21.5,卸扣为3.3#。
6屋架梁吊装立面示意图见后。 7钢梁的临时固定示意图。
4.5.3.3 钢框架的校正 4.5.3.3.1 钢框架校正流程
4.5.3.3.2 钢框架校正方法 1钢柱的校正
柱子校正有两个内容:平面位置校正和垂直度校正。一般情况下,柱的平面位置校正在插柱时已校正,所以,柱的校正主要是校正垂直度。只有当柱被碰撞而产生位移或柱在校正垂直度中产生位移及插柱时没有对好线时才需对柱进行平面位置校正。
柱的平面位置校正采用校正胎具,胎具离柱子边缘约5mm间隙,校正时用5mm 钢板将缝隙塞紧,柱子往哪个方向倾斜就用10T千顶顶那个方向,符合要求后即用大锤敲打锲子定位之。
钢柱垂直度校正采用敲打楔子法,即敲打杯口的楔子,给柱身施加一水平力,使柱绕柱脚转动而垂直。为减少敲打时楔子的下行阻力,应在楔子与杯形基础之间垫以小楔或钢板。敲打时可稍动对面的楔子,但严禁将楔子取出,并应用坚硬的石块将柱脚卡住,以防柱发生水平位置。
在实际施工时应先校正偏差大的,后校正偏差小的,如两个方向偏差数相近, 则先校正小面后校正大面。校正好一个方向后稍打紧两面相对的四个楔子,再校正另一个方向。柱在两个方向的垂直度都校正好后,应再复查平面位置,如偏差在5mm 以内,则打紧8个楔子,并使松紧基本一致。
校正柱的垂直度需要两台经纬仪观测,上测点应设在钢柱柱顶,经纬仪的架设位置,应使其望远镜视线面与观测面尽量垂直(夹角不应大于75度。
注意在吊装屋架时或安装竖向构件时,还须对钢柱进行复核校正。
2钢梁的校正
一般采用挂线检查及采用葫芦拉钢丝绳缆索辅助进行检正,待大梁完全校正并安装完所有ST梁及檩条后方可松开缆索。对钢梁屋脊线也必须控制,使屋架与柱两端中心线等值偏差,这样各跨钢屋架均在同一中心线上。
钢梁的校正简图
4.6 高强度螺栓的施工 1高强度螺栓施工流程:
2高强度螺栓应按不同的规格,批号分类保管,轻放,轻卸,不得在露天堆放,在存储过程中,应防止受潮生锈。
3高强度螺栓的领取,发放应按当天施工需用量,不得随意多领。施工结束后剩余的高强度螺栓应严格按批号分别妥善保管,不得乱仍混放,沾染污物及损碰螺纹。
4钢结构的连接接头,应经检查合格后方可紧固,其构件的磨擦面应保护干燥清洁,不得在雨中作业。
5该钢构工程钢梁、柱连接采用扭剪型高强螺栓,安装高强螺栓时。拧紧顺序应从节点板中心向边缘施拧,两个连接件的为先主要后次要的顺序,H 型钢构件为上翼缘、下翼缘、复板的顺序,同一节柱上梁、柱节点紧拧顺序为先上梁柱接点再下梁柱节点,最后为中间梁柱节点。
6高强螺栓紧固程度用电动扳手进行控制,并观察尾部梅花头拧掉情况,尾部梅花头被拧掉者视同其终拧扭矩达到合格质量标准,尾部梅花头未被拧掉者可采用转角法检验,其外露丝扣不得小于2扣。
7所有安装螺孔,一般不得采用气割扩孔,当板叠销孔超出允许偏差造成连接螺栓不能穿通时,可适当扩孔并辅助用电动铰刀进行修整,但修整后的最大直径应小于螺栓直径的1.2倍,铰孔时应防止铁屑落入板叠缝隙。
4.7 檩条及支撑系统的安装
檩条及支撑系统应配合钢结构吊装,进行交叉作业,流水施工。
该钢构工程柱距大多为9m,檩条安装可采用以滑轮借力法安装(附图示,安装要求螺孔位置对准,拧紧程度合理。根据檩条规格和使用部位,采用人工借力悬拉至屋面或墙立面相应位置安装。
支撑应按规定要求及时安装,要求安装位置准确,达到设计要求,确保钢结构整体刚度和稳定性。
吊装完成后马上要再调整构件间之垂直度及水平度,为确保连续构件间的正确准线,需及时安装柱间支撑及水平支撑及调整这些支撑。调整柱撑应使一边柱撑锁紧另一边放松,当柱已达到垂直度时,则柱撑应该最后锁紧到“拉紧”状况,但不要把斜撑锁太紧而损害构件。从屋檐到屋脊系利用屋脊点为中心点调整水平支撑,并对齐屋顶梁就能保持屋顶垂直。总之只有待调整所有构件垂直度方正后方可锁紧斜撑。
一般梁隅撑均是在地上连结至屋顶梁上,吊装后才使用螺栓连结到屋面檩条上。
屋面、墙面系杆及拉杆安装时要及时调整檩条的水平度,并纠正檩条因运输或堆放
中造成的弯曲变形等。滑轮借力法安装
