大跨度钢结构屋架安装

 大跨度钢结构屋架安装 The Installation of Large-span Steel Roof Truss ■ 叶 锋 顾维安 ■ Ye Feng Gu Weian [摘 要] 钢结构具有结构性能好、空间结构大、可循环利用、造价低、便于预制安装、施工周期短等优点，同时钢结构技术也是建设部推广应用的十项新技术、新工艺之一，广泛应用于大型厂房、大跨度空间结构、交通能源工程、住宅建筑等各种建筑结构，本论文主要针对大跨度钢结构屋架安装的特点和施工技术展开分析讨论。 [关键词] 满堂红脚手架 高空散装方式 主、副桁架 水平剪力撑安装 [Abstract] Steel structure has good performance of structure, space structure, can be recycled, low cost, easy installation of prefabricated, short construction period, and one of the ten new technologies, new technology of steel structure technology is the Ministry of construction application, widely used in large buildings, large-span spatial structures, transportation and energy projects, residential building all kinds of building stru- cture, This paper analyzes on the characteristics of the installa- tion of Large-span steel roof truss, and discusses the construc- tion technology. [Keywords] the full house scaffolding, high-altitude bulk way, main and side truss, horizontal shear supporter installation 框采光天窗。体育馆练习场比赛大厅钢屋架的结构形式如下图1所示： 三、 施工方案的确定 考虑到施工现场无整体或滑移吊装条件，屋架采用高空散装方式安装，安装操作平台采用满堂红脚手架，整个屋面系统的安装程序如下： 体育馆练习场比赛大厅屋架支撑框柱施工、柱顶预设钢埋件—钢构件预制—主、副桁架安装—水平剪力撑安装—钢檩条安装—二次涂漆—屋面彩钢板安装—屋面采光玻璃窗安装—包角、披水、打胶施工 四、 施工过程、注意事项 整个屋面系统施工有三个施工重点：第一、满堂红脚手架搭设；第二、主、副桁架及水平剪力撑安装；第三、屋面彩钢板及屋面采光玻璃窗安装。 1. 满堂红脚手架搭设 根据钢屋架的结构形式，施工采用满堂红脚手架安装平台。满堂红脚手架既是施工人员的操作平台，同时在主桁架安装过程中也起到临时支撑主桁架作用,脚手架的搭设形式必须通过设计计算。 在脚手架搭设之前考虑由于比赛大厅位于体育馆二层，满堂红脚手架需支撑于体育馆首层梁板上，同时搭设满堂红脚手架时首层梁板混凝土强度已达到100%，下部钢管模板支撑已拆除，因此首层梁板是否能够支撑上部满堂红脚手架体需进行计算分析。根据实际情况通过计算分析钢屋架安装满堂红脚手架立杆对首层楼面产生的荷载为2.65 KN/m，而体育馆比赛大厅楼面的均布活荷载设计标准值为4 KN/m，因此体育馆首层梁板能够承受上部脚手架产生的荷载。 脚手架搭设施工中严格遵守脚手架安全技术规范规定，脚手板按照支撑架体的平面尺寸满铺。 2. 主、副桁架安装 主桁架如图2所示，整个屋架安装过程采取先安装相邻两个主桁架再在两主桁架间安装副桁架从一侧开始安装顺序推进的安装顺序。安装前，应复校框柱柱顶埋件轴线、标高各项数据，并标注在框柱柱顶表面上。柱顶埋件标高误差较大的采用垫平钢板找平。主桁架长52 m，施工采用高空拼装法进行安装。相邻主桁架间副桁架采取加工厂预制，运至施工现场后吊装运至相邻主桁架间采用高强螺栓与主桁架固定方式进行安装。