大跨度单榀钢桁架整体提升施工技术

王 雷,陈 辉,蔡 峰

(上海宝冶南京分公司结构厂,江苏 南京 211100)

0 前 言

近年来,随着社会经济的不断发展,大跨度的单榀钢桁架应用在越来越多的大型公建项目上。由于单榀钢桁架一般具有跨度大、截面高、重量重等特点,若采用吊机整体吊装,桁架本身平面外刚度差,易变形,增加吊装作业难度；若采用高空散装,需增加临时支撑,且桁架截面高,侧向稳定性差,易失稳,增加高空作业安全风险。因此,本文以南京江北图书管项目为例,阐述大跨度钢桁架施工中选择“地面原位拼装、整体提升、局部补缺”的安装思路。

1 工程概况

本工程位于南京市江北石佛大道以西、万寿路以北,总建筑面积79 646.93 m2。地下两层为钢管混凝土叠合柱,地上八层为纯钢框架结构,层高为5 m,建筑高度52.6 m。地上建筑整体长135 m、宽72 m。钢框架结构主要包括圆管柱、H型钢梁、BOX梁、钢桁架及钢拉杆,钢结构总量约为10 000 t。

跃层桁架位于9～13/D轴线,标高+28.990～+34.740(F7～F8层),如图1所示,桁架跨度长36 m,截面高度5.8 m,,主弦杆采用H800×400×40×40(mm)的焊接型H型钢,腹杆采用H450×400×50×50(mm)的焊接型H型钢,重量约为60 t。

图1 跃层桁架详图

2 拼装工艺

2.1 拼装胎架

跃层桁架采用整体提升的施工方案,桁架在地面原位立拼,拼装胎架采用口250×150(mm)方管组成,分别为支撑下弦杆的马凳和上弦杆的门型架,门型架之间使用L100×10 mm的角钢作斜向拉结,增强门型架之间稳定性。拼装胎架的示意如图2。

图2 拼装胎架示意图

2.2 拼装顺序

桁架拼装顺序如下：先在拼装支架上定位下弦杆①②,然后吊装竖直腹杆③,接着吊装桁架上弦杆④⑤,最后吊装斜腹杆⑥。由于提升过程中,桁架提升点区域尚未形成闭合体系,为防止桁架提升过程中端头变形过大,所以在提升点区域临时增加安装斜腹杆⑦,以增强提升点附近桁架平面内刚度,见图3。

图3 桁架拼装顺序

3 焊接顺序

为避免因焊接顺序不当,引起的焊接变形,影响桁架的拼装精度,按照以下原则制定出合理焊接顺序。

1)焊接顺序的选择遵循以下原则：①应使焊接变形和收缩量最小；②应使焊接过程中加热量平衡；③收缩量大的焊接部位先焊,收缩量小的焊接部位后焊；④尽量采用对称法。

2)对于本工程H型梁焊接而言应先焊下翼板,后焊上翼板。先焊梁的一端,待其焊缝冷却至常温下,再焊另一端。不得在同一根钢梁两端同时开焊。

3)桁架焊接顺序：先焊下弦杆,后焊腹杆。腹杆及弦杆的接头,优先焊中间节点,再向桁架两端节点扩展,以避免由于焊接收缩向一端累积而引起的桁架各节点间尺寸误差。

桁架各杆件焊接顺序见图4。

图4 桁架焊接顺序

4 单榀桁架平面外稳定

平面外的大跨度单榀桁架,长细比过大,平面外的刚度差。故在桁架提升施工过程中,由于拼装误差,吊点偏差,提升不同步等影响,可能会出现偏心荷载作用,从而对桁架平面外产生附加弯矩,桁架上弦杆可能出现平面外变形或失稳,影响桁架的提升作业。

因此,大跨度单榀桁架在提升前,不仅要对桁架的强度和刚度进行验算(见图5),而且要计算平面外刚度变形。为了防止桁架在提升过程中产生平面外的变形,在桁架的上弦杆处增加水平桁架,减少桁架的长细比,以增强平面外刚度。

图5 跃层桁架变形示意图

水平桁架采用L150×10 mm的角钢,宽度为3 m,沿着桁架上弦杆布置,水平桁架做成整体便于拆卸,用于下一榀桁架,实现重复利用,现场桁架安装拼接见图6。

图6 桁架拼装实景

5 结 语

大跨度单榀桁架提升过程中,受拼装误差、焊接变形、桁架端部提升点附近变形误差以及提升不同步的影响,都会引起桁架平面外的刚度变形,造成提升误差,采取合理的措施规避上述不利影响,使桁架提升达到安全、可靠、经济的预期目标,在工程实践中取得良好的施工效果。

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