CN103216103A - 环形屋盖的斜弧形组合钢结构柱安装预变形施工方法 - Google Patents

Abstract

环形屋盖的斜弧形组合钢结构柱安装预变形施工方法，涉及建筑施工技术领域，将中心环梁吊装在中心环梁支撑系统上，以中心环梁为对称中心，在径向上对称地安装径向主梁和与该径向主梁相对接的钢立柱：在已安装好的相邻钢立柱之间、相邻径向主梁之间焊接次梁钢构件；拆除中心环梁支撑系统和径向主梁临时安装塔架；在中心环梁和各径向主梁下方与基础之间分别设置千斤顶，然后拆除中心环梁支撑系统和径向主梁临时安装塔架，再通过分三阶段地同步下调千斤顶顶升长度，以使由中心环梁、所有径向主梁、钢立柱和钢构件形成的整体钢屋盖重新达到平衡。本发明施工速度快，安全平稳，施工质量好，还解决了大跨度组合钢结构吊装高度高、起重量大的难题。

Description

环形屋盖的斜弧形组合钢结构柱安装预变形施工方法

技术领域

本发明涉及建筑施工技术领域，特别是钢筋环形屋盖的斜弧形组合钢结构柱的施工技术。

背景技术

钢环形屋盖是指：椭圆状，由中心环梁、放射状钢梁通过焊接和栓接等方式组成的受力复杂的组合式大空间大跨度刚结构。

目前大多数圆形屋盖主要由中心的主环梁、通过径向主梁与主环梁相互固定且布置在主环梁外围的次环梁，以及用于支撑屋盖的钢立柱组成。

大多数建筑在设计时主梁和次梁为水平布置，钢立柱为直形设计，这种建筑采用的施工方法是：主梁和次梁为环形非水平布置，钢立柱为倾斜的弧形柱，中心环梁、放射状钢梁、弧形钢柱通过焊接和栓接，组成了整体复杂受力的组合式大空间大跨度钢结构。

但对于某些特殊造型的建筑，其主环梁和次环梁为水平或倾斜布置，钢立柱为倾斜的弧形设计，采用传统的建造工艺，则存在以下缺陷：1、该组合式大空间大跨度钢结构受力复杂，难以保证吊装后的受力平衡；2、场地条件不能满足先吊装外围立柱再吊装或顶升组装完好的屋盖等传统钢结构施工技术的实施；3、由于该建筑高度24m、跨度67m，无法采用整体吊装的施工方法。

发明内容

本发明目的是提出一种能克服传统的钢结构施工技术以上难题的环形钢环梁形成的环形屋盖的斜弧形组合钢结构柱安装预变形施工方法。

本发明包括以下步骤：

1）在平整加固后的基础上搭设中心环梁支撑系统；

2）将中心环梁吊装在中心环梁支撑系统上，并在中心环梁与中心环梁支撑系统之间设置临时支撑；

3）以中心环梁为对称中心，在径向上对称地安装径向主梁和与该径向主梁相对接的钢立柱：

先在安装的径向主梁的下方的中心环梁支撑系统和钢立柱安装位置之间搭设径向主梁临时安装塔架；

再起吊径向主梁，将径向主梁与中间环梁固定连接，并将径向主梁临时搁置在临时安装塔架上，临时搁置点对位准确后，去除起吊装置；

再起吊钢立柱，将钢立柱下端与基础固定连接，将钢立柱上端与径向主梁以高强螺栓相互连接；

4）在已安装好的相邻钢立柱之间、相邻径向主梁之间焊接次梁钢构件；

5）拆除中心环梁支撑系统和径向主梁临时安装塔架；

6）在中心环梁和各径向主梁下方与基础之间分别设置千斤顶，然后拆除中心环梁支撑系统和径向主梁临时安装塔架，再通过分三阶段地同步下调千斤顶顶升长度，以使由中心环梁、所有径向主梁、钢立柱和钢构件形成的整体钢屋盖重新达到平衡；