主桁架局部结构和主副桁架局部结构图如图3和图4所示，主、副桁架安装步骤如下：（1）采用塔吊将预制的主桁架组成钢管吊装至脚手架安装平台上；（2）安装主桁架支座：（3）将桁架下弦组成钢管点焊对接定位；（4）点焊安装连接桁架上、下弦且与下弦垂直的钢管；（5）点焊安装桁架上弦钢管；（6）点焊安装桁架斜撑钢管；（7）按照上述步骤点焊安装相邻主桁架；（8）在主桁架上焊接主、副桁架连接板；（9）吊装相邻主桁架间副桁架；（10）满焊主桁架各组成钢管22接点；（11）点焊安装下一个相邻主桁架。整个安装过程按照上述步骤从屋面一端沿42m跨度方向顺序推进。施工中采用千斤顶调整桁架的水平、垂直度及同心度。在桁架的拼装过程中应经常观察桁架支撑点的位移情况，保证网架的拼装精度。为消除桁架整体向下挠度，桁架拼装时每道钢管对接焊缝向上提5-10%，以补偿桁架整体向下挠度。 图1 体育馆屋顶结构布置图 图2 主桁架示意图 一、 前言 随着预应力混凝土梁板、钢网架、钢屋架等大跨度空间结构技术的出现，过去露天的体育场地逐步被室内体育场馆所代替，从而使人们的体育活动免受天气的影响。当前，越来越多的室内体育场馆也出现在了学校的基础设施中，本文主要介绍天津某中学体育馆工程练习场上空钢结构采光屋面钢屋架安装。 二、 工程概况 天津某中学体育馆工程为地上两层建筑形式，首层层高4.5 m，檐口高度21.8 m,是一个集健身厅、网球馆、羽毛球馆及综合比赛大厅为一体的综合体育场馆，首层为健身厅，二层包括网球馆、羽毛球馆及综合比赛大厅。其中练习场综合比赛大厅为该体育馆最大场馆，建筑平面尺寸为42×52 m，屋面采用钢屋架保温彩钢板采光屋面,屋面两侧沿42 m跨度方向设置两条主排水天沟，屋面顶部沿52 m跨度方向设置10条次排水天沟。钢屋架由6道主桁架、15道副桁架和28个水平剪力撑三部分组成，主桁架采用Q235-B无缝钢管焊接而成，钢管截面规格主要为φ325×10、φ89～305×10，结构形式为两坡，副桁架采用Q235-B高频焊接钢管，截面规格主要为φ89×4、φ60×4，副桁架与主桁架采用高强螺栓成垂直方向连接，水平剪力撑采用φ20圆钢制作，整个钢屋架支撑于比赛大厅周边框柱上，框柱柱顶预设钢埋件，钢屋架支座位于主桁架两端。屋面板采用100 mm厚岩棉夹芯彩钢板材，屋面上设置全隐图3 主桁架局部结构图 图4 主副桁架局部结构图 3. 水平剪力撑安装 水平剪力撑采用φ20圆钢制作，长度为10 m左右，安装采用分段加工现场对接焊接，焊接后进行纠直并对焊缝进行打磨。拉索结构预应力的控制对安装位置的精度影响很大，张拉过程中，整体的控制尤为重要，需用应力控制和应变控制两种交叉进行，从而保证安装位置的正确。同方向的拉索，张拉应力应保持一致，张拉时使用扭力扳手按计算值逐级施力。 （下转第52页） 50 几点至冠梁上的反射贴片的距离，通过两次距离变化得出位移值，对于视线不垂直于冠梁的点要进行方向改正。对于该项目共布设监测点40个。 4. 桩体位移监测实施 沿基坑边每边布设1～2个测孔。基坑采用钻孔灌注桩墙支护体系，桩体钢筋笼吊装前，将测斜管连接好，底部和端部密封，调整测斜管导槽至合适方位，固定在钢筋笼上。在后续施工过程中(桩端处理、冠梁浇筑、护栏施工等)注意对测斜管进行保护，严防破坏。 测量时，使用活动式测斜仪采用带导轮的测斜探头，再将测斜管分成n个测段(见图2)，每个测段的长度Li(Li=500mm)，在某一深度位置上所测得的两对导轮之间的倾角θ，通过计算可得到这一区段的变位Δ，计算公式为:Δ=sinθ 图2测斜原理示意 根据位移值绘制桩体水平位移随时间的变化曲线，以及桩体水平位移随开挖深度的变化曲线。在基坑横断面图上，以一定的比例把水平位移值点画在测点位置上，并以连线的形式将各点连接起来，形成桩体水平位移分布状态图。 某一深度的水平变位值δ可通过区段变位Δ的累计得出，即： δ=∑Δ=∑sinθ 设初次测量的变位结果为δ，则在进行第j次测量时，所得的某一深度上相对前一次测量时的位移植Δ即为: ∑Δ=δj－δj－δ 相对初次测量时总的位移植为: ∑Δ=δj－δ 根据监测管理基准调整监测频率:一般在Ⅲ级管理阶段监测频率可适当放大;在Ⅱ级管理阶段则应注意加密监测次数;在Ⅰ级管理阶段则应加强支护，并加强监测，密切关注工程过程，监测频率可达到1～2次/d或更多。 五、 监测控制标准 控制标准如下:（1）地表建筑物沉降及倾斜-30mm；（2）地下管线安全监测如表1所示；（3）地表隆沉+10mm/-30mm；（4）地下水位低于基底下0.5m（5）桩体水平位移0.4%H且≤45mm；（6）锚杆轴力设计计算值；（7）桩体轴力设计计算值。 表1各种管线允许沉降值 材料 允许拉应力/MPa 弹性模量/MPa 允许沉降值［s］/mm Ⅱ C7.5 C15 C25 C35 C45 C55 水泥砂浆 A3钢 灰口铸铁 0.055 0.090 0.130 0.160 0.190 0.210 0.005～0.01 100～200 34～47 0.145 0.220 0.280 0.315 0.335 0.355 0.123 11.5～16 20～21 82．92 86．11 91.74 95.95 101．39 103.55 27～38 397～476 185～201 Ⅲ 91．54 95．07 101.1 105.93 111.94 114.32 30～42 438～526 204～222 Ⅳ 42．24 43．87 46.74 28.88 51.66 52.75 14～20 202～243 95～103 注: （1）以 C10 混凝土弹模的 70%取值；（2）在施工过程中，如遇有关部门对管线有特殊要求时，以其要求为准。 各类建筑物允许倾斜下沉值:（1）砌体承重结构工业与民用建筑物相邻桩基的沉降差中低压缩性土0.002，高压缩性土0.003；（2）砖石墙填充边排桩中低压缩性土0.0007 L，高压缩性土0.001 L；（3）框架结构中低压缩性土0.002L，高压缩性土0.003 L；（4）不均匀沉降时不产生附加力的结构多层，高层中低压缩性土0.005 L，高压缩性土0.005L；（5）H＜24 m，中低压缩性土0.004，高压缩性土0.004；（6）24＜H＜60中低压缩性土0.003，高压缩性土0.003。 其中L指相邻柱基的中心距离(单位mm)，Hg指自室外地面算起的建筑物高度(单位m);倾斜是指基础倾斜方向两端点的沉降差与其距离的比值;如有关部门对建筑物的沉降有特殊要求时，以其要求为准。 六、 结语 在大型深基坑开挖过程中，基坑内外的土体由静止土压力转为主动土压力或被动土压力，应力状态的改变将导致基坑围护结构产生位移和变形。当这些位移量达到一定界限，必然对基坑的围护结构产生破坏，直接威胁施工及结构安全。同时，这些位移情况也是判断基坑围护结构稳定状况的重要依据。 因此，为保证基坑施工及结构安全，需要建立屋架安装达到了设计及规范要求，为屋面板的安装奠定了良好基础，该屋面最终安装完毕后很好的实现了设计使用功能，屋面防水、排水无渗漏现象。 参考文献 [1]刘佳坤,肖建春,马克俭.太阳辐射对大跨度空间结构影响的研究现状.贵州工业大学学报(自然科学版) ,2008(04). [2]张其林,陈鲁,朱丙虎,李大林.大跨度空间结构健康监测应用研究[J].施工技术,2011(04). [3]沈欣欣,周满意.大跨度空间结构的主要形式及特点简析[J]..科技资讯,2011(16). [4]闫翔宇,陈志华.柱间支撑对大跨度空间结构静一套严密、科学的监控量测体系，对基坑围护结构、基坑周围土体，全过程追踪基坑周边的变形情况。分析、判断、预测施工中可能出现的情况，消除各种隐患，并将施工对周围环境的影响降到最小程度。 参考文献 [1]刘刚.深基坑开挖工程监测技术[J].陕西煤炭. 2011(01). [2]李晓进.深基坑变形监测的分析和研究[J].中小企业管理与科技(上旬刊).2010(12). （作者单位：南通四建集团有限公司，江苏 南通 310000） 如图5所示。 力性能的影响[J].空间结构,2010(03). [5]王帆,杨叔庸,肖德宝,等.索结构施工监控中的索力测试方法研究[J].空间结构,2010(03). [6]赵基达,钱基宏,宋涛,等.我国空间结构技术进展与关键技术研究[J].建筑结构，2011(11). [7]蔡建国,王蜂岚,冯健,等.新广州站索拱结构屋盖体系连续倒塌分析[J].建筑结构学报,2010(7). [8]陈彬磊,郭宇飞,柯长华,等.深圳湾体育中心钢结构屋盖设计及研究[J].建筑结构,2011(9). （作者单位：江苏省苏中建设集团股份有限公司，江苏 南通 226600） 图5 水平剪力撑连接图 五、 结束语 经过现场的精心组织体育馆练习场比赛大厅钢 52