7）拆除千斤顶。

     本发明搭设的中心环梁支撑系统既作为吊装平台又作为最后的卸荷平台，同时满足技术和经济需求，中心环梁吊装平台进行了预变形（起拱）。采用本发明方法进行施工，施工速度快，安全平稳，施工质量均符合规范要求，还解决了大跨度组合钢结构吊装高度高、起重量大的难题，实现了传统钢结构施工技术难以施工的工程。

具体实施方式

试用的项目总建筑面积13484.02m²，地下室一层，地上建筑主体高度24m。本工程钢结构主要用于主堂的外墙及屋盖支撑系统，其平面设置椭圆形，屋面跨度67m，中心环梁直径11.6m，四周共设36根倾斜的弧形钢立柱，总用钢量约为510吨。其中屋面钢结构的总重量约为200多吨，中间环梁重量为34.133吨，单榀钢主梁最大重量为5.179吨。

施工步骤：

1、对基础进行平整加固：为保证吊装钢结构的安全性，采用900mm×900mm碗扣架对地下室顶板进行满堂加固。无地下室的需对该处场地进行加固浇筑混凝土场地便于钢构件吊装，混凝土场地应满足钢构件吊装安全需要，表面标高在建筑物地坪以下，满足地坪面层饰面施工的需要。

2、搭设中心环梁支撑系统：根据中心吊装平台重量需求设计选择的由8根不小于Ф400×10钢管和扣件式钢管支架组成吊装和钢结构焊接拼装平台，在8根钢管顶部根据中心环梁的施工安装标高设置吊装安放支座，并辅以必要的缆风绳以保证中心环梁吊装以及后续钢梁吊装过程中钢管支撑的稳定性和安全性。

3、吊装中心环梁和临时支撑：

①吊装准备，在￠400×10钢管的顶部设置中间环梁的安装胎架，用来固定中间环梁避免吊装时变形，同时采用限位装置防止中心环梁的位置偏移。钢管顶部的安装胎架必须保证吊装安全，同时又能方便标高、位置的精度调整。

②根据图纸将中心环梁的纵横轴线和各屋面梁的中心线引至胎架侧面并做出标记。将土建纵横中心及轴线引至这安装平台上表面和侧面，并做出标记。

③制作安装平台，使安装平台保证中心环梁就位后，高度增加一个起拱高度（根据设计计算确定）（通过千斤顶预先起拱）。`

④在安装平台上焊制定位块。

⑤用两台吊车在前后两区分别对称吊装4段（根据中心环梁的重量一般分为4段吊装为宜）环梁至安装胎架上，及时调整就位。并使其侧面中心线和安装平台上标记的中心线重合，检查无误后及时将4段环梁组合成功以保证中心环梁受力整体性。

4、在中心环梁支撑系统外围、钢立柱安装位置的内侧之间搭设径向主梁临时安装塔架：

根据径向主梁安装的标高、长度及重量选择角钢制作临时安装塔架，通常每根径向主梁需设置2至3只临时安装塔架。选择工字钢梁作为钢梁吊装的链式搁置点。临时安装塔架还设置缆风绳，且应保证汽车吊在中心环梁支撑系统和钢立柱安装位置之间的运行空间。

5、钢制径向主梁吊装：

采用50T汽车吊和25T汽车吊双机抬吊的方式吊装径向主梁，就位后待径向主梁与中间环梁连接完成、径向主梁在临时安装塔架上的临时搁置点对位准确后，脱钩，以去除起吊装置。

6、钢立柱吊装：

所有钢立柱安装设的预埋螺栓。

①待单榀径向主梁吊装完毕之后，随即吊装与之相对应的钢立柱。

②钢立柱吊装就位后，在不脱钩的状态下，通过预埋螺栓固定柱脚，并将径向主梁与钢立柱间腹板采用高强螺栓连接。在钢立柱各连接部位均可靠的状态下，脱钩。

高强螺栓是目前建筑钢结构最先进的连接方法之一。它的特点施工方便，可拆可换，传力均匀，没有铆钉传力的应力集中，接头刚性好，承载能力大，疲劳强度高，螺母不易松动，结构安全可靠。

高强螺栓使用前，按有关规定对高强螺栓的各项性能进行检验。并按高强螺栓检验规程进行复验，经复验证扭矩系数合格后使用。

高强螺栓的安装顺序：一个接头的高强螺栓，应从螺栓群中部开始安装，逐个拧紧。初拧、复拧、终拧都从螺栓群中部开始向四周扩散逐个拧紧。当接点有高强螺栓连接又有焊接时，一般按先栓后焊的工艺施工。先终拧完高强螺栓，再焊接焊缝。高强螺栓应自由穿入螺栓孔内，当板层发生错孔时，允许用铰刀扩孔，扩孔时，铁屑不得掉入板层间，扩孔数量不得多一个接头螺栓孔的1/3，直径不大于原孔的2mm。一个接头的多颗螺栓穿入方向应一致，垫圈不得装反。

大六角高强螺栓紧固分初拧和终拧二次进行，初拧用定扭矩扳手，以终拧紧固力的50-80%进行，使接头各层钢板达到充分密贴，再次设定终拧扭矩值，将高强螺栓终拧。

以上径向主梁和钢立柱的安装，以中心环梁为对称中心，呈径向对称地循环施工。

7、在已安装好的相邻钢立柱之间分别焊接钢构件，在已安装好的相邻径向主梁之间分别焊接钢构件：

钢构件采取工厂制作现场安装连接，构件重量较大长度较长的采取工厂分段制作现场连接安装，连接有高强螺栓连接和焊接连接现场焊接的操作工须技术熟练，并持操作证，焊接必须按规定进行探伤检测，为防止焊接变形，使用预制钢定型夹板来控制变形。

8、卸荷施工：

先在中心环梁和各径向主梁下方与基础之间分别设置千斤顶，然后拆除中心环梁支撑系统和径向主梁临时安装塔架，再通过分三阶段地同步下调千斤顶顶升长度，以使由中心环梁、所有径向主梁、钢立柱和钢构件形成的整体钢屋盖重新达到平衡。最后，拆除千斤顶。

根据本工程结构设计特点，在以下部位设置卸荷监控测点，在钢结构吊装完，卸载前、每一次卸荷完成后、下次卸荷前和卸荷全部完成后的三个时间点分别进行观测：

a．各径向主梁的跨中部位；b．钢结构柱的竖向及顶部位移；c．屋面环梁四个象限点的下沉；d．环向次梁跨中部位变形；e．耦撑的角度变化；f．8根Φ400钢管柱的变形。

极限沉降值为设计确定的最大沉降值。

Claims (1)

1.环形屋盖的斜弧形组合钢结构柱安装预变形施工方法，其特征在于包括以下步骤：

1）在平整加固后的基础上搭设中心环梁支撑系统；

2）将中心环梁吊装在中心环梁支撑系统上，并在中心环梁与中心环梁支撑系统之间设置临时支撑；

3）以中心环梁为对称中心，在径向上对称地安装径向主梁和与该径向主梁相对接的钢立柱：

先在安装的径向主梁的下方的中心环梁支撑系统和钢立柱安装位置之间搭设径向主梁临时安装塔架；

再起吊径向主梁，将径向主梁与中间环梁固定连接，并将径向主梁临时搁置在临时安装塔架上，临时搁置点对位准确后，去除起吊装置；

再起吊钢立柱，将钢立柱下端与基础固定连接，将钢立柱上端与径向主梁以高强螺栓相互连接；

4）在已安装好的相邻钢立柱之间、相邻径向主梁之间焊接次梁钢构件；

5）拆除中心环梁支撑系统和径向主梁临时安装塔架；

6）在中心环梁和各径向主梁下方与基础之间分别设置千斤顶，然后拆除中心环梁支撑系统和径向主梁临时安装塔架，再通过分三阶段地同步下调千斤顶顶升长度，以使由中心环梁、所有径向主梁、钢立柱和钢构件形成的整体钢屋盖重新达到平衡；

7）拆除千斤顶。